(NE)Známá tepelná čerpadla

Tepelné čerpadlo je zařízení na vytápění objektu. Jedná se o zařízení, které je schopno z 1 kWh elektrické energie vyrobit 2,5 až 4 kWh tepelné energie. Rozdílové teplo je získáváno z primárního zdroje energie, kterým je voda, země, nebo okolní vzduch. Podíl mezi vyrobeným teplem a dodanou elektrickou energií se nazývá topný faktor. Tepelná čerpadla pracují s topnými faktory 2,5 až 4 (výjimečně i 7). Teorii, jak tento princip funguje, lze najít v každé fyzice a ti, kdo nevěří fyzice, najdou praxi doma v ledničce.

Primární zdroj
Primárním zdrojem tepelného čerpadla jsou hlubinné vrty, plošné kolektory, povrchová voda ze studní, nebo okolní vzduch. Hlavním pohledem na tepelné čerpadlo je u většiny zájemců pořizovací cena a co nejmenší provozní náklady. Nejdůležitější je ovšem seriózní posouzení nízkoteplotního zdroje, tedy hlavně zajištění dlouhodobé jistoty zdroje. U studní je velkým problémem, že může dojít ke zmenšení vydatnosti zdroje. Stačí, pokud nastanou sucha, jako byla v roce 2003, nebo jednodušeji - soused si taky pořídí studni. Ještě před pěti lety jsme byli přesvědčeni, že není nad tepelné čerpadlo odebírající teplo z plošného kolektoru nebo hlubinného vrtu. Plošný kolektor nebo hlubinný vrt však musí být správně nadimenzován, taktéž musí být brána v potaz i skladba podloží (velmi nevhodná jsou písková podloží). Ze zahraničí (i u nás) jsou známé oblasti, kde došlo k vymrznutí podloží užíváním tepelných čerpadel a v daných oblastech se ztratila voda a země se zvedla o několik centimetrů. Rozdíl jednoho stupně primárního zdroje dělá asi 4% v ekonomice provozu tepelného čerpadla.

Tepelná čerpadla typu vzduch/voda (primární zdroj je okolní vzduch, teplo je předáváno do radiátorového nebo podlahového otopného systému) mají jistotu nízkoteplotního zdroje, zařízení je na povrchu. Na většině území České republiky je průměrná teplota v topném období +3,5°C. V posledních letech došlo k velkému vývoji chladicích kompresorů a chladiv, kdy i při venkovní teplotě -15°C je dosahován topný faktor 2,2. V případě snížení topného výkonu při teplotě vzduchu pod -5°C postačí elektrický dohřev cca 4,5 kW progresivně řízený PLC automatem. Mimo topné období je u vzduchových tepelných čerpadel dosahováno topného faktoru až 5,0 při vytápění bazénu nebo přípravě teplé užitkové vody. Celoroční provoz je ekonomicky srovnatelný se systémem země/voda a navíc lze chladicí okruh upravit i pro reverzní chod chlazení (klimatizace v létě). Ze statistik provedených v Německu vyplývá, že v roce 2002 bylo asi 70% instalací tepelných čerpadel typu země/voda a asi 25% typu vzduch/voda. V roce 2003 se poměr mezi těmito dvěma typy čerpadel změnil na 1:1.

Legislativa kolem vrtů a studní
Uvažujete-li o tepelném čerpadle na hlubinné vrty nebo studniční vodu, je nutné stavební povolení a vyjádření hydrogeologa. V krajině se mění hydrogeologické poměry. U hlubinných vrtů dochází k promíchání povrchové vody s hlubinnou, protože vrty mají 100 a více metrů. V každém případě je vhodné kontaktovat kvalifikované firmy s moderní technikou.

Kompresory Scroll
Srdcem tepelného čerpadla je kompresor. Zákazníci jsou již v dnešní době poučeni, že si mají vybírat pouze kompresory scroll (šroubové, rotační) nikoliv kompresory pístové. Málokdo však ví, že šroubové (scroll) kompresory se k dnešnímu dni dělí do šesti typových řad (ZR, ZB, ZS, ZH, ZF, ZP). Nebudeme zde rozebírat, který typ kompresoru a s jakým chladivem (i tato kombinace je velmi důležitá z hlediska výkonu tepelného čerpadla) je pro dané tepelné čerpadlo nejvhodnější. Zásadní vliv na ekonomiku provozu má překonání rozdílu sacího a kondenzačního tlaku. Pro tepelná čerpadla země/voda a voda/voda jsou vhodné kompresory ZR, ZB nebo ZH. Pro tepelná čerpadla typu vzduch/voda pak kompresory ZS.

Otopný systém
Dalším faktorem ovlivňujícím ekonomiku provozu, a tím i návratnost, je otopný systém. Zákazníci jsou přesvědčováni, že je téměř nutností spojení tepelného čerpadla a podlahového vytápění. Provoz tepelného čerpadla ve spojení s podlahovým vytápěním je asi o 10 až 15 % ekonomičtější než provoz do radiátorového - konvektorového vytápění. Ale je zde cena pořízení otopného systému. Pořízení podlahového vytápění je v průměru o 20-30% dražší než radiátory na teplotní spád 55/40°C. Pokud vezmeme modelový příklad, kdy budeme instalovat podlahové vytápění v ploše 250 m², s krytím tepelné ztráty 14 kW, je nutné počítat s cenou podlahového vytápění cca 200.000 Kč a předpokládanou roční spotřebou tepelného čerpadla 9.000 kWh. Při ceně 1 kWh = 1 Kč (sazba D55), budou roční náklady na vytápění cca 9.000 Kč. Ve stejném případě, s tím rozdílem, že otopný systém bude tvořen konvektory, je možné počítat s cenou otopného systému 150.000 Kč a ekonomikou provozu 11.000 kWh = 11.000 Kč. Rozdíl v provozu tepelného čerpadla činí cca 2.000 Kč/rok. Rozdíl v pořizovací ceně otopných systémů je 50.000 Kč, návratnost se v daném případě pohybuje řádově 25 let při dnešních cenách. S tímto případem se setkáváme velmi často právě v novostavbách, kde se počítá s instalací tepelného čerpadla a zákazník zrovna podlahové vytápění nepreferuje.

Dotace a tepelná čerpadla
Od 1.4.2004 se opět začaly registrovat žádosti o dotaci ze SFŽP na instalaci tepelných čerpadel. Kromě přísnějších kritérií na parametry tepelných čerpadel (přesně udávané parametry topných faktorů dle mezinárodní normy) se částečně zmírnily požadavky na tepelné vlastnosti budov. Přesto domy bez izolací polystyrenem a minerální vlnou na tuto dotaci opět nedosáhnou. Pro ukázku máte stávající dům o tepelné ztrátě 14 kW s tepelným čerpadlem a spotřebou 11.000 Kč/rok. Provedete jeho zateplení za cca 200.000 Kč. Sníží se tímto roční spotřeba na vytápění na cca 9.500 Kč/rok. Úspora činní 1.500 Kč/rok. Za instalaci tepelného čerpadla dostanete dotaci maximálně 100.000. Při investici 100.000 Kč (200.000 - 100.000) je návratnost asi 66 let. Domy jsou "hermeticky" uzavřeny. Jenže ke zdravému bydlení je stejně nutná výměna vzduchu. Pak tedy je nutné buď větrat nebo dát další peníze za rekuperaci. Pak je to jen o pocitu, když já dávám státu pořád, ať dá taky on něco mně.