Tepelné čerpadlo pre vykurovanie

1. Tepelné čerpadlo pre vykurovanie: výhody

Tepelné čerpadlo je zariadenie, pomocou ktorého vykurujeme alebo chladíme dom. Funguje tak, že odoberá teplo zo vzduchu, zeme alebo vody a následne ho odovzdáva do interiéru budovy.

1.1. Tepelné čerpadlo na vykurovanie poskytuje veľké úspory

Medzi hlavné výhody tepelných čerpadiel patrí skutočnosť, že tepelné čerpadlo je schopné získať až 75 % potrebnej energie z obnoviteľných zdrojov (voda, slnko, vzduch, zem), čo následne poskytuje veľké úspory. Presnejšie povedané, tepelné čerpadlá odoberajú teplo z okolitých zdrojov vo forme nízkych teplôt, čím ušetria viac ako 50 % nákladov na vykurovanie. Zároveň je stupeň využitia energie v porovnaní so zariadeniami na fosílne palivá mnohonásobne vyšší. Preto tepelné čerpadlá ako také predstavujú veľký potenciál. Na druhej strane ich emisia CO2 je v porovnaní s inými zariadeniami zanedbateľná a v každom ohľade ide o riešenie vykurovania, ktoré nezaťažuje životné prostredie.

2. Ako funguje tepelné čerpadlo?

2.1. Tepelné čerpadlo na vykurovanie využíva fyzikálne zákony

Podľa fyzikálnych zákonov je prirodzené prúdenie tepla z vyššej teploty na nižšiu. Že ide o výnimočné zariadenie, svedčí fakt, že tepelné čerpadlo je schopné meniť smer tepelného toku s relatívne malým množstvom energie. Práve z tohto dôvodu dokáže tepelné čerpadlo odovzdávať teplo z prírodných zdrojov v okolí, ale aj z umelých zdrojov tepla. Okrem vykurovania sa tepelné čerpadlá využívajú aj na chladenie, kde sa teplo v tomto prípade z interiéru uvoľňuje do okolia.

2.2. Zdroje, ktoré využívajú tepelné čerpadlá

Základným princípom fungovania tepelného čerpadla je prenos tepla z jedného zdroja na druhý. Najdôležitejším faktom je, že energia sa odoberá z vody, vzduchu alebo zeme. Tieto zdroje sú teplejšie ako prostredie, do ktorého sa teplo odovzdáva. Samozrejme, aký typ zariadení sa použije a ako bude celý systém fungovať, závisí od využívaného zdroja. Rozlišujeme niekoľko typov tepelných čerpadiel: zem-voda, voda-voda, vzduch-voda.

2.3. Výkon tepelného čerpadla

Výkon tepelného čerpadla je jedným z najdôležitejších faktorov. Nedostatočne výkonné tepelné čerpadlo nebude schopné zabezpečiť, resp. vyrobiť dostatok tepla v zime, ani v lete dostatočne nevychladí miestnosti. Na druhej strane sa tepelné čerpadlo s vyššou kapacitou bude neustále zapínať a vypínať, pričom nevyužije svoj plný potenciál a zároveň sa zvyšuje opotrebovanie mechanických častí tepelného čerpadla, čím sa skracuje jeho životnosť.

3. Typy tepelných čerpadiel 

Podľa toho, odkiaľ tepelné čerpadlo odoberá teplo, rozlišujeme tri rôzne typy tepelných čerpadiel: tepelné čerpadlá vzduch-voda, zem-voda a voda-voda. O aké  zariadenia ide, aké sú ich výhody a nevýhody, sa najlepšie dozviete priamo na tvári miesta, u dodávateľa. Predsa však niektoré všeobecné informácie uvedieme nižšie.   

4. Tepelné čerpadlá na vykurovanie vzduch-voda

4.1. Najbežnejší typ tepelného čerpadla

Tepelné čerpadlo, ktoré funguje na princípe vzduch-voda, využíva vzduch na vykurovanie alebo chladenie miestností domu. Je považované za najlacnejší typ tepelného čerpadla. Vzduch je všeobecne považovaný za zdroj, ktorý sa nedá nijako vyčerpať, no zároveň je dostupný všade. Technológia tepelných čerpadiel pokročila natoľko, že tepelné čerpadlo vzduch-voda je schopné zabezpečiť dostatočné vykurovanie domu aj pri vonkajšej teplote -20 °C. Okrem tepla vonkajšieho vzduchu dokáže tento typ tepelného čerpadla využiť aj teplo vnútorného vzduchu. Miestnosť, akou je pivnica, je vhodná na využitie vnútorného tepla vzduchu, pretože sa tu zvyčajne udržiava konštantná teplota 3 °C.

Na využitie tepla vnútorného vzduchu je okrem pivnice vhodné aj podkrovie, keďže teplota spravidla neklesá pod 0 °C.

4.2. Vysoká energetická účinnosť

Tepelné čerpadlo vzduch-voda je schopné pokryť tepelné straty objektu až do vonkajšej teploty -5 °C. Ak vonkajšia teplota klesne pod túto hranicu, treba použiť iný nezávislý zdroj vykurovania. Prevádzkou tepelného čerpadla je možné pokryť viac ako 90 % celkovej potreby tepla pri vonkajších teplotách nižších ako -5 °C. Nevyhnutnou súčasťou tepelného čerpadla vzduch-voda je zásobník tepla, pretože všetka energia potrebná na rozmrazovanie výparníka sa odoberá z vykurovacieho okruhu. Týmto spôsobom sa zabráni príliš častému zapínaniu tepelného čerpadla. Ako doplnkový zdroj vykurovania sa v novostavbách najčastejšie používajú elektrické vykurovacie telesá, možno však použiť aj iné systémy.

4.3. Tepelné čerpadlo na ohrev úžitkovej vody

Na ohrev úžitkovej vody v domácnostiach sa používa aj tepelné čerpadlo vzduch-voda, do systému je zapojený aj ohrievač vody. Tepelné čerpadlo dokáže zohriať až 1400 litrov vody za deň a ekonomická výhoda tohto typu tepelného čerpadla sa prejavuje aj v trojnásobne nižšej spotrebe elektrickej energie v porovnaní s bežnými elektrickými ohrievačmi. 

4.4. Cena tepelného čerpadla vzduch-voda

Tepelné čerpadlá vzduch-voda sú považované za najlacnejšie, cena závisí od typu, výkonu, veľkosti a ďalších faktorov, ako aj od výrobcu, resp. dodávateľa. Tieto tepelné čerpadlá sú najčastejšie inštalované, predovšetkým čerpadlá s vykurovacím výkonom 5 kW, ktorých cena sa pohybuje v rozmedzí od 8 000 do 11 000 EUR. Potom nasleduje tepelné čerpadlo s výkonom 12 kW, ktorého cena sa pohybuje od 10 000 do 13 000 EUR.

5. Tepelné čerpadlá zem-voda

5.1. Tepelné čerpadlo, ktoré využíva geotermálnu energiu

Tepelné čerpadlo zem-voda, známe aj ako geotermálne čerpadlo, získava teplo na vykurovanie a chladenie miestností domu zo zeme. Zem je považovaná za nevyčerpateľný zdroj tepla, v ktorom sa akumuluje veľké množstvo slnečnej energie, ktorú možno bez problémov využiť na vykurovanie domu. Tepelné čerpadlo zem-voda tak využíva všetko teplo uložené v zemi a čerpá vodu cez podzemný systém. 

Prevádzka tepelného čerpadla zem-voda môže byť rovnaká ako prevádzka  vykurovacieho telesa alebo ohrievača vody (bojlera) s tým rozdielom, že tepelné čerpadlo využíva na vykurovanie teplo zo zeme, zatiaľ čo ohrievače vody vyžadujú na výrobu tepla elektrinu alebo iný zdroj energie.

Tepelné čerpadlo zem-voda dokáže získavať teplo zo zeme dvoma spôsobmi: z povrchu horizontálnymi kolektormi uloženými menej ako dva metre pod zemou na veľkej časti pozemku alebo geosondami, ktoré siahajú do hĺbky niekoľko desiatok metrov. Čerpanie zvyšuje teplotu vody, ktorá sa následne využíva na vykurovanie priestorov domu a ohrev úžitkovej vody. Tepelné čerpadlo potrebuje na svoju prevádzku elektrickú energiu, táto spotreba je v porovnaní s teplom, ktoré produkuje čerpadlo, minimálna.  

5.2. Máte dostatok miesta?

Na inštaláciu systému geotermálneho tepelného čerpadla potrebujeme dostatok vonkajšieho priestoru. Je potrebné poznamenať, že tento typ tepelného čerpadla nie je vhodný pre všetky domy. Vhodnosť, resp. nevhodnosť inštalácie geotermálneho tepelného čerpadla ovplyvňuje veľkosť záhrady, resp. dostupný priestor na pozemku, kde musí byť zabezpečený prístup pre inštaláciu celého systému tepelného čerpadla a pre stroje, ktoré budú použité na jeho inštaláciu.

5.3. Tepelné čerpadlo zem-voda a náklady spojené s vŕtaním

Tu máme na mysli predovšetkým náklady spojené s vŕtaním (zhotovenie vhodnej studne), ktoré závisia predovšetkým od polohy systému geotermálneho tepelného čerpadla a následne od spôsobu prevádzky. Medzi hlavné výhody tepelných čerpadiel zem-voda patrí životnosť a nenáročnosť, základná údržba. Pri geotermálnych tepelných čerpadlách je väčšina mechanických častí chránená, pretože sú pod zemou, takže odpadá akákoľvek špeciálna údržba. Ďalšou výhodou, ktorú treba dodať, je, že geotermálne tepelné čerpadlá nemajú externý kondenzátor, takže ich prevádzka je úplne tichá.

5.4. Koľko stojí tepelné čerpadlo zem-voda?

Cena tepelného čerpadla zem-voda je vyššia v porovnaní s tepelným čerpadlom vzduch-voda. Pohybuje sa v rozmedzí od 10 000 EUR do 15 000 EUR, bez investícií do rozvodovej siete, podlahového alebo radiátorového kúrenia.

6. Tepelné čerpadlá voda-voda

6.1. Tepelné čerpadlo, ktoré využíva teplo podzemnej vody

Prevádzka tepelného čerpadla voda-voda je založená na princípe využívania teploty podzemnej vody, pričom v zime sa teplo získava zo zeme potrubím uloženým v zemi pod povrchom, vo forme slučkového systému, alebo pomocou hĺbkových sond, ak sa podzemná voda nachádza hlbšie pod povrchom. Na základe takto navrhnutého princípu alebo systému fungovania môže voda cirkulovať potrubím cez slučky v zemi a týmto spôsobom odovzdávať teplo do domu. Voda je pre svoje dobré termodynamické vlastnosti ideálnym riešením pre tepelné čerpadlá. Ďalším dôvodom, prečo je ťažba podzemnej vody jedným z najpoužívanejších spôsobov využívania vodnej energie, je minimálne kolísanie teploty podzemnej vody.

Pred inštaláciou systému tepelného čerpadla voda-voda je potrebné zistiť množstvo faktorov, aby sa zistilo, či je inštalácia takéhoto zariadenia a systému vhodná alebo nie.

6.2. Na používanie podzemných vôd je potrebné povolenie

V prvom rade je potrebné získať vodárenské povolenie na nakladanie s podzemnými vodami, ktoré je podmienené rozborom vody. Prvou podmienkou preto je, aby sa stavba nenachádzala v chránenom území. Na inštaláciu tepelného čerpadla voda-voda sú potrebné rozsiahlejšie zemné a stavebné práce. Je dôležité, aby ste tieto práce nevykonávali sami, ale ich prenechali profesionálom, ktorí majú príslušné znalosti, skúsenosti a samozrejme potrebné stroje a nástroje.

Pri tepelnom čerpadle voda-voda sú potrebné dve studne a výkonné čerpadlo, ktoré čerpá spodnú vodu. Ponorné čerpadlo v sacej studni odoberá teplo z podzemnej vody, a potom vracia ochladenú vodu znovu do podzemnej vody cez vsakovaciu studňu. 

Ďalšou podmienkou je sacia studňa. Pred jej  inštaláciou je potrebná podrobná analýza, ktorá zahŕňa geologický prieskum pôdy a podzemných vôd. Nasávacia studňa slúži na zachytávanie spodnej vody, čo umožňuje prevádzku tepelného čerpadla. Predpokladom správnej činnosti tepelného čerpadla systému voda-voda je umiestnenie sacieho mechanizmu v smere toku podzemnej vody. Týmto spôsobom sa zabráni miešaniu horúcej a studenej vody. Vyhotovenie potrebných vrtov treba nechať na odborníkov. Okrem vyššie uvedených faktorov je určite potrebný vhodný rozmer potrubia, ale nesmieme zabudnúť ani na ponorné čerpadlo, ktoré sa inštaluje do sacej studne.

6.3. Cena tepelného čerpadla voda-voda

Ceny tepelných čerpadiel voda-voda sú porovnateľné s cenami tepelných čerpadiel zem-voda a pohybujú sa v rozmedzí od 10 000 EUR do 15 000 EUR, bez investícií do rozvodovej siete, podlahového alebo radiátorového kúrenia. 

7. Opis tabuliek  

Tabuľky obsahujú zdroje energií s orientačnými hodnotami počiatočných investícií a ročných nákladov na vykurovanie a orientačnú obstarávaciu cenu každého z nich, ako aj porovnanie orientačných ročných nákladov na vykurovanie pre tri príklady budov: staršie budovy postavené po roku 1980 s minimálnym zateplením, novostavby s dobrou izoláciou a nízkoenergetické domy. Počíta sa s vykurovacou plochou 150 m2.

Pripomíname ešte raz: Ceny uvedené v článku a v tabuľkách sú orientačné. Môžu sa meniť v závislosti od rôznych faktorov.