Tepelná čerpadla. Rady, tipy, informace. Rady, tipy, informace

Transkript

1 Tepelná čerpadla Rady, tipy, informace Rady, tipy, informace

2 Obsah Tepelná čerpadla 1 Co je tepelné čerpadlo? 2 Je pro náš dům tepelné čerpadlo vhodným řešením? 3 Instalace tepelného čerpadla v rámci rekonstrukce 3 Co musíme vědět, než vybereme tepelné čerpadlo? 4 Jaký výkon nám bude stačit? 4 Volba topného faktoru 6 Typy tepelných čerpadel 8 Tepelná čerpadla vzduch / voda 9 Tepelná čerpadla vzduch / vzduch 10 Tepelná čerpadla země / voda 11 Hloubkové zemní vrty 11 Plošné zemní kolektory 12 Další možnosti využití zemního tepla 13 Tepelná čerpadla voda / voda 15 Doplňkové zdroje vytápění 16 Volba způsobu vytápění 17 Výše úspor energie 18 Investiční a provozní náklady 19 Zvýhodněná distribuční sazba pro tepelná čerpadla 21 Životnost tepelného čerpadla 22 Značka kvality tepelných čerpadel 23 Statistika tepelných čerpadel 27 Tepelná čerpadla mají co nabídnout 30 Slovníček základních pojmů 31 Tepelná čerpadla

3 Tepelná čerpadla Tepelná čerpadla Úspory energií, které potřebujeme pro komfortní bydlení, zůstávají stále v centru našeho zájmu. Ze všech oblastí nás nejvíce láká využívání alternativních zdrojů energie. Důvody jsou především ekonomické voda, země, slunce i vítr jsou a i nadále budou zdarma, na rozdíl od jiných zdrojů energie. Jaké možnosti alternativní zdroje přinášejí do našich domovů? Poměrně běžně se již setkáváme se solárními kolektory i s fotovoltaikou. Největší reálný přínos, navíc se značným potenciálem do budoucnosti, však mají tepelná čerpadla. V porovnání s klasickými zdroji tepla, například kotli na tuhá paliva nebo zemní plyn, šetří primární energetické zdroje a přímo či nepřímo snižují tvorbu škodlivých emisí. Rozhodnutí o pořízení tepelného čerpadla přináší nejen ekonomické výhody, ale je také velkým přínosem pro zlepšení našeho životního prostředí. První tepelná čerpadla byla v České republice instalována před dvaceti lety. Tehdy se jim věnovala hrstka nadšenců a o masovějším rozšíření se vedly spíše teoretické diskuse. I když základní princip zůstává shodný, v průběhu dvou desetiletí prošla tepelná čerpadla vývojem. Na první pohled zaznamenáme modernější vzhled, nejvíce nás však budou zajímat rozdíly ve výši úspor. Také v tomto směru můžeme být s nejnovějšími typy spokojeni, protože mají až o čtvrtinu nižší spotřebu elektřiny nezbytné k jejich provozu. Rady, tipy, informace 1

4 Tepelná čerpadla Co je tepelné čerpadlo? Tepelné čerpadlo je zařízení, které je schopné odebrat z okolí vytápěného domu tepelnou energii obsaženou ve vodě, zemi nebo vzduchu a přečerpat ji na vyšší teplotní hladinu, která je použitelná k vytápění a ohřevu teplé vody nebo vody v bazénu. Pro toto přečerpání je potřeba dodat tepelnému čerpadlu malé množství elektřiny pro pohon kompresoru, který spolu s dalšími prvky zabezpečuje jeho správný chod. V chladicím okruhu tepelného čerpadla cirkuluje pracovní médium chladivo, které cyklicky mění své skupenství. Chladivo v plynném stavu je stlačeno kompresorem, čímž dojde k jeho zahřátí. Poté putuje do kondenzátoru, kde odevzdá teplo, a vlivem ochlazení kondenzuje (zkapalní). Následně projde expanzním ventilem do výparníku. Zde chladivo v důsledku snížení tlaku změní své skupenství zpět na plynné a celý cyklus se může opakovat. Spotřeba elektřiny na pohon kompresoru je výrazně nižší než pro přímé vytápění, takže dochází k výrazné úspoře. Princip tepelného čerpadla 2 Tepelná čerpadla

5 Tepelná čerpadla Je pro náš dům tepelné čerpadlo vhodným řešením? Pojem tepelná čerpadla máme nejčastěji spojený s vytápěním pasivních nebo nízkoenergetických domů. To je však jeden z velmi častých omylů, které již od počátku staví využití tepelných čerpadel do nesprávné pozice. Hned úvodem je proto třeba uvést, že použití tepelných čerpadel je nejvýhodnější tam, kde je spotřeba energie na vytápění a ohřev teplé vody vyšší. Pro nízkoenergetické a pasivní domy je charakteristický opak velmi nízké náklady na energii. Investice do tepelného čerpadla je u nich proto zbytečná, neboť při malé spotřebě jsou i úspory nízké a ekonomická návratnost příliš dlouhá. Instalace tepelného čerpadla v rámci rekonstrukce Další významnou kategorií, kde tepelná čerpadla dokáží přinést výrazné úspory, jsou rekonstrukce starších objektů. V těchto případech je nutné odborné posouzení, zda by topný systém v domě vyhovoval podmínkám pro provoz tepelného čerpadla, případně jaké další náklady by úpravou stávajícího topného systému vznikly. Častým problémem bývá, že jsou v těchto domech instalovány kotle na pevná paliva nebo plyn, které jsou projektovány na vyšší teplotu. Pro tepelné čerpadlo je vhodný topný systém, který pracuje s topnou vodou o teplotě do 55 C. Součástí rekonstrukce však často bývá výměna oken, případně zateplení objektu omezující potřebu tepla Tepelné čerpadlo představuje úsporné a pohodlné řešení vytápění a ohřevu užitkové vody v celém rodinném domě. pro vytápění, což se projeví snížením potřebné teplotní úrovně topné vody. Původní topný systém je pak vhodný pro instalaci tepelného čerpadla i ve své původní podobě. Posouzení každého konkrétního případu je ale vždy jistější ponechat na projektantovi nebo odborníkovi z oboru vytápění. Rady, tipy, informace 3

6 Tepelná čerpadla V mnoha případech lze tedy tepelná čerpadla do stávajícího objektu instalovat o tom hovoří i čísla. V současnosti je až 35 % tepelných čerpadel instalováno právě v rámci rekonstrukce domu. Co musíme vědět, než vybereme tepelné čerpadlo? V první řadě je nutné si ověřit, zda by v případě našeho domu bylo využití tepelného čerpadla možné a výhodné. Přitom vycházíme z tepelných ztrát objektu. U novostaveb jsou tyto informace součástí projektové dokumentace, obtížnější situace ale může nastat v případě rekonstrukce staršího domu. Pokud nemáme potřebné údaje k dispozici, můžeme se obrátit na specializované společnosti, které na základě projektové dokumentace (půdorys, řez objektem, struktura stavebních konstrukcí obálka budovy a otvorové výplně) tepelné ztráty vypočítají. V dalším kroku bude následovat výběr vhodného tepelného čerpadla na výběr máme zařízení s různým výkonem, topným faktorem a řešením podle zdroje energie. Nerozhodujte se pouze podle ceny! Při porovnávání nabídek různých prodejců tepelných čerpadel bychom neměli za hlavní kritérium výběru nikdy považovat cenu. Pořizujeme si je na mnoho let a prioritu by proto vždy měla mít kvalita a provozní úspory. Důležité je během výběru porovnávat, co vše je v koncové ceně zahrnuto, případně jaké další služby dodavatelská společnost zajišťuje například návrh, projekt, servis, kontakty s příslušnými úřady a podobně. Jaký výkon nám bude stačit? Výkon tepelného čerpadla volíme na základě vlastností domu. Výchozím údajem pro stanovení jeho optimální hodnoty je výpočet tepelných ztrát (potřeba tepla) domu, jejichž výše se mění s venkovní teplotou. Projektanti otopných systémů počítají tepelné ztráty podle stanovených hodnot jednotlivých oblastí (například Brno spadá do výpočtové oblasti 12 C, ale Žďár už do výpočtové oblasti 15 C). Totožný rodinný dům tak může mít v jiné oblasti jiné tepelné ztráty, z čehož vyplývá i potřeba jinak výkonného tepelného čerpadla. Z vypočtených tepelných ztrát vychází předpokládaná spotřeba energie, která závisí nejen na hygienických předpisech, ale i na požadavku investora na vnitřní teplotu v objektu. Je nutné si uvědomit, že při zvýšení teploty v interiéru o každý jeden stupeň se zvýší spotřeba energie 4 Tepelná čerpadla

7 Tepelná čerpadla Jak určit optimální výkon? Pro stanovení optimálního výkonu tepelného čerpadla musíme znát tepelné ztráty domu a celkovou roční spotřebu tepla v kwh. Chceme-li tepelné čerpadlo používat pro ohřev teplé vody, je třeba spočítat její roční spotřebu v litrech a množství tepla potřebné pro její ohřev v kwh. Orien tační výpočet můžete získat pomocí energetických kalkulaček Ohřev vody a Tepelné ztráty na stránce až o 6 %. Je třeba zohlednit také skutečnost, zda bude tepelné čerpadlo ohřívat i vodu či vytápět venkovní nebo vnitřní bazén. V závislosti na jeho typu, na tepelně izolačních vlastnostech domu a dalších podmínkách je tepelný výkon čerpadla zpravidla navržen na 60 až 100 % tepelných ztrát domu (s ohledem na podmínky pro uplatnění distribuční sazby viz kapitolu Zvýhodněná distribuční sazba pro tepelná čerpadla). Zbylou část zajišťujeme doplňkovým zdrojem tepla. Tepelná čerpadla by měla dimenzovat zkušená osoba s příslušnou praxí v instalacích tepelných čerpadel nebo projektant vytápění. Stanovit správný výkon je opravdu důležité, abychom neplatili zbytečně. Musíme si uvědomit, že zatímco u plynového kotle může volba vyššího výkonu znamenat zhruba o korun vyšší pořizovací náklady, v případě tepelných čerpadel je cenový rozdíl systémů o výkonu 8 kw a 15 kw až korun! U tepelných čerpadel se starší technologií kompresorů docházelo při dimenzování nad optimální výkon k častějšímu spínání, což se projevilo v podobě jejich kratší životnosti a nižší efektivity provozu. V současné době se používají invertorové kompresory, které zajišťují delší životnost a lepší účinnost. Předimenzované tepelné čerpadlo bude vzhledem k vyšší spotřebě energie pro svůj pohon dosahovat menších energetických úspor než optimálně navržené, navíc i jeho pořizovací cena bude vyšší. Naopak, pokud bude výkon nastaven správně, případně zvolíme-li výkonově mírně poddimenzované tepelné čerpadlo, bude pracovat v op- Rady, tipy, informace 5

8 Tepelná čerpadla 3/4 1/4 Topný faktor (Coeffi cient of Performance, COP) je poměr množství energie, kterou tepelné čerpadlo získá, ku energii, kterou spotřebuje pro svůj provoz. Kde hledat více informací? V Centru energetického poradenství PRE vám odborní poradci bezplatně poskytnou rady či konzultaci k problematice tepelných čerpadel. Navštivte nás osobně v Jungmannově ulici 28 v Praze 1 nebo se podívejte na kde jsou uvedeny i všechny potřebné kontakty. Seznam dodavatelů tepelných čerpadel a odborných instalačních fi rem naleznete na stránkách Asociace pro využití tepelných čerpadel timálním plynulém režimu s minimem spínacích cyklů. Poskytne nám přitom jak požadovanou teplotu v domě, tak i teplotu vody, případně kapacitu doplní druhý zdroj. Pokud i tento zdroj bude vybrán a nastaven na optimální provoz, jeho provozní spotřeba nás o výsledné úspory nepřipraví. Volba topného faktoru Při výběru tepelného čerpadla je důležitým kritériem znalost topného faktoru. Jeho hodnota vyjadřuje, s jakou účinností tepelné čerpadlo pracuje. Platí, že čím vyšší topný faktor je, tím je provoz daného tepelného čerpadla efektivnější. Co si pod touto hodnotou můžeme představit? Topný faktor 3 například znamená, že tepelné čerpadlo vyprodukuje třikrát více energie, než odebere z elektrické sítě. Jinými slovy, z 1 kwh elektřiny dodané tepelnému čerpadlu za stanovených podmínek vyrobí 3 kwh energie tepelné. Tento poměr závisí na systému tepelného čerpadla, jeho kvalitě a požadované teplotě topné vody. V současnosti se lze u tepelných čerpadel běžně setkat s topným faktorem 2,5 až 5. 6 Tepelná čerpadla

9 Tepelná čerpadla Prohlédněte si funkční exponát tepelného čerpadla v Centru energetického poradenství PRE. Než začneme vybírat Pro porovnání jednotlivých systémů tepelných čerpadel jsou stanovena následující hodnotící kritéria: Systém země / voda má při teplotě v primárním okruhu 0 C a topné vodě o teplotě 35 C topný faktor až 5, ale i topný faktor 4 patří stále mezi velmi efektivní. Systém vzduch / voda může při teplotě venkovního vzduchu 2 C a teplotě topné vody 35 C dosahovat až topného faktoru 4. Systém voda / voda nabízí při teplotě spodní vody 10 C a teplotě topné vody 35 C topný faktor až 6, ale realizace a provoz jsou zatím spojeny s řadou úskalí, ohrožujících správnou funkčnost. Než se pustíte do výběru tepelného čerpadla, je nutné znát několik základních skutečností, které projektantovi poslouží ke správnému návrhu nejen samotného tepelného čerpadla, ale i celé otopné soustavy objektu: tepelné ztráty objektu tepelný spád stávající či plánované otopné soustavy bude-li pomocí tepelného čerpadla ohřívána i užitková voda nebo bazén jaké nízkopotenciální teplo bude pro tepelné čerpadlo využíváno (charakter pozemku, klimatické podmínky) Rady, tipy, informace 7

10 Typy tepelných čerpadel Typy tepelných čerpadel Všechna tepelná čerpadla fungují na stejném principu. Někde odebírají energii v podobě tepla a jinde ji vydávají. Pro svůj provoz sice potřebují elektřinu, ale větší podíl výsledně dodávané energie je z přírody. Každé čerpadlo je jinak účinné a účinnost se mění podle podmínek, v nichž čerpadlo pracuje. Rozdíl mezi jednotlivými typy čerpadel je v tom, odkud berou energii a v jaké podobě ji odevzdávají. Všechna čerpadla mají v názvu uveden systém, podle něhož pracují, a to v podobě element / element. Podle čeho zvolit typ tepelného čerpadla? Výběr zpravidla vychází z dispozice pozemku a jeho možností. Při rozhodování musíme zohlednit i náklady na instalaci zemní vrty, případně položení plošných kolektorů. U tepelných čerpadel vzduch / voda tyto náklady odpadají. Kdy je nejvhodnější doba pro instalaci? Instalace tepelného čerpadla je možná v podstatě kdykoliv. Optimální je doba od jara do podzimu, kdy je možné odstavit stávající systém vytápění z provozu. Ani v zimním období však nejsou montáže tepelných čerpadel žádnou výjimkou. Tepelné čerpadlo vzduch / voda získává tepelnou energii ze vzduchu nasávaného v okolí domu a předává ji topné vodě v nízkoteplotním otopném systému. Teplo může být zároveň využíváno také pro předehřátí teplé vody. 8 Tepelná čerpadla

11 Typy tepelných čerpadel Tepelná čerpadla vzduch / voda V České republice jsou pro tepelná čerpadla vzduch / voda ideální klimatické podmínky vzhledem k průměrné teplotě vzduchu během topné sezóny kolem 4 C. Tento typ tepelných čerpadel dokáže zároveň úsporně pracovat i při venkovní teplotě 20 C, avšak zpravidla za současné podpory bivalentního topného zdroje, který plynule dorovnává ztrátu výkonu tepelného čerpadla vlivem klesajících teplot. Některá tepelná čerpadla vzduch / voda se však již bez bivalentního zdroje obejdou (takzvaný monovalentní systém). Vzduch je navíc jako zdroj tepla nejdostupnější a z ekologického hlediska nejvýhodnější. Vzduchová tepelná čerpadla prošla v posledních letech prudkým vývojem. Výsledkem je delší životnost, která je dnes téměř srovnatelná s životností čerpadel odebírajících teplo ze země. Z toho vyplývá i jejich rostoucí obliba. U kvalitních vzduchových čerpadel se již také nemusíte obávat vyšší hlučnosti, se kterou se dříve tento typ často potýkal. Pod pojmem hluk si ale každý z nás představí něco trochu jiného, proto je důležité, abyste si jeho úroveň před rozhodnutím ověřili osobně na vlastní uši. Rozdíly jsou opravdu značné některé vzduchové čerpadlo je zřetelně slyšitelné na vzdálenost několika desítek metrů, jiné neslyšíte z metrové blízkosti. chové čerpadlo vyřadit z provozu, nebo hledat mnohdy komplikované řešení omezující šíření hluku. Rozlišujeme v zásadě dvě základní provedení tepelných čerpadel vzduch / voda: Splitové jednotky sestávající zpravidla ze dvou částí venkovní, umístěné vně objektu, která obsahuje ventilátor a výparník, a k ní připojené vnitřní jednotky, jejíž hlavní částí je kompresor a příslušenství pro distribuci získané tepelné energie do topného systému. Kompaktní jednotky, které v jedné skříni mají celé tepelné čerpadlo a stačí je prakticky jen připojit k topnému systému. Existují v provedení jak pro Splitové jednotky se skládají z vnitřní části (vlevo) s kompresorem a systémem pro distribuci ohřáté vody a vnější ventilační části (vpravo) s výparníkem. Dobrý prodejce by s předvedením reálné instalace neměl mít žádný problém. Hladiny hlučnosti stanoví a především hlídá hygienická norma. Je zcela zbytečné se svou nedůsledností před nákupem dostat do situace, kdy si váš soused pozve hygienika na změření úrovně hlučnosti, kterou jej vaše vzduchové čerpadlo omezuje na jeho pozemku, a měření potvrdí překročení hygienické normy. Ve většině případů pak neexistuje jiné řešení, než vaše nové vzdu- Rady, tipy, informace 9

12 Typy tepelných čerpadel venkovní, tak pro vnitřní instalaci. Jejich předností je, že byly naplněny chladivem, odzkoušeny a zapečetěny již ve výrobním závodě a odpadá tak nutnost zprovoznění chladivového okruhu v místě instalace. Toto řešení je možné nalézt v nabídce zkušených renomovaných výrobců kvalitních tepelných čerpadel. Požadavky na instalaci tepelného čerpadla vzduch / voda: prostor pro umístění venkovní jednotky u splitového provedení nebo venkovního kompaktního tepelného čerpadla, betonový základ pod venkovní jednotku technická místnost pro vnitřní kompaktní tepelné čerpadlo (zpravidla vyhovuje i garáž) vhodné umístění vůči světovým stranám Výhody tepelného čerpadla vzduch / voda oproti jiným systémům: nižší pořizovací cena a relativně rychlá návratnost investice možný celoroční provoz s efektivním využitím pro ohřev vody v domě i v bazénu snadná montáž vybrané typy tepelných čerpadel jsou schopny pracovat až do venkovní teploty 25 C snadné odstranění poruch Nevýhody tepelného čerpadla vzduch / voda: topný výkon závisí na proměnlivé venkovní teplotě vzduchu výběr je nutné přizpůsobit požadované úrovni hlučnosti problém s umístěním venkovní jednotky na balkóně, fasádě či střeše památkově chráněných objektů i běžných budov v památkově chráněných zónách (dochází k narušení architektonického rázu) Tepelná čerpadla vzduch / vzduch Jedná se v podstatě o klimatizační jednotky, které pracují na stejném principu jako tepelná čerpadla vzduch / voda, jen s tím rozdílem, že tepelný výkon se předává vnitřnímu vzduchu objektu. Nejsou tedy napojeny na klasická otopná tělesa radiá tory nebo podlahové systémy. Jde o teplovzdušné vytápění pomocí ventilačních jednotek umístěných na stěnách, na stropě nebo na podlaze místnosti. Tímto typem tepelných čerpadel se nejčastěji vytápějí rodinné domy, bytové jednotky, velké výrobní haly, průmyslové provozy, sklady, sportovní haly a supermarkety. Požadavky na instalaci tepelného čerpadla vzduch / vzduch: minimální (prostup zdí) prostor pro venkovní a vnitřní jednotku Některá tepelná čerpadla umí již v základním provedení reverzovat (otočit svůj chod) a tím jednoduše odebírat teplo z vašeho domu a předávat ho do země, vzduchu nebo vody tedy chladit. Navíc s přibližně polovičními provozními náklady ve srovnání s klasickou klimatizací. 10 Tepelná čerpadla

13 Typy tepelných čerpadel Výhody tepelného čerpadla vzduch / vzduch oproti jiným systémům: jednoduchá a rychlá instalace nízké investiční náklady doplňková funkce klimatizace (čištění vzduchu, ionizace) čistý a bezobslužný provoz Nevýhody tepelného čerpadla vzduch / vzduch: hlučnost problémy s provozem při nízkých venkovních teplotách prakticky trvalé proudění vzduchu ve vytápěném prostoru neslouží k ohřevu teplé vody možnost zvýšeného víření prachu v interiéru problém s umístěním venkovní jednotky na balkóně, fasádě či střeše památkově chráněných objektů i běžných budov v památkově chráněných zónách (dochází k narušení architektonického rázu) Tepelná čerpadla země / voda Teplo obsažené v zemské kůře je získáváno pomocí kolektoru (respektive sondy), ze kterého je pomocí teplonosné nemrznoucí kapaliny přenášeno do systému tepelného čerpadla. Hloubkové zemní vrty Odběr tepla ze země pomocí vrtu je výkonostně výhodnější než řešení s využitím plošného kolektoru. Vrt je během roku teplotně stabilnější, neboť sondy tepelného čerpadla lze pomocí vrtných zařízení umístit do hloubky až několika desítek metrů. Obvyklá hloubka se pohybuje v rozmezí od 70 do 140 m. Můžeme mít i několik mělčích vrtů. Výkon tepelného čerpadla země / voda je závislý na složení Tepelné čerpadlo země / voda využívající pro získávání energie zemní vrt patří z hlediska provozních parametrů k nejvýhodnějším, pořizovací náklady na něj jsou však kvůli náročným zemním pracím, které vyžadují speciální techniku, ze všech typů nejvyšší. Rady, tipy, informace 11

14 Typy tepelných čerpadel půdy, v praxi proto bývá instalace podmíněna několika zkušebními vrty. Požadavky na instalaci tepelného čerpadla země / voda (hloubkový vrt): hloubkový (vertikální) zemní kolektor tepelného čerpadla povolení vycházející z platné legislativy Výhody tepelného čerpadla země / voda oproti jiným systémům: stálejší výkon v porovnání se systémem vzduch / voda bezhlučnost nenarušuje vzhled okolí domu Nevýhody tepelného čerpadla země / voda (hloubkový vrt) oproti jiným systémům: vysoké pořizovací náklady (cena se navyšuje o zemní práce) Plošné zemní kolektory Další možností je využití zemních kolektorů, které se obvykle instalují do nezámrzné hloubky 1,2 až 1,5 m. V této hloubce je země dostatečně teplá (přibližně 8 až 12 C) pro hospodárný provoz tepelného čerpadla. Nezbytnou podmínkou pro plošné zemní kolektory je nutné mít k dispozici dostatečně velký pozemek pro položení potrubního systému. Podle standardu je potřeba využít přibližně dvakrát až třikrát větší plochu pro položení zemních kolektorů, než je plocha vytápěná tepelným čerpadlem. Tepelné čerpadlo země / voda zemní plošné kolektory 12 Tepelná čerpadla

15 Typy tepelných čerpadel Povrch země nad kolektory není možné kvůli kořenovému systému stromů a keřů běžně osázet a využívat jako zahradu, není možné mít na něm například bazén, altán nebo pojezdovou cestu, které by bránily průniku slunečního záření a dešťové vody do půdy. Proto je důležité s pokládkou zemních plošných kolektorů počítat ideálně již při projektování domu, v každém případě pak při řešení zahrady. Požadavky na instalaci tepelného čerpadla země / voda (plošný kolektor): plošný (horizontální) zemní kolektor tepelného čerpadla dostatečná plocha pozemku povolení vycházející z platné legislativy (povolení vycházející ze zákona o nakládání s vodami, stavební povolení a povolení Českého báňského úřadu) Výhody tepelného čerpadla země / voda oproti jiným systémům: stálejší výkon v porovnání se systémem vzduch / voda bezhlučnost nenarušuje vzhled okolí domu Tepelné čerpadlo systému země / voda Pro koaxiální sondy postačí vrty s hloubkou do 40 m, musí jich ale být několik Nevýhody tepelného čerpadla země / voda (plošný kolektor) oproti jiným systémům: vysoké pořizovací náklady (cena se navyšuje o zemní práce) vysoké nároky na plochu pro umístění plošného zemního kolektoru tepelného čerpadla vliv plošného kolektoru na vegetaci na povrchu, pokud je systém poddimenzován (ochlazuje půdu a rostliny) Další možnosti využití zemního tepla Koaxiální sondy V poslední době se provádějí rovněž takzvané šikmé vrty, které vycházejí z jedné společné šachty a sahají až do hloubky 40 m. Jejich výhodou je použití lehčí mechanizace a tím pádem menší devastace terénu ve srovnání s klasickými vrty. Jsou vhodné v oblastech s omezenými Rady, tipy, informace 13

16 Typy tepelných čerpadel kládání s vodami, stavební povolení a povolení Českého báňského úřadu) Výhody koaxiálních sond: použití v oblastech s horšími prostorovými podmínkami a omezenou hloubkou vrtání všechny vrty jsou svedeny do jednoho místa redukce zemních prací díky centrálnímu bodu vrtání nehrozí poškození povrchu díky lehčí konstrukci vrtné techniky Nevýhody koaxiálních sond: potřeba místa pro šachtu s rozdělovačem Spirálové sondy Tento systém představuje optimální volbu, pokud je k dispozici pouze pozemek s malou plochou nebo z důvodu ochrany spodní vody či jiných geologických aspektů není možné provést vrty. Jedná se o svinuté plastové trubky, které se ukládají do vrtů hloubky 5 m. Pro běžný rodinný dům je jich potřeba přibližně deset až dvanáct podle místních geologických podmínek. Instalace spirálových sond se neobejde bez plošně rozsáhlých zemních prací. Toto řešení volíme zejména v případě, že máme malý pozemek. prostorovými podmínkami a hloubkou vrtání. Požadavky na instalaci koaxiálních sond: prostor pro umístění šachty s rozdělovačem povolení vycházející z platné legislativy (povolení vycházející ze zákona o na- Požadavky na instalaci spirálových sond: pozemek mechanizace pro zemní práce postupné napojování sond na primární okruh Výhody spirálových sond: stačí podstatně menší pozemek než u plošných kolektorů méně nákladné povolování a pokládka instalace pomocí jednoduché techniky se spirálovým vrtákem použití jak u novostaveb, tak při renovaci starých budov Nevýhody spirálových sond: nutnost zemních prací místo pro instalaci sond poměrně velké množství sond potřebných pro získávání energie pro rodinný dům 14 Tepelná čerpadla

17 Typy tepelných čerpadel Energetické piloty V lokalitách, kde je s ohledem na malou únosnost půdy nutné pro zakládání staveb zřizovat piloty, je efektivní do těchto těles vložit potrubní vedení, které slouží k odebírání tepla ze země pro vytápění domu, nebo teplo z objektu odvádí v případě jeho chlazení. Tento způsob se využívá převážně u rozsáhlých staveb s velkým počtem základových pilot. Výhodou tohoto řešení je, že zde nevznikají nároky další prostor. Požadavky na instalaci energetických pilot: stávající základové piloty Výhody energetických pilot: není třeba dodatečné místo potrubí lze instalovat do stávajících základových pilot optimální v kombinaci s plošným vytápěním a chlazením vysoká pružnost potrubí jednoduchá pokládka i při nízkých teplotách velmi dlouhá životnost při vysokém provozním zatížení Nevýhody energetických pilot: nehodí se pro rodinné domy potřeba velkého počtu energetických pilot Energetická pilota s potrubím pro teplovodnou kapalinu Spirálová sonda Tepelná čerpadla voda / voda Tepelná čerpadla tohoto typu získávají energii z podzemní vody. Ta je z čerpací studny přivedena do výparníku tepelného čerpadla, kde předá část své tepelné energie a ochlazená je vracena do druhé, vsakovací studny. Pro rodinný dům je potřeba přečerpat přibližně litrů za hodinu, voda musí mít předepsané chemické složení a její teplota by neměla klesnout pod 7 C. Tepelné čerpadlo voda / voda využívající systém dvou studní je poměrně náročné na složení a průtok vody. Rady, tipy, informace 15

18 Doplňkové zdroje vytápění Splnit všechny tři uvedené podmínky bývá v našich geo logických podmínkách problém. Lokality vhodné pro tento systém jsou velmi omezené kvůli jeho náročnosti na množství i kvalitu spodní vody, jejíž využití tepelným čerpadlem musí být navíc povoleno příslušným vodohospodářským úřadem. Energii je možné získat i z povrchové vody (vodní nádrž, rybník). Plošné kolektory se umisťují alespoň dva metry pod hladinou. Na 1 kw topného výkonu tepelného čerpadla je zapotřebí přibližně 35 m 2 plošných kolektorů. Požadavky na instalaci tepelného čerpadla voda / voda: dvě speciální studny (sací a vsakovací) vzdálené od sebe alespoň 10 až 15 metrů vhodné chemické složení čerpané vody dostatečný průtok vody ověřený několikatýdenní čerpací zkouškou posouzení směru toku spodní vody, aby nedošlo k takzvanému zkratování jejího průtoku povolení vycházející z platné legislativy (povolení vycházející ze zákona o nakládání s vodami, stavební povolení a povolení Českého báňského úřadu) Výhody tepelného čerpadla voda / voda: konstantní výkon stabilní topný faktor s ohledem na stálou teplotu zdroje vody (přibližně 8 C) bezhlučnost Nevýhody tepelného čerpadla voda / voda: složité technické řešení závislost na dostatečném množství podzemní vody nebezpečí vyčerpání studny přísné požadavky na primární zdroj (chemické složení, teplota a průtok) vyšší nároky na údržbu v případě neodborného provedení hrozí narušení ekologické rovnováhy podzemních vod přídavné čerpací práce na dopravu vody Doplňkové zdroje vytápění K tepelnému čerpadlu vždy pořizujeme doplňkový zdroj tepla bivalentní zdroj. Je určen pro dorovnávání výkonu pro vytápění a ohřev vody. Nejčastějším doplňkovým zdrojem tepla je elektrokotel nebo elektrická patrona vnořená do zásobníku topné vody. Některé typy tepelných čerpadel již mají elektrickou 16 Tepelná čerpadla

19 Doplňkové zdroje vytápění patronu zabudovanou, v ostatních případech se instaluje samostatně. Pokud se instalaci tepelného čerpadla rozhodneme provést v rámci rekonstrukce a dům byl dosud vytápěn plynovým kotlem, lze jej používat i nadále jako doplňkové vytápění. Jak výkonný doplňkový zdroj bychom měli zvolit, záleží především na vlastnostech tepelného čerpadla a zvolené teplotě bivalence (venkovní teplota, do které je zvolené tepelné čerpadlo schopné pokrýt veškerou spotřebu tepla pro vytápění). Poklesne-li venkovní teplota pod tuto hodnotu plynule nastupuje přitápění bivalentním zdrojem (v případě bivalentně paralelního provozu), nebo bivalentní zdroj plně nahradí tepelné čerpadlo (v případě bivalentně alternativního provozu). Bivalentní zdroj může být nadimenzován tak, aby v případě potřeby pokryl spotřebu vytápěného objektu. V posledních letech na českém trhu přibylo prodejců, kteří jako tepelná čerpadla nabízejí zařízení, která jsou ve skutečnosti primárně určena pro chlazení vzduchu v letních měsících. Tyto klimatizační jednotky je sice možné přepnout do vytápěcího režimu, jejich schopnosti v tomto směru jsou však omezené. Často nedokáží pokrýt rozhodující díl spotřeby tepla a teplé vody, což má za následek nárůst spotřeby elektřiny či plynu doplňkovým zdrojem. Při správné volbě tepelného čerpadla je ale možné počítat s jeho provozem do podstatně nižších teplot, až 25 C. Takto nízké teploty se v našich klimatických podmínkách vyskytují spíše výjimečně, takže kromě těchto extrémních situací je tepelné čerpadlo v provozu téměř nepřetržitě a doplňkový zdroj využíváme zcela minimálně. Zásadní Pro zajištění dostatku tepla je třeba tepelné čerpadlo doplnit konvenčním zdrojem, například elektrokotlem či elektrickou patronou. Úsporu provozních nákladů lze dále snížit například využitím solárních kolektorů. Optimální funkci celého systému zajistí nízkoteplotní otopná soustava. podmínkou však je, aby bylo tepelné čerpadlo správně dimenzované. Volba způsobu vytápění Největší úsporu elektřiny můžeme očekávat u tepelných čerpadel, která budou pracovat s co nejnižší teplotou topného média (vody v otopné soustavě). Za horní hranici je považována teplota 60 C. Ve stávajících objektech jsou stále nejčastěji Rady, tipy, informace 17

20 Výše úspor energie používaným způsobem vytápění soustavy s otopnými tělesy (radiátory) ať již žebrovými, nebo deskovými. V tomto případě je projektanty vytápění doporučován poměr mezi teplotou vstupní a výstupní vody (teplotní spád) maximálně 55 / 45 C. Teplota se ale blíží zmíněné horní hranici, proto při tomto typu vytápění není možné dosáhnout maximální efektivity provozu tepelného čerpadla. Nejlepší výsledky tepelné čerpadlo vykazuje ve spojení s nízkoteplotními typy vytápění. Typickým představitelem této skupiny je podlahové nebo stěnové vytápění, pro které je zcela dostatečná teplota vody v otopném systému 35 C, což je pro tepelné čerpadlo optimální. Teplotní spád se u otopných těles a podlahového topení během topné sezóny pohybuje v rozmezí 10 až 15 %, v případě podlahového topení však bude tepelné čerpadlo díky nižší teplotě topné vody pracovat v optimálním režimu. Převedeno na úspory tepelné čerpadlo v kombinaci s nízkoteplotní otopnou soustavou spotřebuje o 10 až 20 % méně elektřiny. Projektanti v některých případech navrhují kombinaci obou způsobů vytápění otopných těles i podlahového topení. Nejčastějším důvodem je domněnka, že pořizovací náklady na podlahové vytápění jsou výrazně vyšší než u otopných těles, rozdíl ale není výrazný někdy může být podlahové vytápění dokonce levnější než nízkoteplotní velkoplošná otopná tělesa. Nevýhodou této kombinace je, že vylučuje dosažení maxi málních výhod provozu tepelného čerpadla plynoucích z nízkoteplotního režimu podlahového nebo stěnového vytápění. Výše úspor energie Hlavním důvodem, proč uvažujeme o pořízení tepelného čerpadla, jsou očekávané úspory. Obecně platí, že čím více energie dům spotřebuje, tím více se tepelné čerpadlo vyplatí, protože teplo dokáže získávat velmi levně a efektivně. O to rychlejší je i návratnost počáteční investice. Správně zvolené a instalované tepelné čerpadlo dokáže dům zásobit teplem a pokrýt i spotřebu teplé vody. Roční provozní náklady na vytápění se po jeho instalaci sníží o 30 až 60 % (viz graf Porovnání provozních nákladů na vytápění) ve srovnání s využitím zemního plynu nebo přímotopného či akumulačního vytápění. Během léta lze některá tepelná čerpadla, nazývaná reverzibilní, použí- Jak zajistit vysoce ekonomický provoz? Základem pro maximálně úsporný provoz tepelného čerpadla je bezchybný, profesio nální návrh celého systému a vhodně zvolený výkon. Zásadní je správné a pečlivé provedení instalace. Významnou roli hraje typ topného systému maximálně úsporný provoz zajistí nízkoteplotní otopná soustava. Snažte se vyvarovat zbytečných kombinací a složitých technických řešení. 18 Tepelná čerpadla