Teplo pro vytápění domu si můžete vzít ze vzduchu, čerpadla zlevňují

Princip tepelného čerpadla známe díky lordu Kelvinovi už 150 let, první však bylo ve světě instalováno před 35 lety, u nás ještě o deset let později. Jenže doba pokročila: dnes je v České republice v provozu více než 50 000 tepelných čerpadel.

Čím to je? Moderní technologie se stále více orientují na čerpání tepla ze vzdu­chu, které nevyžaduje zemní vrty, insta­laci kolektorů ani jiné práce, které by vstupní investici do tepelného čerpadla výrazně prodražovaly.

Další zajímavé návštěvy najdete v časopise Domov.

Jde jen o samotné technické zařízení, které zpravidla za­hr­nuje venkovní a vnitřní jednotku a jehož způsob práce bývá lapidárně nazýván „principem obrácené chladničky“.

Teplo všude kolem

Kdybyste svou chladničku obrátili čelem ke zdi, její zadní stěna vám bude do místnosti vydechovat teplo. Toto teplo cíleně odebírá potravinám, které ochlazuje, a jako vedlejší efekt ve své zadní části topí.

Na stejném fyzikálním prin­cipu (obráceného Carnotova cyklu) pra­cuje tepelné čerpadlo, jenže cílem je tentokrát vytápění, a proto dosahuje mno­hem vyššího topného výkonu.

Díky vstupnímu elektrickému impulzu ode­bírá teplo zemi, vodě nebo vzdu­chu a pomocí opakovaného cyklu stla­čování a rozpínání (komprese a expan­ze) je pře­vádí na vyšší teplotu. Pak je prostřednict­vím soustavy radiátorů či podlahového topení rozvádí po objek­tu, který tak s mi­nimálními vstupními náklady vytápí.

Odkud kam

Základní typy tepelných čerpadel jsou: země-voda, vzduch-voda a voda-voda. První slovo vždy označuje zdroj, odkud se teplo čerpá, druhé slovo označuje teplosměnné médium, do něhož se teplo přečerpává.

Zdrojem tepla tedy může být země (z hlubinného vrtu nebo plošného povrchového kolektoru), voda (podzem­ní či povrchová) nebo vzduch (venkovní či odpadní z interiéru).

Médiem pro přečerpání tepla bývá zpravidla voda. Tepelná čerpadla mohou pracovat také v systémech země-vzduch a voda-vzduch, ale v praxi se vzduch jako teplosměnné médium používá jen výjimečně. Větší uplatnění nachází jedině systém vzduch-vzduch: tady ovšem jde primárně o kli­matizaci, která v zimním období pracuje v opačném režimu. V praxi se používá také pojem rekuperační systém.

Jak to funguje

Tepelné čerpadlo je alternativní zdroj energie, který získává teplo z okolního prostředí (země, vody či vzduchu). Toto teplo je v opakovaném cyklu přečerpává­no z nižší teploty na vyšší a využíváno pro vytápění či ohřev užitkové (a pří­padně i bazénové) vody.

Nová generace tepelných čerpadel Vaillant flexoTHERM exklusive a flexoCOMPACT exclusive nabízí provedení země-voda, vzduch-voda nebo voda-voda.

Jak to funguje? Zdroj, odkud se energie čerpá, je ochla­zený o několik stupňů, čímž se z něj odebere teplo, které poslouží jako energie potřebná k ohřevu užitkové vody nebo vody v otopné soustavě.

Tepelné čer­padlo je tedy v podstatě chladicí zaří­ze­ní, které využíváte pro zisk tepla. V pra­xi je například okolní vzduch o teplotě 15 °C ochlazen tepelným čerpadlem o 5 °C a takto získané teplo následně ohřeje topnou vodu.

Aby tepelné čerpadlo mohlo tento pro­ces provést, potřebuje vstupní elektrickou energii pro pohon kompresoru. Te­pelné čerpadlo tak spotřebovává část svého výkonu ve formě elektrické ener­gie, ale zbývající (podstatně větší) část tvoří teplo, které je odnímáno z ochla­zo­vané látky (vzduchu, vody nebo země).

Poměr mezi celkovým teplem, které je dodáváno do otopného systému, a ener­gií spotřebovanou ve formě vstupního elektrického impulzu se nazývá topný faktor (anglicky COP – Coefficient of Performance). V průběhu topné sezony se průměrný topný faktor pohybuje u sou­­časných tepelných čerpadel mezi hodnotami 3 až 4. A pomalu, ale jistě se zvyšuje.

Tato novostavba se stala v březnu historicky prvním vyhlášeným Pasivním domem roku. Instalovány technologie Regulus: tepelné čerpadlo EcoAir 408, solární systém s kolektory KPI 1 a větrání s rekuperací Sentinel Kinetic B. Cena tepelného čerpadla 142 659 Kč.

Co je COP

Klíčovým ukazatelem energetické účin­nosti tepelného čerpadla je topný faktor (Coefficient of Performance – zkratka COP). Jde o poměr mezi množstvím tepla, které čerpadlo „vyrobí“ (dodá do topného systému), a množstvím spotřebované vstupní energie (elektřiny pro pohon čerpadla a kompresoru).

V průbě­hu roku hodnota COP zpravidla kolísá, nejdramatičtěji u systému vzduch-voda. V horkých letních dnech může dosaho­vat až hodnoty 7, v mrazivých zimních dnech pak klesá pod hodnotu 2,5. Právě u vzduchových tepelných čerpadel však došlo během několika posledních let k významnému technologickému po­kroku.

Zdokona­lování tepelných čerpadel systému vzduch-voda je současným trendem nejen u nás, ale v celé Evropě. Pro všech­ny typy tepelných čerpadel však platí, že průměr topného faktoru za celou sezo­nu (Seasonal Coefficient of Performan­­ce – SCOP) by se dnes měl rozhodně pohybovat nad hodnotou čísla 3.

Jak běží čerpadlo

Chod běžného tepelného čerpadla (mé­dium voda, přenos tepla do soustavy radiátorů) je neustálým koloběhem čtyř dějů: vypařování, komprese, kondenza­ce a expanze.

Děj první: od zdroje (ze­mě, vody nebo vzduchu) odebírá teplo chladivo, které v tepelném čerpadle neustále koluje. I malým zahřátím ve výměníku tepla se odpařuje (mění své skupenství z kapalného na plynné).

Děj druhý: kompresor tepelného čerpadla prudce stlačí o několik stupňů ohřáté plynné chladivo a díky fyzikálnímu principu komprese, kdy při vyšším tlaku stoupá teplota, dojde také k prudkému zvýšení teploty. Z nízkopotenciálního tepla rázem vznikne teplotní hladina přibližně 80 °C.

Nastává děj třetí: chla­divo zahřáté kompresí předá pomocí druhého výměníku své teplo vodě v ra­diátorech, ochladí se a opět změní sku­penství na kapalné. Otopný systém vyzáří přijaté teplo do místnosti. Ochla­zená voda v topném okruhu pak putuje zpátky pro další ohřátí.

Děj čtvrtý – expanze: zkapalněné chladivo putuje průchodem přes expanzní ventil zpátky k prvnímu výměníku, kde se opět ohřeje a začíná nová fáze vypařování. Malý zá­zrak založený na fyzikálních zákonech...

Vytápění i ohřev vody v rodinném domě na Chrudimsku o vnitřní podlahové ploše 300 m2 řeší tepelné čerpadlo Panasonic systému vzduch-voda. Cena včetně montáže cca 200 000 Kč.

Vyznejte se v džungli

Dosud neznáme žádný jiný způsob, kte­rý by dokázal tak levně ohřívat topnou i užitkovou vodu pro domácnost. Jenže jedna věc jsou fyzikální zákony, druhá pak kapitalistické podnikání. Na českém trhu dnes působí více než 120 dodavate­lů tepelných čerpadel a ti mezi sebou vedou konkurenční boj.

V orientaci vám může významně pomoci profesní Asocia­ce pro využití tepelných čerpadel. Ta na svých webových strán­kách (www.avtc.cz) uvádí seznam značek, jež získaly prestiž­­ní mezinárodně uznávaný certifikát kva­lity společenství EHPA (European Heat Pump Associa­tion). Spo­lehlivými dodavateli by měly být všechny firmy uvede­né v sez­namu členů Asocia­ce pro využití tepel­ných čerpadel.

Další zajímavavé stavební témata nebo návštěvy najdete v časopise Domov.

Vyplatí se investice?

• Lze říci, že největším konkurentem tepelného čerpadla při rozhodování o zdroji vytápění je kondenzační plynový kotel.
• Pokud srovnáte pořizovací náklady, je tepelné čerpadlo o 100 až 150 tisíc Kč dražší.
• Při provozu rodinného domu s běžnými náklady na vytápění ušetříte každý rok až 20 000 Kč.
• Součet je jasný: Systém by měl mít ekonomickou návratnost do 8 let.
• Životnost kondenzačního kotle je nejméně 10 let, kvalitní tepelné čerpadlo však vydrží 20 let. Za dobu provozu se tedy investice bohatě vrátí.

Volte značku Q

• Základním vodítkem je evropská značka kvality Q (European Quality Label for Heat Pumps), kterou vydává EHPA.
• U všech výrobků s touto značkou máte záruku pravdivosti udávaných klíčových parametrů (výkon, topný faktor, hlučnost).
• Navíc máte garanci odborné servisní sítě a dodávek náhradních dílů nejméně 10 let po ukončení výroby.
• Seznam všech tepelných čerpadel v ČR se značkou Q najdete na webu Asociace pro využití tepelných čerpadel.