Téma: Tepelná čerpadla

Pro zajištění tepelné pohody je žádoucí mít tepelný zdroj využívající především obnovitelnou energii, která je trvale k disposici, nevyrábí se spalováním fosilních paliv, nepotřebuje obsluhu a skladování paliva. Takové požadavky platí pro novostavby i změny dokončených staveb, zvlášť v době, kdy jiné tepelné zdroje mají nejistou dodávku paliv. Tyto požadavky splňují tepelná čerpadla, která jsou nejefektivnějším zdrojem obnovitelné energie. Využívají nevyčerpatelnou tepelnou energii slunce nebo zemského jádra, a proto jsou předurčena k širokému využívání pro vytápění, ohřev teplé vody a případné ochlazování.

V podstatě máme na výběr, zda využívat tepelnou energii obsaženou ve vzduchu v tepelných čerpadlech vzduch–voda, nebo země–voda. Porovnejme si tyto dva systémy, přičemž budeme vycházet z předpokladu srovnání kvalitních výrobků. Jak je rozeznat, o tom bude pojednáno v další části.

Systém vzduch–voda je nejčastěji instalován v našich klimatických podmínkách a podle statistik jeho počet přesahuje 90 % všech instalací. S ohledem na skutečnost, že teplota vzduchu, ze kterého získáváme tepelnou energii, se v průběhu roku mění od teplot +30 °C v letních horkých dnech až do -25 °C v mrazivých zimních dnech, musí si s těmito změnami tepelné čerpadlo poradit. Proto je jeho technické provedení složitější, náročnější a rovněž dražší než systém země–voda. Na druhé straně je jeho instalace prakticky možná všude a je pro jeho instalaci potřeba jen minimum stavebních prací.

V závislosti na teplotě venkovního vzduchu se mění výkon těchto tepelných čerpadel.

Zpravidla se začíná s vytápěním v době, kdy venkovní teploty klesnou pod +12 °C a tento systém tepelných čerpadel pracuje s vysokou účinností. S postupným klesáním venkovní teploty pak postupně klesá i výkon těchto tepelných čerpadel a zpravidla se navrhují tak, aby pokryla potřebu tepla v objektu až do venkovní teploty cca -7 až -10 °C, protože nižší venkovní teploty se u nás vyskytují na většině území jen ojediněle. Při nižších venkovních teplotách chybějící tepelnou energii dodá automaticky doplňkový tepelný (elektrický) zdroj, který je součástí tepelného čerpadla. Tento doohřev zpravidla nebývá větší než 2 % z celkové spotřeby, což je zanedbatelné. V oblastech s dlouhodobě nízkými venkovními teplotami se v dimenzování tepelného čerpadla tato skutečnost zohlední. Tepelná čerpadla vzduch–voda se většinou dají využít v horkých letních dnech pro chlazení, pokud se využijí v podlahovém, stěnovém nebo stropním systému.

Systém země–voda má s ohledem na téměř stálou teplotu v zemi rovnoměrný tepelný výkon. Vrty vykazují vyšší a stabilnější tepelný zisk ve srovnání s plošně uloženým potrubím, u kterého je výkon ovlivněn vlhkostí zeminy a odběrem tepla pro vytápění, ohřev teplé vody, případně bazénu. Výkon tepelných čerpadel země–voda se navrhuje zpravidla na pokrytí veškeré potřeby tepla, ale pro tento účel musí být dimenzován celý primární systém, ať již s vrty, případně plošně uloženými kolektory. Tyto související „stavební“ práce však zvyšují cenu kompletní instalace tepelného čerpadla. S výhodou se dá tepelných čerpadel země–voda rovněž využít pro účely chlazení budov, přičemž odváděné teplo se dá ukládat do země a využít ho následně v režimu vytápění a ohřevu teplé vody.

Z porovnání obou systémů vychází, že oba, za předpokladu kvalitních výrobků a jejich správného dimenzování, jsou schopny zajistit potřebnou tepelnou pohodu, přičemž systém vzduch–voda vychází cenově levněji ve srovnání se systémem země–voda, kde při započtení ceny vrtů je to varianta nejdražší (ale provozně nejúspornější); varianta s plošnými kolektory je sice levnější, ale je nutný zábor pozemku, který nemusí být vždy k dispozici.

Důležitým hodnotícím kritériem pro rozhodování je ekonomika provozu. Provozní náklady jsou přímo závislé na ceně nakupované elektrické energie pro pohon tepelného čerpadla, která – jak z historie víme –, se několikrát změnila. Využití elektrické energie z vlastní výroby (FVE) pro chlazení a ohřev teplé vody tepelným čerpadlem může snížit provozní náklady v době, kdy svítí slunce. Opačný postup, tj. pořídit si výkonnou fotovoltaickou elektrárnu a předpokládat, že vyrobenou elektrickou energii spotřebuje tepelné čerpadlo pro svůj pohon, nevychází.

V příští části bude doporučení, jak poznat kvalitní tepelné čerpadlo a „nespálit se“.

Zdroj: ČKAIT

Foto: Pixabay