Tepelné čerpadlo: vyplatí se do něj investovat?

Tepelná čerpadla bývají řazena k alternativním zdrojům energie díky své schopnosti sbírat teplo z okolního prostředí, převádět ho na vyšší teplotní hladinu a nakonec ho využít pro ohřev vody nebo vytápění. Vysoká počáteční investice a relativně nízké ceny energií způsobovaly, že po dlouhou dobu zůstávala tepelná čerpadla většinou veřejnosti opomíjena. Se změnou těchto podmínek a výslednou úsporou však nabízejí tepelná čerpadla zajímavou alternativu. Podobné téma: Vyplatí se klimatizace do bytu? Porovnali jsme ceny a spotřebu

Tepelná čerpadla dokáží přebírat teplo z vody, vzduchu nebo země, které převedou na vyšší teplotu. Tu je možné využít k vytápění objektu nebo k ohřevu vody. Tepelná čerpadla mohou mít venkovní a vnitřní část. Ta venkovní odebírá teplo ze zdroje (voda, vzduch, země), vnitřní pak předává teplo do topného systému. V krajních případech lze teplo odebírat také z odpadního vzduchu, odpadních vod nebo pramenů teplé podzemní vody. To už jsou ale možnosti specifické a dispozičně omezené pouze na určité lokality, v textu se jimi proto nebudeme zabývat.

Zařízení funguje na principu chladícího zařízení, stejně jako lednice. Tepelné čerpadlo využívá opačný princip, tj. odebírá teplo z venkovního prostoru a předává ho dovnitř do vytápěného prostoru, vysvětlil serveru Měšec.cz Pavel Koníř, technický ředitel společnosti Martia. Ve vzduchu, vodě i zemi se nachází velké množství tepla. Kvůli nedostatečné teplotní hladině ale není možné ho využít k vytápění nebo ohřevu přímo. Prakticky dochází k tomu, že látku (zemi, vodu nebo vzduch) ochladíme o několik málo stupňů, čímž odebereme teplo, a tuto energii využijeme při ohřevu jiné látky jako je voda v bazénu, teplá užitková voda, či voda v topné soustavě, kterou ohřejeme také o několik málo stupňů, ale na úrovni pro nás přijatelné, uvádí Miroslav Hořejší na webu tzb.info s tím, že tak například ochladíme půdu na zahradě z 10 stupňů na 5 stupňů a tepelné čerpadlo zajistí ohřátí topné vody z 40 na 45 stupňů. Okolní prostředí a slunce zajistí, že se ochlazená půda na zahradě „dohřeje“ na původních 10 stupňů. Čtěte také: LED žárovka jako úsporné domácí osvětlení. Vyplatí se?

Pro zvýšení sebraného tepla na vyšší teplotní hladinu je zapotřebí dalšího tzv. bivalentního zdroje. Nejčastěji to bývá elektrická topná vložka, která pomůže zajistit parametry topného média i při nízkých venkovních teplotách (pod  10°C ). Tento zdroj je poháněn kompresorem. Pro vlastní chod tepelné čerpadlo tedy potřebujete zajistit ještě chod kompresoru (stejně jako u chladničky či mrazáku), který pohání  elektrická energie. Kompresor pak přemění svou spotřebu elektrické energie v tepelnou, uvedl Koníř. Čtěte více: Elektřina zdražuje. Víme o kolik

Zjednodušeně lze říci, že tepelné čerpadlo spotřebovává přibližně jednu třetinu svého výkonu ve formě elektrické energie. Zbývající dvě třetiny tvoří teplo, které je odnímáno z ochlazované látky, říká Miroslav Hořejší. Pomocí zahřívání pracovní látky, která se odpařuje a stlačení páry na vysoký tlak, odevzdává při kondenzaci chladivo topné vodě vyšší teplotu, než která byla odebrána ze vzduchu, vody nebo země.

Označení tepelných čerpadel pramení z toho, odkud teplo odebírají a kam jej posléze odvádějí. Nejobvyklejšími kombinacemi jsou země/voda, voda/voda, vzduch/voda a vzduch/vzduch.

Zdroj: země

V tomto případě odebírá tepelné čerpadlo teplo ze země – tedy z půdy, kam se umístí zemní kolektor s nemrznoucí kapalinou. Problémem se může stát příliš malá plocha vaší zahrady. Na té už pak navíc nelze nic stavět. Pořizovací náklady této varianty nejsou tak vysoké jako například řešení s hloubkovými vrty, stálým ochlazováním zemního kolektoru se ale v zimě výkonnost tepelného čerpadla snižuje. Čtěte také: Energetické třídy spotřebičů: Vyplatí se podle nich řídit?

Druhou variantou jsou hloubkové vrty s trubkou naplněnou nemrznoucí kapalinou. Provoz této varianty je efektivnější a stabilnější. Pořizovací náklady jsou ale kvůli hloubení vrtů vyšší.

Zdroj: vzduch

Tepelná čerpadla využívající teplo vzduchu se dají instalovat jako samostatná vnitřní a vnější jednotka nebo jen ve venkovním či jen vnitřním provedení. Tato čerpadla nejsou náročná na požadavky vůči okolí domu jako varianty čerpající teplo ze země. Venkovní jednotka s ventilátorem ale může být hlučná, zatímco vnitřní provedení zase nárokuje poměrně dost prostoru. Kombinace venkovní i vnitřní jednotky zase vyžaduje splnění podmínek pro dobré dispoziční provedení celé soustavy (vzdálenost vnitřní a vnější jednotky). Výkon tepelného čerpadla klesá s venkovní teplotou. A to mnohem výrazněji než u ostatních provedení. Tím narůstá spotřeba elektrické energie a mírně se zvyšují náklady na provoz, píše Miroslav Hořejší.

Zdroj: voda

Využití čerpadla pro přenos tepla z vody vyžaduje celoroční vodní zdroj, jehož vhodnost se ověřuje dlouhodobou čerpací zkouškou. Důležité je i složení vody, které by mohlo způsobovat zanášení výměníku. Voda, která se čerpá většinou ze studny a čerpadlem je ochlazena, se pak vrací do vsakovací studny. Tu je potřeba vybudovat nedaleko studny čerpací, ale zároveň zabránit prosakování vody z jedné studny do druhé. Teplota vody ve studni musí být navíc dost vysoká, aby při ochlazování nehrozilo její zamrznutí. Řešení je možné aplikovat i na vodu z rybníka nebo řeky, problémem ale bývá čistota vody a někdy jsou také problémy s jejím odběrem. Čtěte také: Ušetřete desetinu spotřeby: malý velký žrout energie „STAND-BY“

Řešení je proto dispozičně omezeno pouze pro objekty, které se nachází v blízkosti vodního zdroje a vyžaduje kromě nároků na kvalitu, množství a teplotu vody i pravidelnou údržbu filtrů. Pořizovací náklady jsou ale nižší než například řešení s vrty.

Pro porovnání vhodnosti jednotlivých variant tepelných čerpadel se používá pojem topný faktor, který vypovídá o energetickém efektu. Jeho efektivitu příznivě ovlivňuje co nejvyšší teplota zdroje a co nejnižší teplota teplonosné látky. A pak samozřejmě vhodná topná soustava. Výsledek proto ovlivňuje i prostředí, kam je čerpadlo instalováno a tomu odpovídající provedení, které navrhne projektant.

Tepelná čerpadla jsou, s ohledem na technické parametry (výkony kompresorů, teplota topného média), vhodná pro vytápění objektů s dobrými tepelně technickými vlastnostmi obvodových konstrukcí. Z tohoto důvodu je jejich využití vhodné plánovat především do kvalitně izolovaných novostaveb, kde bude jejich využití uvažováno už při zpracování projektové dokumentace a budou tomu přizpůsobeny parametry otopné soustavy, radí Pavel Koníř, technický ředitel společnosti Martia, s tím, že u rekonstruovaných objektů je potřeba provést přepočet parametrů stávající otopné soustavy a případně provést její rekonstrukci – to samozřejmě zvýší investiční náklady a zhorší ekonomiku projektu.

U rekonstruovaných objektů je tepelné čerpadlo využíváno jako náhrada původního zdroje. Vzhledem k cenám jednotlivých druhů paliv a energie bývá nejvýhodnější náhrada za původní elektrokotel, kotel na topný olej, případně drahé teplo z centrálního zdroje. V případě náhrady kotle na zemní plyn, palivové dřevo nebo uhelného kotle obvykle nelze počítat s ekonomickou návratností vložených vlastních prostředků vztaženou k uspořeným provozním nákladům na energii. Tepelné čerpadlo ovšem zajistí tepelnou pohodu ve vytápěném objektu bez náročného doplňování paliva a vynášení popela, upřesnil Koníř.