Například ve Švýcarsku se jimi vytápí už 60 % nových domů, ve Švédsku ještě víc. U nás je dnes v provozu více než 25 000 tepelných čerpadel. Nyní už má takové čerpadlo přibližně každá desátá novostavba.
Miliony tepelných čerpadel jsou každý rok instalovány po celé Evropě a jejich podíl na trhu se neustále zvětšuje díky rostoucímu povědomí o nesporných výhodách těchto systémů. Nedávné průzkumy prokazují, že jen během posledních pěti let se prodeje tepelných čerpadel zdvojnásobily. Obliba tepelných čerpadel poroste i v příštích letech. Proč? Právě z ekonomických důvodů. Při porovnání s cenou plynového kotle nám může na první pohled připadat tepelné čerpadel drahé. Připočteme-li k ceně plynového kotle další náklady, nutné k tomu, aby nám mohl kotel kvalitně a dlouhodobě sloužit (bojler, přípojka a rozvody plynu, komín nebo odkouření), cena za instalaci naroste. Peníze se majiteli tepelného čerpadla brzy vrátí - uspoří mnohé náklady na provoz. Konkrétně lze říci, že tepelné čerpadlo může ušetřit přibližně 25 tisíc Kč/rok oproti plynovému vytápění a cca 28 tisíc Kč/rok oproti vytápění domu elektrokotlem.
A doba návratnosti této investice? Pokud se vychází z předpokladu zvyšování cen energie ročně o 5 %, vychází návratnost investice vložené do tepelného čerpadla na dobu od 5 do 8 let. V případě využití dotace Zelená úsporám je to jen 3 až 5 let.
Tepelné čerpadlo získává energii o nízké teplotě z okolního prostředí a zvýší její teplotu pro účely vytápění. Účinnosti tepelných čerpadel se obvykle vyjadřují topným faktorem systému (značeno COP), který většinou bývá v rozmezí 3-5. Jinak řečeno, tepelné čerpadlo vyžaduje pouze 1 kW elektřiny na to, aby z obnovitelného zdroje získalo a do vytápěného objektu dodalo 3-5 kW tepla. Systémy s tepelným čerpadlem jsou tudíž třikrát až pětkrát účinnější než elektrokotle nebo kotle na fosilní paliva (ropa, zemní plyn, uhlí) a jsou schopné vytápět celý dům i v největších zimních mrazech. Rostoucí popularitu těchto systémů vytápění demonstruje jejich ohromný rozmach a úspěšné nasazení v chladných klimatech Skandinávie.
Vzduch, země, voda/voda
Tepelné čerpadlo pracuje na podobném principu jako chladnička, ale obráceně. Lednička odebírá teplo potravinám, chladí a v zadní části topí. Tepelné čerpadlo pracuje opačně, ale s mnohem větším výkonem. Odebírá teplo vodě, vzduchu nebo zemi a pomocí radiátorů nebo podlahového vytápění vyrábí teplo v domě.
Existuje mnoho různých tepelných čerpadel, obecně se však rozlišují tyto tři základní typy:
- vzduch/voda
- země/voda
- voda/voda
První z dvojice označení znamená medium, ze kterého se teplo odebírá (ze vzduchu, země nebo vody). Druhý název informuje, kam se získané teplo předává (vždy je to voda). Voda potom vyhřívá podlahy, radiátory, bazény a další zařízení, části domu a bytu.
Vnitřní a vnější jednotka
U tepelného čerpadla vzduch/voda je teplo z okolního vzduchu zachyceno ve výměníku s ventilátorem umístěným vně budovy. Tato čerpadla dosahují dobrých parametrů především v klimaticky mírnějším pásmu s menším počtem mrazivých dnů. A protože nepotřebují vrty ani zemní kolektory, jsou pořizovací náklady nižší a instalace jednoduší. Tepelná čerpadla mají obvykle venkovní a vnitřní část. Venkovní vzduch je ve venkovní části tepelného čerpadla nasáván pomaluběžným ventilátorem. Získané teplo jde odtud do vnitřní jednotky. Zde se ohřeje topná voda ústředního topení, popř. vzduch, je-li v domě topení teplovzdušné.
Energie z podzemí
Základ tepelného čerpadla země/voda tvoří několik set metrů dlouhá plastová trubka (zemní kolektor), ve které obíhá nemrznoucí směs. Při svém průchodu zemí se směs ohřeje o několik stupňů, protože od určité hloubky pod povrchem se teplota pohybuje kolem 4 °C. Ohřátá směs pak putuje do výměníku, tam se ochladí - odebere se jí tepelný přírůstek a ochlazená směs zamíří do kolektoru znovu k zahřátí. Cyklus se neustále opakuje. Jedná se o poměrně rozšířený systém. Na novostavbě lze tyto zemní práce spojit s ostatními výkopovými pracemi na staveništi. Mohou se provádět i svépomocí. Pokud je tepelné čerpadlo využíváno jen pro vytápění, může být kolektor menší, v případě celoročního používání (např. pro bazén), je nutno plochu kolektoru zvětšit. Plošný půdní kolektor se umísťuje vedle objektu v hloubce 1,2 až 1,6 m. Teplo můžeme ze země odebírat nejen horizontálním plošným kolektorem, ale také z vertikálního vrtu. Výhodou čerpadla země/voda je stálý topný výkon, dlouhá životnost a také velmi tichý chod. Nevýhodou jsou vyšší pořizovací náklady a to především na provedený vrt nebo na rozsáhlé pozemní práce v případě půdního kolektoru.
Oblíbené studny
U čerpadla typu voda/voda je tepelným zdrojem povrchová, podzemní nebo spodní voda. Je to neúčinnější typ tepelných čerpadel - podzemní voda má stálou průměrnou teplotu okolo 10 °C, tedy nezávislou na povrchových teplotních výkyvech. Zdrojem tepla je přímo spodní voda. Ta se odebírá ze zdrojové studny. Voda prochází výměníkem, kde z ní získáme teplo. Voda se vrací do země druhou (vsakovací) studnou. Vzdálenost mezi vrty ale musí být alespoň 10 m. Důležitou podmínkou pro instalaci tohoto typu čerpadla je také vhodný terén k vybudování soustavy studen. Na pozemku musí být být zdrojová studna s celoročně dostatečnou vydatností vody a vsakovací studna pro vracení ochlazené vody do podloží. Podloží musí být schopno vodu trvale přijímat. Aby bylo možné vodu využívat, nesmí být příliš mineralizovaná, aby nezanášela výměník tepelného čerpadla. Výhodou jsou nižší pořizovací náklady a rychlá návratnost. Určitou nevýhodou je malý počet lokalit vhodných pro takovou instalaci. Například se může stát, že úřad nepovolí vrt kvůli riziku ohrožení zdrojů pitné vody. Absolutní zákaz platí v lokalitách ležících v I. ochranném pásmu lázní a minerálních vod, Ve druhém ochranném pásmu lze vrtat s písemným povolením Inspektorátu lázní a zřídel (ČIL) při Ministerstvu zdravotnictví ČR, ve III. pásmu je ohlašovací povinnost ČIL při vrtu do hloubky nad 30 m.
Pokusy s mrazicím přístrojem
První tepelné čerpadlo vyrobil zcela náhodou americký vynálezce Robert C. Webber koncem 40. let 20. století. Při pokusech s hlubokým zamrazením se dotkl výstupního potrubí mrazícího přístroje a popálil si ruku. Funkce tepelného čerpadla byla na světě. Webber zkusil propojit výstup z mrazáku s bojlerem na teplou vodu. A protože měl stále přebytek tepla, napojil horkou vodu na potrubí a větrákem začal vhánět teplo do domu. Nakonec s úspěchem čerpal teplo ze země pomocí zemních kolektorů (výměníků). Budete-li mít i vy zájem o instalaci tepelného čerpadla do svého domu, nenechávejte však tuto věc pouhé náhodě. Je rozumné se obrátit na odborníky. Postarají se jak o projekt celého vytápění, tak o jeho realizaci a pochopitelně i o následný servis. Teplo domova a ušetřené peníze za tu snahu jistě stojí.
Kolik ušetří tepelné čerpadlo
Tepelné čerpadlo má především jednu podstatnou výhodu, šetří peníze. A bude šetřit tím více, čím více se budou zdražovat ceny energií. Úspory, které přinese tepelné čerpadlo, můžete jednoduše odhadnout tak, že sečtete částku, kterou zaplatíte ročně za zemní plyn a částku, kterou platíte nyní ročně za elektřinu. Od tohoto výsledku odečteme 50 %. Zbytek budeme přibližně platit s tepelným čerpadlem ročně za celou domácnost.
Výhody tepelných čerpadel
S tepelným čerpadlem přináší nezávislost na cenách energií. Teplo se téměř zdarma čerpá z přírody. Každému, kdo si jej pořídí, přidělí rozvodné společnosti výhodnou dvoutarifní sazbu dodávky elektrické energie nejen pro tepelné čerpadlo, ale pro celou domácnost. Nízká energetická náročnost a využití přírodní energie minimalizuje zátěž na životní prostředí. Oproti konvenčním způsobům vytápění podstatně snižuje exhalace našeho ovzduší. Moderní technologie a regulace poskytuje všem zákazníkům komfortní a bezobslužný provoz, který zajistí tepelnou pohodu v daném objektu. Tepelné čerpadlo ušetří až 80 % nákladů za energie. Svými nízkými provozními náklady přináší tepelné čerpadlo uživateli velké úspory a tím zajišťuje rychlou návratnost investice.
text: Bohuslav Hatina
foto: STIEBEL ELTRON spol. s.r.o.
