Druhy tepelných čerpadel. Jaký typ tepelného čerpadla vybrat do domu?
2003
Pohledy11Líbilo se
Vloženo na: 20.05.2024
Jaký druh tepelného čerpadla bude nejlepší konkrétně pro váš dům?
Když dostanete reklamní prospekt nebo mluvíte s prodejcem tepelných čerpadel - víte, jaký produkt vám nabízí? Když se dozvíte, že váš soused nainstaloval tepelné čerpadlo - zjistili jste, jaký druh zařízení má a jak funguje, než se sami rozhodnete? Existuje mnoho typů a druhů tepelných čerpadel. Není dobré se zaměřit pouze na značku a realizační firmu. Zjistěte, jaké máte možnosti a co je ve vašem finančním dosahu, než se rozhodnete. Je to důležitá věc, předpokládejme, že si vybíráte jednou za 25 let - možná jednou za život. Vyberte nejlepší tepelné čerpadlo pro váš dům.
Nákup konkrétního druhu tepelného čerpadla vzhledem k jeho specifické funkčnosti nelze srovnávat s nákupem jiného zdroje tepla, jako například plynového kotle nebo kotle na pelety. Než se rozhodnete pro využití tepelného čerpadla (zkráceně TČ), měli byste mít alespoň základní znalosti o jeho fungování a možnostech. Pak se nestanete obětí neodbytného prodejce, který ne vždy má chuť vám to srozumitelně vysvětlit.
Vysvětlíme vám jednoduše téma různých typů tepelných čerpadel a zároveň vám usnadníme výběr vhodného druhu. Vysvětlíme princip fungování a zdroje energie, ze kterých lze čerpat potřebnou energii k vytápění.
Pokud zvažujete nákup tepelného čerpadla, využijte naše přehledné informace, které zahrnují všechny dostupné typy tepelných čerpadel na trhu, včetně verzí vzduch/voda, vzduch/vzduch, země/voda a voda/voda v různých provedeních.
✅ Poradíme také, na co se zaměřit při výběru konkrétní firmy nebo montážního týmu (na konci článku).
Jaký typ tepelného čerpadla pro rodinný dům?
Tepelné čerpadlo dnes představuje dobrou alternativu ke klasickým topným zařízením, jako jsou kotle a krby. Obvykle - protože jsou i situace, kdy to nutně není dobré řešení, nebo alespoň přínosy používání tepelného čerpadla mohou být omezené (přečtěte si o specifikách instalace tepelných čerpadel ve staré budově se starým topným systémem). Předpokládáme však pro účely článku, že jste rozhodnuli pro tepelné čerpadlo a předběžně víte, že to je to, na co chcete vsadit. Tepelné čerpadlo je ze své podstaty zcela jiný typ zařízení, který vám při nákupu poskytuje značný výběr, a to vyžaduje znalosti.
✅ Výběr typu tepelného čerpadla závisí především na tom, odkud má čerpadlo čerpat potřebnou energii, kterou nakonec přeměníte na teplo a použijete k vytápění. Existují tři základní vnější zdroje, ke kterým se vztahují technicky tři různé typy tepelných čerpadel.
Tři základní typy tepelných čerpadel jsou rozsáhlým tématem - ale jedná se o základní znalosti, pokud mluvíme o seriózním přístupu k věci.
Základní princip fungování tepelných čerpadel
Uvádíme vás do této problematiky - fungování tepelných čerpadel, abychom mohli na jejím základě vysvětlit základní rozdíly v druzích tepelných čerpadel, a vysvětlíme to co nejstručněji, než přejdeme k problematice jednotlivých typů tepelných čerpadel. Ve své podstatě je TČ zařízení, které je schopné odebírat energii zvenčí a díky specifickým technickým procesům ji přeměňovat na teplo předávané do domu.
Princip fungování tepelných čerpadel je technologie, kterou lze přirovnat k fungování běžné ledničky, jen ve vyspělejší formě. Teplo je odebíráno z jedné strany a na druhé straně je následně předáváno - stejně jako lednička ochlazuje svůj vnitřek a teplo odvádí ven (na zadní straně ledničky), tak TČ odebírá teplo zvenčí budovy, ochlazuje konkrétní prostředí a pak tuto tepelnou energii přivádí do budovy, kde ohřívá buď vodu nebo vzduch. Vše lze srozumitelně shrnout ve čtyřech krocích:
✔️ Odpařování média – V této fázi chladivo (speciální druh média, běžně nazývaný freon, i když ne vždy přesně) v tepelném čerpadle odebírá teplo zvenčí (např. ze vzduchu nebo z vody). Chladivo je při nízkých teplotách v kapalném stavu, ale při zahřívání se poměrně rychle mění v plyn, tedy mění své skupenství na plynné. To je právě odpařování média - i když nás více zajímá to, že odebírá teplo zvenčí. Nyní chceme toto teplo přenést do domu.
✔️ Kompresor – Stlačování média – Teplé chladivo přechází do kompresoru. Tam jsou tyto plyny stlačovány, což při vysokém tlaku způsobuje ještě větší nárůst jejich teploty. Díky stlačování dosahuje chladivo nyní vysokých teplot, až do 65-85 °C. Samozřejmě to závisí na účinnosti tepelného čerpadla a na použitém chladivu (protože se liší cenou a výkonem). Proto je důležité vědět, o co jde, aby se vybralo účinné a ekonomické tepelné čerpadlo.
✔️ Kondenzace – Zkapalňování média – Horké chladivo dorazí do speciálního zařízení - tzv. výměníku tepla (v tomto případě nazývaného také kondenzátor). Výměníkem tepla protéká studená voda (někdy vzduch), která se v něm setkává s horkým chladivem. Nemísí se však spolu - výměník tepla má dva kanály. Co se děje - chladivo předává teplo vodě. Samo ztrácí teplo a kondenzuje se na stěnách výměníku (proto se nazývá také kondenzátor). Když vstupuje do kondenzátoru, je horké a má plynnou formu, a když vystupuje, je ochlazeno a má opět kapalnou formu. Pro nás je důležité, že ve výměníku došlo k ohřevu vody. Nyní ji musíme dopravit do domu, nejlépe ji směrovat do topného systému nebo zásobníku teplé vody.
✔️ Expanze – Chladivo se expanzí rozpíná, ale poté se vrací zpět, kde dochází k jeho opětovnému stlačení a ohřevu.
✅ Proces je cyklický a opakuje se, dokud se budova neohřeje a tepelné čerpadlo se nevypne. Opět se zapne, když senzory zjistí, že je to potřeba.
Schéma práce tepelného čerpadla:
Odpařování média - probíhá ve výparníku, kde médium odebírá teplo ze zdroje tepla (vzduch, voda, země).
Komprese, tedy stlačování média - aby dosáhlo ještě vyšší teploty, probíhá v kompresoru.
Kondenzace média - médium předává teplo do přijímacího média (nejčastěji voda, ve výměníku tepla plyn-voda nazývaném kondenzátor). Samotné médium přechází do kapalného stavu (tedy kondenzuje).
V souvislosti s výše uvedeným procesem se při výběru typu tepelného čerpadla můžete setkat s pojmem topný faktor COP, který vlastně prezentuje efektivitu tohoto zařízení. Je to poměr mezi vyrobeným teplem a spotřebovanou energií ve vaší nemovitosti. Čím vyšší hodnota, tím lépe.
✅ Jednoduše řečeno - čím vyšší je topný faktor COP, tím méně elektrické energie bude potřeba k výrobě většího množství tepla.
Možné zdroje tepelné energie pro tepelná čerpadla
Už víte, že teplo je odebíráno z okolí. A v tomto základním rozsahu se liší základní druhy tepelných čerpadel – odkud konkrétně berou tepelnou energii. Musíte si uvědomit a na základě různých vnějších faktorů zvážit, odkud budete potřebné teplo čerpat.
Existují 3 základní typy tepelných čerpadel, protože existují 3 oblasti, ze kterých lze v zásadě čerpat energii:
✔️ Tepelná čerpadla čerpající energii ze vzduchu (nejpopulárnější a asi nejlevnější)
✔️ Tepelná čerpadla čerpající energii z vody (o něco méně častá, o něco dražší než vzduchová tepelná čerpadla)
✔️ Tepelná čerpadla čerpající energii z vnitřku země (možná nejúspornější v provozu, ale nejdražší na instalaci).
Z hlediska pořizovacích nákladů budou nejlevnější volbou tepelná čerpadla využívající vzduch. Dražší variantou budou země a voda. Každý typ tepelného čerpadla má však své výhody a nevýhody, otázkou nejsou jen peníze, které chcete investovat. Liší se potřebným prostorem (ne všude můžete instalovat zemní tepelné čerpadlo), úrovní hluku (zde je na tom nejhůře vzduchové tepelné čerpadlo), ne na každém pozemku máte také vodu. Liší se také úrovní poruchovosti nebo četností kontrol. A zejména se liší topným faktorem, tedy COP.
Tepelné čerpadlo vzduch
Vzduchové tepelné čerpadlo je z hlediska počáteční investice pravděpodobně nejlevnější, a proto je také nejpopulárnější. Díky tomu, že tento typ TČ nevyžaduje žádné zásahy do země nebo okolí nemovitosti, může být použit téměř všude – je tedy možné, že se pro něj rozhodnete i přes jeho nedostatky a ne nejlepší ekonomiku.
Z hlediska výsledného tepla může mít takové zařízení 2 varianty:
Tepelné čerpadlo vzduch-voda – to znamená takové, které ohřívá vodu v trubkách našeho topného systému (nebo pro teplou užitkovou vodu).
Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch – to znamená takové, které ohřívá vzduch pomocí speciálních ventilátorů nebo ohřívačů.
Vzduch-voda – klasický typ tepelného čerpadla
Vzduch-voda je skutečně nejpopulárnější typ tepelného čerpadla, lídr prodeje. O popularitě však rozhoduje cena a jednoduchost montáže atd. Je to typ tepelného čerpadla, kde je energie odebírána ze vzduchu a následně přenášena na teplou vodu. Ta pak putuje do našich radiátorů a podlahového topení.
✅ Z hlediska funkčnosti zařízení lze rozlišit dva typy tepelných čerpadel vzduch-voda:
✔️ Typ Monoblok – Chladicí okruh je v venkovní jednotce (tedy v té části, která je mimo budovu), která je spojena s vnitřní částí čerpadla pomocí trubek.
✔️ Typ Split – Verze, kde je chladivo uvnitř budovy (což má řadu důsledků, např. split čerpadlo není vystaveno riziku zamrznutí).
Nevýhody tepelných čerpadel typu vzduch-voda
Tepelné čerpadlo vzduch-voda má samozřejmě také své nevýhody, se kterými je třeba počítat.
Spotřeba elektrické energie je rozhodně vyšší než u čerpadel, která čerpají teplo z vody nebo země – provozní náklady mohou být dokonce o 20-25 % vyšší (hovoříme o nákladech na užívání).
Snížená účinnost produkce tepla při nízkých teplotách vzduchu, některé tepelné čerpadla tohoto typu přestávají fungovat při teplotě mezi -12°C, -15°C a nižší (pak přecházejí na systém topných těles, ale představte si spotřebu energie topnými tělesy o výkonu např. 8 kW pro vytápění domu při teplotě minus 20°C).
Venkovní jednotky tepelných čerpadel vzduch-voda generují hluk. Rostoucí počet soudních sporů mezi sousedy je způsoben nadměrným hlukem, který tento typ tepelného čerpadla vytváří (o čemž málokdo ví).
U některých modelů vysoká poruchovost kompresoru.
U typu monoblok – v některých oblastech (kde potenciálně hrozí výpadky elektřiny) se objevuje riziko zamrznutí tepelného čerpadla.
Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch – alternativa nebo doplněk k vytápění
Zde vytápíte budovu vzduchem, nikoli teplou vodou. To znamená, že tento typ tepelného čerpadla nelze připojit ke klasickému topnému systému, ani neohřejete teplou užitkovou vodu. Ohřátý vzduch je rozváděn pomocí speciálních ventilátorů a ohřívačů připomínajících klimatizace.
Výhodou je určitě možnost chlazení vzduchu v létě – může fungovat také jako klimatizace. Samotný princip fungování tepelného čerpadla a klimatizace je natolik podobný, že v mnoha zemích, včetně naší, se objevují lidé, kteří úspěšně přestavují klimatizace na tepelná čerpadla.
Z naší strany doporučujeme rozhodnout se pro tepelné čerpadlo vzduch-vzduch spíše jako doplněk k vytápění, případně může být vhodné pro menší budovy.
Nevýhody tepelného čerpadla vzduch-vzduch
Bohužel tepelné čerpadlo vzduch-vzduch má poměrně značné nevýhody v samotném použití:
Úzké spektrum použití.
Ohřívá pouze vzduch.
Vyžaduje ventilaci v každé místnosti (ne vždy je na to místo, ne vždy je to estetické apod.).
Ohřívání vzduchu ho může vysušovat.
Tepelné čerpadlo země-voda
Tepelné čerpadlo země-voda, které získává energii ze země, představuje další efektivní způsob vytápění rodinných domů, ale i velkých budov, včetně komerčních. Má řadu výhod, zejména efektivitu a provozní náklady. Je však třeba počítat s náročnějšími zemními pracemi a vyhradit pro tento typ tepelného čerpadla dostatečný prostor. Pokud toto všechno máte, získáte velmi ekonomický zdroj energie. Ale... musíte si to také moci dovolit.
Tepelná čerpadla země-voda čerpají teplo ze země, to je samozřejmé, ale jak se k němu dostat? Obecně existují dvě možnosti – buď vybudujeme tzv. povrchový zemní výměník tepla, umístěný v určité hloubce pod povrchem země (to je první typ zemního tepelného čerpadla) – nebo provádíme geotermální vrt.
Tepelné čerpadlo země-voda čerpající z povrchu země
Pod pojmem tepelné čerpadlo země-voda čerpající teplo z povrchu země se rozumí široká síť plastových trubek položených v zemi – nazývá se to zemní výměník tepla. V nich cirkuluje speciální směs nemrznoucích médií na bázi glykolu. Systém využívá skutečnosti, že pod povrchem země je obvykle stabilní teplota. Tato energie je navíc doplňována sluncem a nikdy se nevyčerpá.
Ve prospěch tohoto typu tepelného čerpadla hovoří nulová úroveň hluku a nižší spotřeba elektrické energie. ✅ Spotřeba energie je až o 20-30 % nižší než u TČ vzduch-voda.
Nevýhody tepelných čerpadel země-voda
Bohužel, abyste zajistili tepelnou energii pro velký dům, musíte velkou část pozemku vyhradit pro potrubí zemního výměníku tepla. Na tomto území pak nemůžete provádět žádné práce, nic stavět nebo dokonce vysazovat stromy. Odhaduje se, že k vytápění budovy o rozloze 150 m² potřebujete vyčlenit až 400-450 m² pozemku. Setkáváme se také s odhadem, že čerpadlo o výkonu 10 kW vyžaduje přibližně 300 m². Z tohoto důvodu se mnoho lidí žijících ve městě musí rozloučit s touto variantou.
Kvůli výše uvedeným důvodům je těžké tento systém přizpůsobit již stojícím budovám a již využívaným pozemkům.
Geotermální vrt pro tepelné čerpadlo
Dražší variantou zemního tepelného čerpadla je možnost s geotermálním vrtem. Kromě náročnějších stavebních prací vás čeká také otázka byrokracie v podobě získání povolení k vrtání do větších hloubek. Naštěstí z hlediska prostoru to není špatné, protože vrty nevyžadují mnoho místa a mohou být dokonce pod plánovanou budovou nebo v její bezprostřední blízkosti.
Zemní tepelné čerpadlo založené na vrtu má velmi vysoký topný faktor, který je stabilní z dlouhodobého hlediska, protože hluboko pod zemí je zdroj tepla nezávislý na počasí. Systém je neviditelný, bezhlučný a prakticky nevyžaduje údržbu. Nejvíce lákavý je pravděpodobně velmi nízký odběr elektřiny. Lze to asi považovat za Ferrari mezi typy tepelných čerpadel a doprovodnými systémy.
Nevýhody tepelných čerpadel se zemními vrty
Počáteční investiční náklady činí tuto nabídku dostupnou jen pro vyvolené.
Nutnost prací spojených s uvedením vrtacího zařízení na pozemek.
Potřebný hluboký zemní vrt – například vrt s musí mít hloubku alespoň 100-200 metrů pro systém o výkonu 10 kW. Je tedy třeba počítat s potřebou vrtu o hloubce až 150-280 metrů.
Náklady na samotný vrt jsou vysoké (stačily by na mnoho let vytápění jakoukoli jinou metodou). Záleží na regionu, ale lze počítat s cenou 35-40 € bez DPH za metr. S daní náklady často činí až 20-35 tisíc €. Je třeba počítat alespoň s několika desítkami tisíc €.
Vodní tepelné čerpadlo
Vodní tepelné čerpadlo je třetím typem – voda je posledním zdrojem tepla, který lze využít, pokud k ní máme na pozemku přístup. Základem fungování tohoto systému musí být dostatečné množství vody na pozemku. Typy vodních tepelných čerpadel jsou v zásadě dvě – protože vodní tepelné čerpadlo může čerpat teplo ze dvou zdrojů: ze studny nebo z povrchových nádrží (např. rybníky).
Studna jako zdroj tepla
Vodní tepelné čerpadlo využívající energii z klasického podzemního vrtu (což je vlastně studna). Náklady na investici jsou však nesrovnatelně nižší než u geotermálního vrtu zemního tepelného čerpadla. Čerpadlo založené na vodě ze studny je také velmi ekonomické v provozu. Princip fungování je velmi jednoduchý – voda je čerpána a prochází výměníkem tepla. Následně ochlazená se vrací zpět. Je však třeba zdůraznit, že to nemůže být ta samá studna. Je tedy nutné vybudovat jak odběrnou, tak vsakovací studnu, které musí být od sebe dostatečně vzdálené – jinak může zdroj tepla, kterým je voda ve studni, alespoň dočasně ztratit stabilitu.
Tento systém může mít velmi příznivý topný faktor (COP). Často je však omezením nedostatek dostatečného zdroje vody. Nestačí, aby byla voda přítomná na pozemku. Studna by měla mít průtokovou kapacitu minimálně 2-2,5 l/min na 1 kW výkonu systému.
Nevýhody vodních tepelných čerpadel založených na studnách
Tepelné čerpadlo voda-voda ve verzi se studnou má samozřejmě také své nevýhody – ve zkratce:
Relativně časté potřeba kontrol.
Nutnost monitorování kvality a parametrů vody ze studny (bohužel kvalita vody ze studny, která nebyla předem upravena, může být nevyhovující).
Stabilita některých studní může být omezená, což může vést ke ztrátám a měnit se v průběhu let, zejména v období sucha.
Problém poklesu hladiny podzemní vody výrazně ovlivnil trh s vodními tepelnými čerpadly v jižním Německu, kde tisíce lidí po několika letech po investici zůstaly s nefunkčními tepelnými čerpadly. Ukazuje to, že žádná technologie není zcela ideální.
Tepelné čerpadlo voda-voda s povrchovým vodním zdrojem
Vodní tepelné čerpadlo – pravděpodobně bude nejlevnější, pokud máte na pozemku rybník nebo podobný vodní zdroj. Systém je ekonomický, relativně levný, nenáročný na údržbu a levný. Pamatujte však, že pro tento systém obvykle nestačí jen malé jezírko.
Nevýhody systému s povrchovým vodním zdrojem
Je potřeba relativně velký vodní zdroj, nejlépe napájený řekou nebo větší rybník-jezero (malá jezírka nebudou vyhovovat).
Někdy se objevuje administrativní problém se správcem vod.
Montáž tepelného čerpadla
Montáž tepelného čerpadla není snadná a není možné ji provést svépomocí. I kdybyste měli možnost zakoupit zařízení bez montáže, pravděpodobně tím přijdete o záruku. Doporučujeme řešení spočívající ve výběru firmy, která realizuje montáž tepelného čerpadla komplexně od A do Z. Jedna firma by se měla postarat o vše od návštěvy domu, přes projekt, pomoc při výběru konkrétního typu tepelného čerpadla (s ohledem na výše popsanou specifiku), značky tepelného čerpadla, dodání tepelného čerpadla a jeho instalaci. Tak budete mít jistotu, že vaše případné záruční řízení bude provedeno řádně bez přenášení odpovědnosti (montér bude vinit velkoobchod s tepelnými čerpadly, velkoobchod bude vinit montážní tým atd.). Toto řešení není vždy možné, ale snažte se ho najít.
Dobrá montážní firma by měla před montáží dodat všechny potřebné informace týkající se toho, co je potřeba zajistit – v oblasti připojení vody, elektřiny, případných doplňků (někdy se například doporučuje instalace odlučovačů nečistot v systému apod.).
✅ Tipy pro výběr montážního týmu tepelného čerpadla
Toto je velmi složitá záležitost a existuje řada tipů pro výběr montážního týmu nebo firmy pro tepelné čerpadlo, z nichž mnohé mají velký smysl. Upozorňujeme, že se nezabýváme instalací tepelných čerpadel a naše tipy nikoho neupřednostňují.
✅ Především stojí za zvážení přístup některých lidí, kteří dávají přednost menším firmám založeným na vlastních zaměstnancích. Když si vyberete velké celostátní firmy, nikdy nevíte, kdo přijde. Tyto firmy často zaměstnávají lidi náhodně, ne nutně odborníky. U malé firmy zaměstnávající několik lidí je povědomí o práci na vlastní pověsti ve vlastním městě často vyšší a máte větší jistotu, že někdo nepřijde jen odfláknout práci a vzít peníze, než změní zaměstnavatele. Mnoho lidí si neuvědomuje, jak tragicky vypadá nábor ve velkých firmách (v době nedostatku odborníků), často se jedná o „náhodné zaměstnance“, i když samozřejmě nelze generalizovat.
✅ Vzhledem k výše uvedenému nevybírejte firmy z dalekých lokalit a snažte se vsadit na místní trh. Tam se firmy budou lépe starat o svou pověst a povědomí než na druhém konci země, což bude mít lepší vliv na vaše služby nebo případné reklamace.
✅ Je třeba ověřit, zda má daná firma nějaké pozitivní vazby na značku tepelného čerpadla, kterou nabízí. Výrobci nabízejí školení a certifikace, které u nich lze získat. To zaručuje, že se daný montér vyzná v konkrétním typu a značce tepelného čerpadla, kterou montuje (a každá může mít své specifika a určitě různé záruční požadavky). Právě kvůli záruční jistotě stojí za to spolupracovat s firmami, které jsou autorizovanými instalátory.
✅ Před výběrem montážní firmy se zeptejte, kdo je zodpovědný za vyřízení dokumentace týkající se dotací nebo případného úvěru. To, že dobrá firma to ve skutečnosti zařídí a vám zůstane jen podání dokumentů na příslušném úřadě, se stalo standardem – a to byste měli vyžadovat. Někteří lidé stále z domnělé úspory skončí u papírování, kterému nerozumí.
✅ Buďte skeptičtí k online recenzím (velká část z nich je uměle vytvořená, opravdu se dají koupit). Dejte přednost osobním doporučením – sbírejte recenze na firmu od příbuzných nebo známých.
✅ Ověřte si, zda mají montéři firmy oprávnění pro tzv. F-plyny (jedná se o chladivo používané v tepelných čerpadlech). Samozřejmě nemáme na mysli, že byste měli vyslýchat montéry, kteří přijdou na instalaci, je lepší se na to zeptat před podpisem smlouvy. Bohužel velmi často velké firmy, které se následně spoléhají na subdodavatele zaměstnávající pracovníky z východu, provádějí montáž pomocí lidí, kteří tato oprávnění nemají.
Zanechat komentář