Základní orientace v problematice
Základní princip tepelného čerpadla
Tepelné čerpadlo je zdroj tepla s výrazným podílem využití tzv. obnovitelné energie. To z něj činí zdroj nejen ekologický ale v poslední době především zdroj ekonomický.
Tepelné čerpadlo pracuje na zcela odlišném principu než klasický kotel. Konveční zdroje tepla jako elektrokotle, plynové kotle a kotle na tuhá paliva generují tepelnou energii spalováním paliva.
Všechna tepelná čerpadla naopak fungují na principu čerpání nizkopotenciální energie z venkovního prostředí. Tuto energii převádí na vyšší teplotní hladinu a tím topí nebo ohřívají vodu.
Pro pohon tepelného čerpadla, konkrétně jeho komponent jako kompresor, ventilátor a oběhové čerpadlo se využívá elektrická energie. Důležité je, že vyprodukovaná energie tepelná je zpravidla 4-5 násobná vůči spotřebované energii elektrické.
Jaký typ tepelného čerpadla? Vzduch/voda nebo země/voda ...
Zápisem vzduch/voda se uvádí prostředí a médium mezi kterými dochází k přesunu, tj. čerpání, energie - tj. tepla. V tomto případě je to vzduch ze kterého se energie odebírá a předává se do vody.
Země/voda je typ čerpadla, které odebírá teplo ze zeminy, buď v podobě kolektoru nebo hlubiného vrtu, a předává jej do vody.
Existují i další typy čerpadel. Jejich zastoupení je však výrazně slabší.
Obecně nejinstalovanějšími typy čerpadel, až 92%, v našich klimatických podmínkách jsou čerpadla vzduch/voda. Tato čerpadla sice mají o něco nižší účinnost než typ země/voda avšak při razantně nižších investičních nákladech. Dalším významným aspektem je mnohem jednodušší instalace bez nutnosti administrativních povolení a především absence zemních prací a záboru pozemku.
Co jsou čerpadla tzv. splitová, monobloková a další ?
Výše zmíněný převod nízkopotenciální energie na vyšší teplotu se odehrává v tzv. chladivovém okruhu. Právě typem okruhu, způsobem a místem předávání energie se liší čerpadla splitová a monobloková.
Čerpadla splitová lze považovat za mírně vyspělejší produkt. Toto řešení umožňuje čerpadlu předávat tepelnou energii až ve vnitřním prostředí (technická místnosti, kotelna, sklep). Jedná se o technický princip s minimem kompromisů. Klade však vyšší nároky na kvalifikaci a specifické technické vybavení instalačních firem.
Čerpadla typu monoblok jsou nedělená. To znamená, že předávají tepelnou energii už ve venkovním prostředí. Vedení topné vody se vyvádí ven do venkovního prostředí. Jednodušší princip je v praxi vykoupen výrazně více kompromisy než řešení splitové. Jsou to zejména problémy s řešením protizámrzné ochrany, tepelnými ztrátami při delším vedení, nevýhodnou obsluhou více topných okruhů vč. bazénů atd.
Ač jsou monobloková čerpadla vhodná pro určité úzce specifické aplikace, jejich význam je především jako výhodné rešení pro méně kvalifikované instalační firmy tak trochu na úkor zákazníka. Ten se pak musí smířit s více kompromisy.
Jaký výkon čerpadla mám zvolit?
Ideální je obrátit se na odborníka, který na základě parametrů nemovitosti stanoví tepelnou ztrátu objektu a k tomu doporučí optimálně dimenzované tepelné čerpadlo. Obrattě se na nás a pomůžeme vám vybrat vhodný typ, výkon a výrobce čerpadla.
Chcete-li si vybrat výkon čerpadla sami, je ideální pokud máte zpracovaný energetický štítek budovy nebo znáte spotřebu plynu nebo jiného média alespoň za jednu topnou sezónu.
Určitě není rozumné přistupovat k problematice tak, aby se absence znalosti tepelné ztráty kompenzovala výběrem záměrně výkonově předimenzovaného čerpadla. Tepelné čerpadlo by pro svůj spolehlivý chod a dlohodobou životnost určitě nemělo být ani poddimenzováno ale ani předimenzováno.
Který výrobce je ten nejlepší?
Nejspíše žádný takový není :) Je ale mnoho renomovaných výrobců s dlouholetou tradicí a nabídkou špičkových produktů lišících se různými parametry. Každý výrobce pak má svou silnou stránku jako třeba výkon, hlučnost, kvalita konektivity, design apod.
Je to sice náš individuální pohled na problematiku ale z přibližně 12-15 světových a skutečně kvalitních výrobců zastupujeme v současnosti 5 až 6 značek. Tento mix jsme pečlivě zvolili tak, abychom vytvořili ucelenou nabídku umožňující pokrýt pestrou paletu požadavků našich zákazníků. Nabízíme produkty, které známe, máme s nimi zkušenosti a víme, že jsou opravdu kvalitní. Značky, které zastupujeme jsou výhradně silní globální výrobci, což považujeme za jedinou reálnou garanci dostupnosti náhradních dílů třeba i za 15let.
Jsme nezávislá instalační firma. Nezastupujeme jednu konkrétní značku o které tvrdíme, že je zrovna ta nejlepší na světě. Nabízíme produkty více výrobců ju nichž každý nabízí něco jiného a stejně tak každý zákazník má své individuální požadavky. Jako součást návrhu vhodného typu a výkonu tepelného čerpadla vám pomůžeme vybrat vhodnou značku a model na základě vašich preferencí tak aby bylo dosaženo ideálního poměru cena/výkon pro konkrétní zadání.
Vyplatí se mi to?
Ve většině případů ano, ale jsou i případy kdy už není výhodou nižší provozní náklad vytápění.
Topím přímotopně elektřinou tj. rohožemi, elektrokotlem, sálavými panely, přímotopy atd. - Zde není co řešit, jedná se o finančně nejnákladnější způsob vytápění vůbec. V tomto případě může být úspora při přechodu na tepelné čerpadlo až 5ti násobná.
Topím plynovým kotlem - klasickým. - Při současných cenách energií (aktualizováno Q1/2022) je náklad na vytápění s tepelným čerpadlem v průměru zhruba třetinový.
Topím plynovým kotlem - kondenzačním. - Do nedávna silný konkurent tepelných čerpadel avšak při současných cenách energií (aktualizováno Q1/2022) je náklad na vytápění s tepelným čerpadlem v průměru zhruba poloviční.
Topím kotlem na tuhá paliva, dřevo, uhlí, pelety atd. - Zde tepelné čerpadlo nedokáže nabídnou finančí úsporu. Náklad je zhruba srovnatelný s peletami. Méně komfortní paliva, uhlí, surové dřevo jsou levnější. Právě komfort je ale to co můžete tepelné čerpadlo nabídnout. Nabízí za obdobných nákladů bezobslužný provoz.
Na co si dát pozor a nespálit se?
Obrovskou výhodou tepelného čerpadla je finančí úspora z provozu. Pořízení však obnáší výrazně větší investiční výdaj než jiné zdroje tepla. Současně je problematika tepelných čerpadel o něco složitejší než např. u plynového kotle a výběr zařízení je pro kupujího složitější. Při výběru samotného čerpadla a i instalační firmy je třeba být dostatečně obezřetný.
Vyhněte se méně kvalitním výrobcům / značkám. Jak je poznat? Jedná se o silnou globální značku, kterou vlastně znáte? Jak široký sortiment výrobce má? Nabízí více řad a má čerpadla splitová i monobloková? Nabízí širokou nabídku příslušenství? Jak dlouhou má tradici? Prodává se produkt i jinde než u nás nebo v Polsku? Má dostatečnou certifikaci? Poznámka: Pozor na zvláštní polo-privátní značky s jedním či dvěma monobloky v nabídce, to je cesta do pekel a po záruce neopravitelné.
Vyhněte se neodborným instalačním firmám. Babo raď, které to jsou ale absolutní minimum co by dodavatel měl splňovat napoví:
- Oprávnění pro montáž chladících zařízení a tepelných čerpadel
- Kvalifikace 26-074-M pro soustavy s tepelnými čerpadly a mělkými geotermálními systémy. Poznámka: Tato kvalifikace je podmínkou pro instalace teplených čerpadel na území EU. Absence sice není sankcionována ale například NZÚ tímto podmiňuje vyplacení dotací.
- Osvědčení dle nařízení (EU) č.517 / 2014 a certifikát kategorie I ministerstva životního prostředí dle zákona č. 73/2012 Sb.
Vyhněte se těm, kteří dokáží zkombinovat oba výše zméněné body :(. Černé ovce, které dělají ostudu celému oboru a především tepelným čerpadlům obecně. [Schlieger | Česká televize | Černé ovce II ], [Schlieger | Česká televize | Černé ovce I ]
Technické souvislosti
Podmínka ekonomického chodu tepelného čerpadla
Jak je výše uvedeno tepelné čerpadlo odebírá energii z vnějšího prostředí (vzduch/země) a toto nízkopotenciální teplo pak kompresorem převádí na vyšší teplotní hladinu.
Zjednodušeně lze uvést, čím bude teplotní hladina (výstupní teplota vody) nižší, tím méně energie bude kompresor spotřebovávat. Kompresor je energeticky nejnáročnější komponenta čerpadla.
Tento poměr mezi el. energií vloženou a tepelnou energií získanou se značí COP. Celoročný, modelový, průměr se pak značí SCOP.
Je tedy žádoucí aby regulací a nastavením otopné soustavy tepelné čerpadlo pracovalo tak, aby výstupní teplota byla co nejnižší.
Ohřev teplé vody. Proč jsou nádrže tak velké?
Kromě vytápění se tepelným čerpadlem může ohřívat i teplá užitková voda.
S ohledem na výše uvedené informace o ekonomice provozu platí, že tepelným čerpadlem ohříváme větší množství vody v zásobníku ale na nižší teplotu. Provoz čerpadla je pak mnohem ekonomičtější, než kdyby ohříval menší množství ale na vysokou teplotu. Nehledě na to, že tepelné čerpadlo má své technické limity na výstupní teplotu vody.
Zásobníky/ohřívače pak mají většinou velikost 200L, 250L a 350L. Pro větší, dvougenerační, domy a penziony jsou pak samozřejmě vhodné nádrže ještě větší.
K čemu je akumulační nádrž?
Akumulační nádrž může mít v soustavě několik funkcí, je to tzv. hydrobalancing, hydraulické oddělení - anuloid, tepelná akumulace pro odtávání tepelného čerpadla a eliminaci taktování. V soustavách s fotovoltaikou a větší akumulační nádrží i samotnou funkci akumulaci tepelné energie vyrobené z fotovoltaické výroby během dne.
Kdy akumulační nádrž použít?:
- Otopná soustava s množství vody v okruhu menším než cca 15l na 1kW výkonu tepelného čerpadla
- Více rozdílných soustav, např. podlahovka + radiátory
- Škrcené okruhy
- Slabé potrubí otopné soustavy. Tepelné čerpadlo potřebuje garantovaný dostačný průtok vody na kondenzátoru.
Kdy akumulační nádrž není potřeba?:
- Podlahové vytápění bez škrcených okruhů
- Soustava s větším množstvým litinových radiátorů a velkými dostatečně dimenzovanými rozvody. Otopná tělesa nesmí být škrcena termostatickými ventily
Regulace chodu čerpadla
Tepelné čerpadlo počas topné sozóny topí kontinuálně a při co nejnižší teplotě topné vody.
Chceme-li maximalizovat ekonomiku provozu tepelného čerpadla tak jej neovládáme nikdy termostatem ale pomocí kontroly teploty výstupní vody. A to tak aby tato teplota byla vždy co nejnižší ale zároveň dostatečná aby vzhledem k teplotě venkovní zajistila nastavenou teplotu interiéru.
O to se stará tzv. ekvitermní regulace jenž může být doplněna např. vnitřním interiérovým čidlem nebo případně ovládáním přes Wifi apod.
Ekvitermní regulace je vlastně topná křivka ve které je nastaven vztah mezi teplotou venkovního prostředí a teplotou topné vody. Například: je-li venku -7°C je topná voda 45°C, je-li venku 8°C je teplota topné vody 36°C.