Materiály a technologie

Tepelná čerpadla: Co byste o nich měli vědět

ČTENÍ NA 6 MIN. | 13.7.2024

S rostoucími cenami energií zažila tepelná čerpadla svou renesanci. Každý chtěl ušetřit. Ano, tepelná čerpadla využívají obnovitelné zdroje energie a mohou významně snížit náklady na elektřinu, nejsou ale všespásná. S jejich použitím vyvstávají určité kontroverze a problémy, kterým se nedá vyhnout. Alfou a omegou spokojenosti a efektivní návratnosti vstupní investice je pak samozřejmě vhodný výběr správného typu tepelného čerpadla podle druhu nemovitosti, klimatických podmínek místa a dalších vstupních parametrů.

Tepelná čerpadla jsou energeticky účinná zařízení, protože pro přenos tepla využívají menší množství elektrické energie, než je množství tepla, které přenesou. Tento poměr je vyjádřen pomocí koeficientu výkonu (COP), který udává efektivitu tepelného čerpadla. Pracují na principu přenosu tepelné energie z jednoho místa na druhé pomocí cyklu komprese a expanze chladiva. Tepelné čerpadlo tedy odebere teplo z okolního prostředí (vzduch, země nebo voda) - v tomto kroku se používá chladivo, které má nízkou teplotu a při nízké teplotě se vypařuje. Plynné chladivo je pak nasáváno do kompresoru, kde je stlačeno. Při kompresi dochází k výraznému zvýšení tlaku a teploty chladiva. Horké, stlačené chladivo pak vstupuje do kondenzátoru, kde předává teplo do vytápěcího systému domu (např. radiátory, podlahové vytápění). Chladivo při tomto procesu kondenzuje zpět do kapalného stavu, což uvolňuje teplo. Poté kapalné chladivo prochází expanzním ventilem, kde se jeho tlak a teplota snižují, aby se vrátilo do původního stavu, kdy je schopné znovu odebírat teplo z okolního prostředí. Tepelné čerpadlo může pracovat i v opačném režimu, kdy odebírá teplo z interiéru domu a uvolňuje ho ven, což umožňuje chlazení v letních měsících.

Typy tepelných čerpadel

Vzduch-voda (nejpoužívanější)

Odebírá teplo z venkovního vzduchu a předává ho vodnímu okruhu topného systému. Mezi jeho výhody patří snadná instalace a nižší pořizovací náklady. Tyto typy čerpadel jsou obecně vhodnější pro mírnější klima. V extrémně nízkých teplotách mají jen malou účinnost, obecně v chladnějších oblastech pak mají vyšší provozní náklady.

Země-voda

Využívá teplo z půdy pomocí horizontálních kolektorů nebo vertikálních vrtů. Jednoznačnou výhodou je stabilní výkon po celý rok a velmi vysoká účinnost. Naproti tomu jdou poměrně dost vysoké pořizovací náklady (ale je možné je snížit dotací), u horizontálních kolektorů potřeba dostatečné volné plochy a u vrtů složitá administrativa.

Voda-voda

Odebírá teplo z podzemní vody, která má stabilní teplotu. Opět je výhodou velmi vysoká účinnost a stabilní výkon, potřebují ale blízký zdroj podzemní vody, vyznačují se složitější instalací a údržbou a samozřejmě i větší administrativní náročností.

Vzduch-vzduch

Odebírá teplo z venkovního vzduchu a předává ho přímo vzduchu uvnitř budovy. Vyniká velmi snadnou instalací, je vhodné ale spíše pro menší objekty a jen jako doplňkový zdroj vytápění. Pro ohřev vody je využití tohoto typu jen velmi omezené a opět má nižší účinnost v chladnějších podmínkách.

Realizace geotermální sondy RAUGEO pro potřeby tepelného čerpadla

Bilance tepelných čerpadel

Tepelná čerpadla mohou snížit náklady na vytápění až o 60 % v závislosti na konkrétním typu a podmínkách instalace. Jak už bylo řečeno, využívají pro svou funkci obnovitelné zdroje energie a tím snižují emise CO₂. V rámci programu Nová zelená úsporám lze získat až 250 000 Kč na pořízení tepelného čerpadla typu země-voda, což výrazně sníží jeho pořizovací náklady. I tak je třeba ale počítat s tím, že tepelné čerpadlo něco stojí, investice do jeho pořízení je návratná obvykle v řádu několika let a účty za energie budou chodit pořád dál – jen ponížené zhruba o polovinu.

Problémy a kontroverze

V oblasti tepelných čerpadel se dá také najít několik kontroverzí a problémů, před kterými není dobré zavírat oči. V první řadě to bude (ne)vhodné umístění nejpoužívanějšího typu vzduch-voda a hluk, který čerpadlo emituje (velký větrák). Jeho umístění je potřeba pečlivě naplánovat a promyslet vhodné opatření ke snížení jeho hlučnosti, která nemusí obtěžovat jen jeho vlastníky, ale také obyvatele okolních pozemků. Ohleduplnost sousedé jistě ocení.

Dalším problematickým bodem je rozdíl mezi deklarovanou a skutečnou efektivitou tepelných čerpadel. Některé čerpadla mohou v reálných podmínkách dosahovat nižší účinnosti, než jakou výrobci uvádějí, a to pak často vede ke zklamání uživatelů, kteří očekávají vyšší úspory. Je proto dobré výběr neuspěchat a spolehnout se zejména na zkušenosti a reference.

Z hlediska ekologičnosti tepelných čerpadel bývá diskutovaným bodem druh použitého chladiva, protože některá z těch nejúčinnějších mají bohužel vysoký potenciál globálního oteplování. Stále se proto investují další peníze do vývoje a certifikace, protože ekologičtější varianty chladiv mají obvykle zase jiné neduhy, které je třeba řešit.

Nelze opomenout ani administrativní náročnost, spojenou s instalací některých druhů (typicky země-voda nebo voda-voda). Získání potřebných povolení může trvat měsíce až rok, navíc je třeba brát v úvahu možné komplikace spojené s vodoprávním řízením a souhlasy báňských úřadů.

Tradiční spojení tepelné čerpadlo a podlahové vytápění

Tak co: ano nebo ne?

Ačkoli tedy tepelná čerpadla přinášejí mnoho výhod, je důležité být si vědom i potenciálních problémů, které mohou ovlivnit jejich výběr a instalaci. Důkladné plánování a informované rozhodování může pomoci minimalizovat rizika a maximalizovat přínosy této technologie. Využívání obnovitelných zdrojů energie je nicméně v současnosti jedinou logickou cestou, a tepelná čerpadla mohou být tím správným řešením.