Ako si vybrať správny model tepelného čerpadla?

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.

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.

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. 

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.

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.

K téme