Tepelné čerpadlo. Jak funguje a jak vybrat to nejlepší?

Tepelná čerpadla se stávají stále populárnější volbou pro vytápění domácností v České republice. Tento trend umocnila energetická krize od roku 2021, kdy je velké množství odběratelů energií nuceno změnit své energetické návyky a technologie, které pro vytápění, vaření, svícení a tak dále využívají. Tento článek se zaměřuje na to, jak tepelná čerpadla fungují, jaké existují typy tepelných čerpadel. 

Jak tepelná čerpadla fungují?

Tepelná čerpadla jsou zařízení, která využívají obnovitelné zdroje k přeměně na energii. Díky tepelnému čerpadlu se tak domácnost stává mnohem více soběstačnou, jelikož pro dodání 100 % tepelné energie je zapotřebí dodat jen 25 % až 50 % elektřiny.

Celý systém funguje na principu termodynamiky, která umožňuje tepelnému čerpadlu absorbovat teplo z vnějšího prostředí (venkovní vzduch, povrchová či podzemní voda, země) a přenášet ho ve větší intenzitě do jiného. Základní složkou je chladicí médium, které cyklicky prochází procesem stlačení a rozpínání, což mu umožňuje absorbovat a uvolňovat teplo. Zjednodušeně, tepelné čerpadlo pracuje na opačném principu než lednice, která odebírá teplo ze svého nitra a toto teplo pak vyzáří do svého okolí. Tepelné čerpadlo odebírá nikoliv teplo, ale tepelnou energii a pomocí výparníku, kompresoru a kondenzátoru dostává teplý vzduch nebo vodu do topného systému.

Možná vás napadne, jak je možné, že lze odebrat teplo i ze vzduchu, který má teplotu hluboko pod nulou? Je to právě díky tomu, že se pomocí tepelného čerpadla ještě více ochladí, a teplo je tak z chladného vzduchu odebráno. Čerpadlo takto bez vedlejšího zdroje topí i v případě, že je venkovní teplota -10°C.

• Existuje několik různých typů tepelných čerpadel podle toho, jaký zdroj využívají:
  Vzduch-voda: Tato čerpadla využívají teplo z okolního vzduchu a přenášejí ho do vody, která následně může sloužit k vytápění domu a ohřevu teplé vody. Pro rozhodnutí, jaký výkon by tepelné čerpadlo mělo mít, hrají důležitou roli tepelné ztráty domu.
• Voda-voda: Čerpadla odebírají teplo z podzemní vody nebo z blízkého vodního zdroje a přemisťují ho do topného systému domu. K jeho instalaci je ale nutný hlubinný vrt v hloubce 100 až 150 metrů. V případě instalace do 20 kW je administrativa jednoduchá, u větší instalace budete potřebovat územní rozhodnutí, stavební povolení (mimo jiné i rozhodnutí báňského úřadu) a povolení k nakládání s podzemními vodami. Toto čerpadlo se tak hodí pro oblasti s dostatečnou podzemní vodou.
• Země-voda: Tepelná čerpadla tohoto typu získávají teplo z podzemí (země) a přenášejí ho do vody pro vytápění. Vrt může být hluboký 100 až 150 metrů. Pro instalaci takového tepelného čerpadla je nutný větší pozemek pro uložení plošných kolektorů. Nad nimi také nesmí být vysazeny žádné stromy. Toto čerpadlo je výhodné pro nové domy, protože čím větší tepelné ztráty nemovitosti, tím větší plochu je nutné pro kolektory využít. Jedná se o výrazně efektivnější a energeticky úspornější čerpadlo, nevýhodou je však výrazně vyšší vstupní investice.
• Vzduch-vzduch: Tato čerpadla odebírají teplo z okolního vzduchu a přenášejí ho do vnitřního prostoru domu. Jsou vhodná pro méně náročné klimatické podmínky.

Jak vybrat to nejlepší tepelné čerpadlo?

Správný výběr tepelného čerpadla pro vaši nemovitost je klíčový. Ne každý typ se hodí do všech podmínek. Záleží totiž na oblasti, ve které se nemovitost nachází, na podobě pozemku, ale i samotné stavbě.

Při výběru tepelného čerpadla je důležité zvážit několik faktorů:

• Klimatické podmínky: Tepelná čerpadla vzduch-vzduch jsou vhodná pro místa s mírným klimatem, zatímco vzduch-voda nebo země-voda jsou lepší volbou pro oblasti s klimatem chladnějším.
• Velikost domu: Velikost vašeho domu ovlivní výkon tepelného čerpadla, které potřebujete. Menší domy mohou vyžadovat menší čerpadla. Vždy platí, že se nemovitost nejdříve zatepluje, až poté se umisťuje tepelné čerpadlo.
• Energetická účinnost: Sledujte energetickou účinnost tepelného čerpadla. Čerpadla s vyšším tzv. COP (Coefficient of Performance) jsou energeticky úspornější a mohou vám ušetřit peníze za provoz. Čím vyšší je tento faktor (obvykle se pohybuje mezi 2,5 a 5), tím je čerpadlo účinnější a ekonomičtější. Topný faktor SCOP představuje průměrný topný faktor tepelného čerpadla za celou topnou sezónu, což umožňuje jeho správné dimenzování. Hodnota SCOP zohledňuje variace venkovních teplot během sezóny, ale nebere v úvahu extrémní teplotní podmínky, aby se předešlo zbytečnému předimenzování tepelného čerpadla.

Napojení na topení

Výhodou současných tepelných čerpadel je, že mohou být integrována do stávajícího topného systému. Díky tomu se tepelné čerpadlo stává skvělým řešením i pro starší domy, které už například k vytápění používají plynový kotel. Vždy záleží, jak je tepelné čerpadlo dimenzováno, v některých případech ho bude třeba doplnit bivaletním zdrojem, například elektrokotlem v případě, že teplota venku klesne pod určitou hranici.

Tepelné čerpadlo jde zapojit do starého topného systému jen za určitých podmínek, je nutné se poradit s odborníkem. Správně navržené tepelné čerpadlo ze strany odborníka dokáže výrazně snížit náklady na vytápění. Proto se vždy zajímejte o stabilitu a referenci dané společnosti. Nabídka na tepelné čerpadlo by neměla být vypracována „od stolu“, ale až po analýze vaší nemovitosti a tepelných a energetických potřeb. 

 Cena a financování tepelného čerpadla

Nevýhodou je cena samotného čerpadla, která není zrovna nízká a mnoho zájemců odradí. Využít lze alespoň zpětné proplacení ze státní dotace Nová zelená úsporám. Může jít o částku do 100 000 Kč, ačkoliv pokryje maximálně 50 % nákladů na pořízení a instalaci tepelného čerpadla.

Návratnost investice se odvíjí zejména od toho, jaký jste si vybrali typ čerpadla, jaký má výkon a jak náročná byla jeho instalace. Díky úsporám na nákladech za energie a využití státních dotačních programů je obvyklá doba návratnosti 8 až 10 let. Tepelné čerpadlo se vyznačuje dlouhou životností. Volba konkrétního zdroje energie před přechodem na tepelné čerpadlo hraje klíčovou roli. Například při přechodu z tuhých paliv, jako je uhlí, se uživatelům naskýtají výhody v podobě většího pohodlí, úspory času a přechodu na čistší a ekologičtější provoz. V takovém případě může být ekonomická návratnost považována za méně důležitý faktor.
 

Výhody rekuperace

Kombinace tepelného čerpadla a rekuperace může být důležitou součástí celkového vytápěcího systému. Rekuperace zahrnuje zpětné získávání zbytkového, tzv. odpadního tepla ze vzduchu nebo vody, která opouští váš dům. Tato technologie může ještě výrazněji snížit náklady na vytápění a zlepšit celkovou energetickou účinnost domu.

Rekuperace může při zbytkové teplotě 50 °C dodat teplou vodu ohřátou na 60–120 °C. Čím nižší je pak rozdíl mezi teplotou zbytkového tepla a vody v otopné soustavě, tím je rekuperace výhodnější.

Tepelná čerpadla jsou stále atraktivnější volbou pro domácnosti v České republice, a to z důvodu jejich energetické účinnosti a ohleduplnosti k životnímu prostředí. Při výběru tepelného čerpadla je důležité zvážit různé typy čerpadel, klimatické podmínky, velikost domu a energetickou účinnost.