Úvodní stránka
Základní princip různé druhy TČ Topíme tepelným čerpadlem 1 Trochu počítání Provoz TČ voda-voda Topíme tepelným čerpadlem 2 Trochu počítání ekonomika, ekologie

Porovnání tepelných čerpadel

V úvodu jsme si vysvětlili, jak topný faktor TČ závisí na rozdílu teplot mezi vstupem a výstupem TČ. Tepelná čerpadla lze rozdělit podle toho, odkud berou teplo a jakým způsobem teplo předávají do interiéru.

Pokud bereme teplo z okolního vzduchu, musíme počítat, že ten vzduch bude mít i -15°C a výměník při tom může mít -20 až -25°C. TČ nejen že při tak nízké teplotě výparníku má nízký COP, ale má i nižší výkon. Zrovna když mrzne a potřebujeme topit nejvíc. Takže se pak přitápí elektřinou, nebo něčím jiným.

Pokud bereme teplo z trochu poddimenzovaného zemního kolektoru, může tam teplota jít třeba až pod -5°, ale už aspoň v mrazech nemusíme přitápět elektrokotlem. U kolektoru dimenzovaného s rezervou bude teplota celou zimu okolo nuly, nebo i nad nulou a COP bude vyšší. Tedy šetříme energii. Já beru teplo z vody ze studně z poměrně malé hloubky a v únoru 2022 měla voda ještě teplotu 10°C. S podlahovkou pak topný faktor vychází přes 5.

Pro předávání tepla do interiéru máme zase různé možnosti.

Přímý ohřev vzduchu a jeho rozvod po domě je sice nejlevnější řešení, ale pokud toho vzduchu potřebujeme tolik, že vytváří průvan, není to zrovna optimální. Proto se rozvod ohřátého vzduchu používá zpravidla jen v pasivních domech. Musíme počítat, že výměník v TČ musí mít teplotu přes 50° a že to bude zásadně snižovat COP. Což při malém výkonu v pasivních domech až tak nevadí, topení tam nepatří mezi největší položku ve spotřebě energie.

Ohřev vody pro radiátory vychází lépe, pokud radiátory mají dostatečnou plochu a vystačíme si s teplotou vody do 40 až 45°. Ve starších domech, kde se topilo uhelným kotlem, byly radiátory počítané pro 90/70°C, ale bývaly obvykle předimenzované. Po výměně oken a optimálně i po zateplení domu stačí topit na 50° a původní radiátory jsou pro TČ dobře použitelné.

Podlahové topení vychází nejlépe. Teplo se přenáší přes podstatně větší plochu, než by měly radiátory a proto stačí teplota vody obvykle pod 35°C. Podlahové topení funguje dobře v izolovaných domech, kde je výkon podlahy pod 50W/m². Sice se uvádí maximální výkon až 100W/m², ale pak už musí být podlaha hodně teplá. Hygienická norma připouští v obytných prostorech maximální teplotu povrchu podlahy 29°C. U mě vychází výkon asi 35W/m² a při tom mám povrchovou teplotu podlahy asi o 2 stupně vyšší, než je teplota vzduchu.

TČ vzduch-vzduch

Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch (klimatizace, která umí topit) je jednoznačně nejhorší a proto na ně ani nelze čerpat kotlíkové dotace. Klimatizace obvykle ani nejsou určeny na vytápění v zimě, ale jen na přitápění na jaře a na podzim. Problém je obvykle velký teplotní spád na výměníkách, který zhoršuje COP. Další problém klimatizací je obvykle v tom, že nemají dobře vyřešené odmrazování výparníku. Pokud teplota výparníku klesne pod nulu, začne namrzat a výměník se ucpe ledem. Bez odmrazování si v zimě klimatizací nezatopíme. Některé lepší klimatizace však už zvládají i odmrazování a jejich výhodou je jednoduchá instalace. I při horším COP topení vychází stále levněji, než topení plynem.

TČ vzduch-voda

TČ vzduch-voda je už skutečné tepelné čerpadlo, které má vyřešené odmrazování výparníku a je počítané na provoz v zimě. Jenže když začne opravdu pořádně mrznout, nejen že se neúnosně zvyšuje rozdíl teplot mezi vstupem a výstupem TČ a jeho COP klesá, ale klesá i jeho výkon. Narůstá tedy podíl spotřebované el. energie. V největších mrazech je TČ vzduch-voda nepoužitelné a je potřeba topit něčím jiným. Často má už samotné TČ pro tento případ vestavěný elektrokotel.

Odmrazování výměníku je další ztráta energie, se kterou musíme počítat. Někde je též problém s povolením k instalaci TČ vzduch-voda z důvodu hlučnosti ventilátoru ve venkovní jednotce. Což je nepříjemné nejen pro sousedy, ale i pro provozovatele.

TČ zem-voda

TČ zem-voda je na tom se spotřebou energie mnohem lépe. Ať už bere teplo z vrtu, nebo z plošného zemního kolektoru, teplota tam během zimy při dobrém dimenzování téměř neklesá pod nulu. Proto je i jeho COP vyšší, než u TČ vzduch-voda a má tedy nižší spotřebu el. energie. V mrazu nedochází k úbytku výkonu, ani k poklesu COP a není potřeba dotápět elektrokotlem.

Určitou komplikací je potřeba mít v případě plošného kolektoru dostatečně velký pozemek, který se do hloubky cca 1,5m přebagruje a do této hloubky se položí stovky metrů trubek, které tvoří kolektor. Vrt lze udělat téměř kdekoliv a je jen málo míst, kde to nejde. Zrovna u mě by vrt nikdo nepovolil, jsem v ochranném pásmu poděbradky. Vrt nezabírá místo, v ČR je však zdlouhavé vyřízení stavebního povolení (vlastní zkušenost, vyřizovali jsme ho u přítelkyně). V novostavbách se dá vrt udělat dokonce přímo pod domem, jeho životnost je srovnatelná s životností stavby.

Častý argument je, že vrt je drahý. No to sice je, ale zase TČ zem-voda je levnější, než TČ vzduch-voda, kde je drahá venkovní jednotka. Ve výsledku tam zas takový rozdíl není a přínos je jak v úspoře energie, tak i v tom, že to venku nehučí.

Plošný zemní kolektor se dá bezproblémově zrealizovat při stavbě domu, kdy na zahradě ještě nic není. Jak už tam je zahradní domek a vzrostlé stromy, přebagrovat zahradu je obvykle nereálné. Leda začít celou zahradu dělat znova. Cena plošného zemního kolektoru vychází nižší, než cena vrtu. Zvlášť když si ho někdo dokáže udělat svépomocí.

TČ voda-voda

TČ voda-voda je na tom z hlediska úspory energie obvykle nejlépe, podzemní voda má celou zimu obvykle teplotu nad 8 stupňů. Když jsou vhodné podmínky (je dostatek vody a je jí kde vsakovat), toto TČ nejen že má nejlepší COP, ale může být zároveň nejlevnější. Studnu obvykle děláme i když z ní netopíme a vsakovací studna (nedělal jsem jí jako studnu, ale jako jámu zasypanou kačírkem) je v příhodných podmínkách práce bagristy na hodinu. Někde jsou i podmínky pro vytápění vodou z blízké řeky, nebo z jezera. Natáhnout dvě trubky je nejlevnější řešení. Ale podléhá to příslušnému povolení, aby se např. nestalo, že malý potok ochladíme příliš a ohrozíme život v něm.

Protože zde hrají roli přírodní podmínky, třeba studna pro TČ voda-voda musí dávat trvale přes 1000 l/hodinu a vsakování to musí pobrat, topit vodou rozhodně není pro každého. Před nákupem TČ bychom měli zvážit i tuto možnost, případně zjistit, jak na tom s vodou jsme, nebo zda takhle netopí už někdo v okolí. Protože TČ voda-voda a zem-voda je prakticky stejné a je jen potřeba změnit minimální přípustnou teplotu zdrojové vody (TČ zem-voda používá v primárním okruhu nemrznoucí směs), lze v případě neúspěchu s využitím vody kdykoliv přejít na systém zem-voda. Změnu konstant musí udělat obvykle výrobce.

Závěrem

COP všech tepelných čerpadel záleží na spoustě věcí a i když výrobci TČ uvádějí typické COP třeba pro radiátory, nebo pro podlahové topení, rozhodující je konkrétní realizace. Někdy se COP snižuje použitím nevhodných regulací, které omezují průtok vody a vedou k zbytečnému nárůstu teploty vody na výstupu TČ. Regulace, která by měla energii šetřit, pak spotřebu naopak zvyšuje. Problém je např. kombinovat v části domu radiátory a ve zbytku domu podlahové topení. Teplota vody pro radiátory musí být vyšší a omezovat ji pro podlahovku směšovacím ventilem snižuje dosažitelný COP. To pak vede ke ztrátě energie.