Ako si vybrať správny model tepelného čerpadla?

Tepelné čerpadlá patria k úsporným a ekologickým zdrojom energie. Na trhu je niekoľko typov a nie je ľahké sa v nich vyznať. Ktoré tepelné čerpadlá majú najväčšiu účinnosť? Aké sú nároky na stavbu a podmienky ich prevádzky?

O tepelných čerpadlách sa hovorí už dlho a verejnosť je pomerne dobre informovaná o ich princípe fungovania. Všeobecne sa vie, že ide o technológiu, ktorá dokáže odčerpávať teplo z vonkajšieho prostredia (vzduchu, vody a pôdy) a účinne ho prenášať do interiéru. Laicky povedané ide o „chladničku naruby“. Tento princíp sa však dá uplatniť v mnohých typových modifikáciách.

Pre praktické uvažovanie o investícii do tepelného čerpadla pre vykurovanie rodinného domu nepostačuje len znalosť fyzikálneho princípu a technológie. Jednotlivé typy a systémy totiž so sebou nesú nielen rôzne ceny za vlastné zariadenia, ale tiež rôzne nároky na stavebné úpravy a súvisiace technológie, ktoré treba zahrnúť do celkovej kalkulácie. Rolu zohráva aj vlastná účinnosť a dimenzovanie výkonu tepelného čerpadla.

Rozhoduje vykurovací faktor

Základným merítkom energetickej účinnosti tepelného čerpadla je jeho vykurovací faktor (COP - Coefficient of Performance). Ide o množstvo tepla, ktoré sa vnesie do vykurovacieho systému v pomere k množstvu elektrickej energie dodanej pre pohon kompresora tepelného čerpadla (ak je potrebné na 3 kWh vyprodukovanej tepelnej energie potrebné vynaložiť 1 kWh elektrickej energie tak je vykurovací faktor = 3). Platí čím je vykurovací faktor vyšší, tým je lacnejšia prevádzka zariadenia.

Vykurovací faktor sa u tepelného čerpadla mení podľa podmienok, v ktorých systém pracuje. Dôležitá je ako teplota na vstupe do tepelného čerpadla, tak na výstupe do vykurovacieho systému. Plynú z toho dva dôležité poznatky. Účinnosť tepelného čerpadla je vyššia v prípade, ak je vyššia teplota vonkajšieho prostredia odkiaľ sa teplo čerpá. Druhým je fakt, že je výhodnejšie toto teplo zužitkovať v nízkoteplotnom (podlahovom, teplovzdušnom a pod.) vykurovacom systéme. Všeobecne sa dá povedať, že u tepelných čerpadiel sa dá hovoriť o efektivite (a teda o reálnej návratnosti investície) od hodnoty vykurovacieho faktora 3,0 a vyššie.

Tepelné čerpadlo voda-voda

Energeticky najvýhodnejším systémom je tepelné čerpadlo voda-voda. Podobne prevádzkové náklady sa v tomto prípade zaraďujú k najnižším. Na rozdiel od iných typov sa totiž teplo z čerpanej vody dostáva do výmenníka priamo a preto nie je potrebné v systéme využívať okruh s nemrznúcim roztokom. Vysoký vykurovací faktor prekračuje hodnotu 5. Relatívna dostupnosť vody u nás by teda mohla naznačovať, že s aplikáciou tepelného čerpadla typu voda-voda nebude problém. Skutočnosť je ale iná.

typ tepelného čerpadla

odkiaľ sa čerpá teplo

voda - voda

zo spodnej alebo povrchovej vody

zem - voda (zemný kolektor)

z plochy vonkajšieho pozemku

zem - voda (zemný vrt)

z vrtu v hĺbke pod povrchom

vonkajší vzduch - voda

z vonkajšieho vzduchu

odpadový vzduch - voda

z vypúšťaného vnútorného vzduchu v rekuperačnej jednotke

vzduch - vzduch

z vonkajšieho vzduch

Pre účel čerpania tepla sa nedá využiť stará studňa. Odber tepla z pretekajúceho potoka tiež nie je príliš reálnou možnosťou. V studni by sa pravdepodobne nenašlo potrebné množstvo vody a navyše by sa musela zriadiť ďalšia vsakovania jama. V povrchovej vode (potok alebo rybník) počas zimy, keď je potrebné vykurovať najviac, klesá teplota, čo minimalizuje výkon čerpadla. Podmienkou, ktorá zaručí efektívne fungovanie tepelného čerpadla voda - voda je využitie podpovrchovej vody s teplotou neklesajúcou pod 7 °C a dostatočnou výdatnosťou zdroja. Pre potreby bežného domu je potrebné prečerpávať zo sacej do vsakovanej studne cez tepelné čerpadlo 2 až 3 m3 za hodinu. Pokiaľ táto teplota nie je konštantne zaručená, nedá sa garantovať ani efektívna prevádzka tepelného čerpadla.

Výhody

Nevýhody

energetická výhodnosť

veľké nároky na vodu (množstvo, chemické zloženie...)

vysoký vykurovací faktor

vedľajšie náklady (studňa, stavba vsakovanej jamy)

malé prevádzkové náklady

nutnosť pravidelnej údržby, vyššie náklady na servis

vyššia cena

Stabilné teplo zeme: Tepelné čerpadlo zem - voda

K najpoužívanejším typom u nás patria tepelné čerpadlá zem - voda. Zo zeme sa dá s ich pomocou získavať teplo dvojakým spôsobom :  s pomocou zemného kolektora alebo zemného vrtu. Prvý variant si vyžaduje pozemok zhruba 200 m2 (na 1kW výkonu čerpadla je treba 10 až 30 m2), na ktorom je v nezamrznutej hĺbke (podľa miestnych podmienok 1,5 až 2 m) rozmiestnená sieť plastových trubiek. V prípade hĺbkového čerpania tepla sa realizuje jeden alebo niekoľko vrtov do hĺbky 10 až 20 metrov (na 1 kW výkonu čerpadla je treba 12 až 18 metrov hĺbky vrtu).

Aj u tohto typu sa dá dosiahnuť vysoká hodnota vykurovacieho faktora - medzi 4,0 a 5,5. Kladom systému pracujúceho so zemným teplom sú tiež malé teplotné výkyvy pod povrchom zeme. K nevýhodám patria pomerne vysoké náklady spojené so zakopávaním potrubia na pozemku alebo realizáciou vrtov. Vrty pre tepelné čerpadlá sú navyše považované za stavebné objekty, ktoré vyžadujú príslušné stavebné povolenie. Rizikom v prípade tohto typu tepelného čerpadla je aj možnosť, že bude v projekte rozmer potrubia poddimenzovaný a čerpadlo potom nebude vyhovovať potrebám domu. Rovnako sa len veľmi ťažko riešia prípadné poruchy vo vedení pod zemou. 

Výhody

Nevýhody

vyrovnaný výkon tepelného čerpadla

vysoké stavebné nároky

vysoký vykurovací faktor

riziko poddimenzovania alebo poruchy zariadenia

dlhá životnosť

Tepelné čerpadlo vzduch - voda na vzostupe

Tepelné čerpadlá typu vzduch - voda neboli v minulosti považované za rovnocennú konkurenciu hore spomenutým typom čerpadiel. V dôsledku rozvoja technológie kompresorov sa situácia zmenila. Hlavným problémom tepelných čerpadiel, ktoré získavajú teplo z vonkajšieho vzduchu, bol pokles jeho teploty v zimnom období a zníženie vykurovacieho faktora. Použitie kompresorov s označením Scroll zlepšilo prevádzkové charakteristiky tohto systému. Preto tepelné čerpadlo vzduch - voda s podlahovým vykurovacím systémom môže dosahovať vykurovací faktor až 3,4.

V porovnaní s typom čerpadla voda - voda alebo zem - voda nie je tento typ náročný na stavebné práce. Jeho inštalácia je ľahká a finančne nenáročná. Väčšia závislosť na teplote vonkajšieho vzduchu sa rieši s pomocou bivalentnej prevádzky s doplnkovým tepelným zdrojom - napr. elektrickým kotlom. Problémom môže byť väčšia hlučnosť vonkajšieho zariadenia čerpadla. V nízko energetických stavbách sa dá v čerpadlách využívať aj teplo odpadového vzduchu v rekuperačnom systéme.

Výhody

Nevýhody

nižšia cena

menšia účinnosť

ľahká inštalácia

závislosť na zmenách vonkajšej teploty

možnosť využiť teplo odpadového vzduchu

vyššia hlučnosť

Rozhodovanie môže uľahčiť pomoc kvalifikovaných odborníkov

Tepelné čerpadlo predstavuje v rámci rodinného domu veľkú investíciu. Ani vysoká cena zariadenia nemusí byť zárukou požadovaného energetického efektu. Ovplyvňuje ho totiž celá rada faktorov. Voľba typu tepelného čerpadla závisí od tepelnej straty objektu a miestnych klimatických, či geologických podmienok (pri type čerpadla zem - voda). V prípade nerozhodnosti zákazníka o tom, aký typ čerpadla si vybrať je vhodné využiť služby kvalifikovaných odborníkov.

Zdroj: nazeleno.cz
Text publikujeme v zmysle Zmluvy o obsahovej spolupráci.

 

Odborní partneri