_w1440h400q90.webp)
Dům jako celek: stáří a stavební konstrukce
Základní chybou obvykle bývá zahájit výběr tepelného čerpadla podle reklamy dodavatele, líbivého designu a nebo "co vám doporučí soused". Správným postupem je nejprve porozumět samotnému objektu. Zcela jinak se chová novostavba navržená podle současných energetických standardů a jinak rodinný dům z 80-tých let minulého století bez zateplení, případně historická stavba, kde byl hlavním stavebním materiálem kámen.
Stáří domu samo o sobě jen napovídá, klíčová je ale jeho konstrukce a skutečné tepelné vlastnosti obálky. Masivní zděné domy s těžkými konstrukcemi mají vysokou akumulační schopnost, zatímco lehké montované stavby reagují na změny venkovní i vnitřní teploty mnohem rychleji. Použité stavební materiály, izolace, tloušťky zdiva, skladba střechy, typ oken a dveří, kvalita jejich osazení i míra celkové průvzdušnosti budovy - to vše má přímý vliv na tepelnou ztrátu a tím i na potřebný výkon zdroje tepla.
U budov ve fázi přípravy projektu je situace ideální, protože lze návrh domu a návrh vytápění řešit společně. U již stojících domů je naopak nutné pracovat s původní dokumentací (pokud je k dispozici), která často neodpovídá skutečnému provedení ani pozdějším stavebním úpravám. Osvědčeným postupem je tedy vyhotovení výpočtu tepelné ztráty budovy, dle aktuálního stavu.
Tepelná ztráta objektu: správný výchozí bod
Tepelná ztráta objektu je základním technickým parametrem, bez kterého nelze výkon tepelného čerpadla korektně navrhnout. Přesto se v praxi opakovaně setkáváme s tím, že je její výpočet často nahrazován jen nepřesným odhadem. Správně by měl být výpočet proveden podle platných metodik, s využitím skutečných konstrukčních skladeb a reálně ověřených rozměrů.
Je také důležité zdůraznit, že tepelná ztráta je definována pro tzv. výpočtovou venkovní teplotu, která se v ČR pohybuje typicky mezi −12 a −18 °C v závislosti na lokalitě. Tato teplota se však v současné době objevuje obvykle jen několik málo dní v roce a tím vzniká při návrhu výkonu tepelného čerpadla otázka, zda za těchto sporadicky se vyskytujících podmínek potřebujeme pokrýt plnou tepelnou ztrátu objektu, spolu s případnou potřebou ohřevu teplé vody, pouze samotným výkonem tepelného čerpadla.
Otopná soustava jako klíčový partner tepelného čerpadla
Výkon tepelného čerpadla nelze posuzovat izolovaně, ale vždy ve vazbě na typ otopné soustavy. Podlahové vytápění, moderní deskové a nebo klasické litinové radiátory se chovají odlišně a kladou na zdroj tepla rozdílné nároky.
Podlahové vytápění pracuje s nižšími teplotami topné vody, což je pro tepelné čerpadlo ideální stav. U takových soustav lze dosahovat vysokých hodnot topného faktoru a čerpadlo pracuje efektivně po většinu topné sezóny. Naopak starší litinové radiátorové soustavy obvykle vyžadují vyšší teploty vody pro dosažení tepelné pohody a to zejména při nízkých venkovních teplotách, což vede k poklesu účinnosti a nárůstu spotřeby elektrické energie. Obvykle jsou tímto dotčeny objekty, u kterých se přešlo na vytápění tepelným čerpadlem z plynového kotle, příp. kotle na tuhá paliva, bez odborného vyhodnocení dostatečné dimenze stávajících radiátorů pro provoz s výrazně nižší teplotou topné vody. Tam je na místě uvažovat o výměně radiátorů za moderní deskové s větší teplosměnnou plochou, které dokáží rychleji přenést teplo do interiéru.
Zásadní roli hraje také hydraulické vyvážení soustavy, objem vody v systému a schopnost regulace. Tepelné čerpadlo není výkonný plynový kotel, kterému provoz v kratších cyklech v zásadě nevadí. Pracuje nejlépe při delších provozních cyklech a stabilních podmínkách, což by mu měla otopná soustava umožnit.
Vliv větrání a rekuperace
U moderních domů nelze opomenout vliv řízeného větrání s rekuperací tepla. Rekuperace výrazně snižuje tepelné ztráty nuceným větráním a tím i celkový potřebný výkon zdroje tepla. V dobře navrženém domě může rekuperace snížit tepelnou ztrátu v řádu jednotek kilowatt, ovšem při návrhu je třeba pracovat s reálnou účinností rekuperační jednotky. Platí, že přehnaný optimismus v návrhu se později projeví vyššími provozními náklady nebo nutností častějšího dohřevu.
COP a jeho proměnlivost v průběhu roku
Topný faktor patří k nejčastěji citovaným, ale zároveň i nesprávně chápaným parametrům. COP (Coefficient of Performance), neboli topný faktor, je klíčový ukazatel účinnosti tepelných čerpadel, který udává poměr mezi vyrobeným teplem a spotřebovanou elektřinou: čím vyšší COP, tím účinnější a úspornější je čerpadlo (například COP 4 znamená, že z 1 kW elektřiny získáte 4 kW tepla). Zde je ale třeba zdůraznit, že COP není konstanta, obvykle je udávaná výrobcem ve své maximální výši "až ...", a to může být matoucí. COP je proměnná hodnota závislá především na rozdílu teplot mezi zdrojem tepla (např. venkovním vzduchem) a nastavenou teplotou topné vody. U nejběžnějších tepelných čerpadel vzduch-voda klesá v zimním období COP s klesající venkovní teplotou, což je fyzikální realita, kterou nelze obejít.
Proto je vhodné nevybírat zařízení pouze podle jednoho čísla uvedeného v katalogu. Pro investora je mnohem důležitější sezónní topný faktor SCOP (Seasonal Coefficient of Performance), klíčový ukazatel sezónní účinnosti tepelných čerpadel, který udává průměrný poměr mezi vyrobeným teplem a spotřebovanou elektřinou během celé topné sezóny, zohledňuje skutečné klimatické podmínky a je realističtější než jednobodové měření COP.
Optimální výkon a bivalentní zdroj: klíč k ekonomice provozu
Při návrhu tepelného čerpadla není nezbytné uvažovat, že čerpadlo samo pokryje 100 % veškeré tepelné ztráty objektu v ojedinělých extrémních podmínkách (např. -15 °C), kdy už díky poklesu COP zdaleka nepracuje v optimálním režimu. Spíše je vhodné zaměřit se na předpoklad, aby co nejefektivněji pokrylo většinu potřeby tepla během zbyvající většiny topné sezóny, kdy se venkovní teploty pohybují výrazně výše - během vrcholu zimního období leden / únor v ČR okolo průměru 0 - 2°C.
Při velmi nízkých teplotách (bivalentní bod) se do provozu zapojuje doplňkový bivalentní zdroj tepla – obvykle se jedná o elektrický dohřev (elektrokotel) integrovaný přímo v jednotce tepelného čerpadla a nebo dodávaný jako příslušenství. Může jím být také např. plynový kotel, což je vzhledem k nákladům na občasný provoz ekonomičtější varianta. Vhodně zvolený doplňkový zdroj pak umožňuje použít méně výkonné, a tedy i méně nákladné tepelné čerpadlo, které pracuje efektivně v optimálním režimu po valnou většinu roku a pouze ve špičkách potřeby tepla je nahrazeno např. výkonným plynovým kondenzačním kotlem. Optimální řešení by mělo vycházet z kalkulace rozdílu pořizovacích nákladů a srovnání s náklady na sporadický provoz bivalentního zdroje tepla pouze v extrémních podmínkách. Je třeba také podotknout, že výkonnější tepelné čerpadlo - pokud by se jednalo o systém ON/OFF a nikoli invertor s modulárním řízením výkonu - bude v přechodném období častěji spínat a tedy více namáhat drahý kompresor. Tady platí, že více neznamená vždy lépe.
Shrnuto, výkon potřebný několik málo dní v roce nemusí nezbytně diktovat cenu celé technologie.
Projekt jako celek, nikoli jen výběr stroje
Správná volba tepelného čerpadla je výsledkem komplexního projektového procesu, musí vycházet z výpočtu tepelné ztráty objektu, vlastností otopné soustavy, reálných potřeb požadovaného provozního režimu a v neposlední řadě ekonomických očekávání investora k reálné návratnosti investice. Tepelné čerpadlo nám obvykle neodpustí chyby v návrhu. Naopak, právě u něj se projeví nejdražším způsobem. Kvalitní návrh proto není náklad navíc, ale pojistka proti budoucím problémům, aby tepelné čerpadlo plnilo svou roli moderního, úsporného a komfortního zdroje tepla. A právě zde se láme rozdíl mezi technicky správným řešením a pouhou instalací zařízení.