_w1440h400q90.webp)
Dům jako celek: stáří, konstrukce a stavební fyzika
Základní chybou obvykle bývá začít s výběrem tepelného čerpadla například podle designu nebo značky. Správný postup je opačný – nejprve je nutné porozumět samotnému objektu. Zcela jinak se chová novostavba navržená podle současných energetických standardů a jinak rodinný dům z 80-tých let minulého století, případně mnohem starší zděná stavba bez zateplení.
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 teploty velmi rychle. Použité stavební materiály, tloušťky zdiva, skladba střechy, typ oken, kvalita jejich osazení i míra průvzdušnosti budovy - to vše má přímý vliv na tepelnou ztrátu a tím i na potřebný výkon zdroje tepla.
U objektů ve fázi projektu je situace ideální, protože lze návrh domu a návrh vytápění řešit společně. U již stojících domů je naopak nutné pracovat s realitou, nikoli s původní dokumentací, která často neodpovídá skutečnému provedení ani pozdějším stavebním úpravám.
Tepelná ztráta objektu: jediný správný výchozí bod
Tepelná ztráta objektu je základním technickým parametrem, bez kterého nelze výkon tepelného čerpadla korektně navrhnout. Přesto se v praxi stále setkáváme s tím, že je nahrazována odhadem, zkušeností nebo „pocitem“. Správně by měla být stanovena výpočtem podle platných metodik, ideálně s využitím skutečných konstrukčních skladeb a reálně ověřených rozměrů.
Je 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 však v současné době oteplování planety nastává obvykle jen několik dní v roce. Právě zde vzniká jeden z omylů při návrhu tepelného čerpadla – snaha pokrýt plnou tepelnou ztrátu objektu pouze tepelným čerpadlem i za těchto extrémních podmínek.
Otopná soustava jako klíčový partner tepelného čerpadla
Výkon tepelného čerpadla nelze posuzovat izolovaně, ale vždy ve vazbě na typ otopné soustavy. Podlahové vytápění, nízkoteplotní radiátory a klasické radiátorové soustavy se chovají zcela 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 radiátorové soustavy často vyžadují vyšší teploty vody pro dosažení tepelné pohody, zejména při nízkých venkovních teplotách, což vede k poklesu účinnosti a nárůstu spotřeby elektrické energie.
Zásadní roli hraje také hydraulické vyvážení soustavy, objem vody v systému a schopnost regulace. Tepelné čerpadlo není „výkonný plynový kotel“, který lze dlouhodobě zapínat a vypínat bez následků. Pracuje nejlépe při dlouhých provozních cyklech a stabilních podmínkách, což musí otopná soustava umožnit.
Vliv větrání a rekuperace na potřebný výkon
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 o jednotky kilowatt, což má přímý dopad na volbu výkonu tepelného čerpadla.
Zde je však nutné pracovat s reálnou účinností rekuperační jednotky, nikoli s laboratorními hodnotami. Opět platí, že přehnaný optimismus v návrhu se později projeví vyššími provozními náklady nebo nutností častého dohřevu.
COP a jeho proměnlivost v průběhu roku
Topný faktor COP patří k nejčastěji citovaným, ale zároveň nejméně správně 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. COP ale není konstanta, obvykle udávaná výrobcem ve své maximální výši "až ...". Je to proměnná hodnota závislá především na rozdílu teplot mezi zdrojem tepla (např. venkovním vzduchem) a topnou vodou. U vzduchových tepelných čerpadel klesá COP s klesající venkovní teplotou, což je fyzikální realita, kterou nelze obejít.
Proto nemá smysl porovnávat 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. Právě zde se ukazuje, že správně navržené, mírně poddimenzované tepelné čerpadlo v kombinaci s vhodným bivalentním zdrojem obvykle dosahuje lepších ročních výsledků než předimenzovaný stroj.
Optimální výkon a bivalentní bod: klíč k ekonomice
Jedním z nejdůležitějších rozhodnutí při návrhu je volba optimálního výkonu tepelného čerpadla. Nejde o to, aby čerpadlo samo pokrylo 100 % veškeré tepelné ztráty při −15 °C. Jde o to, aby pokrylo většinu potřeby tepla během topné sezóny, kdy se venkovní teploty pohybují výrazně výše, behěm zimy v průměru okolo 0 - 2°C.
Bivalentní bod je teplota, při které se do provozu zapojuje doplňkový zdroj tepla – obvykle elektrický dohřev, nebo lépe plynový kotel. A tento vhodně zvolený doplňkový zdroj tepla spolu s nastavením bivalentního bodu umožňuje použít menší, levnější tepelné čerpadlo, které pracuje efektivně v optimálním režimu po většinu roku. Výrazně dražší „předimenzované“ řešení se ekonomicky ve srovnání s náklady na zřídkavý provoz bivalentního zdroje v extrémníchch podmínkách nevyplatí.
Shrnuto, výkon potřebný několik málo dní v roce by neměl diktovat cenu celé technologie.
Projekt jako celek, nikoli jen výběr stroje
Správná volba výkonu tepelného čerpadla je výsledkem komplexního projektového procesu, nikoli rychlého rozhodnutí. Musí vycházet z kvalitního výpočtu tepelné ztráty, znalosti otopné soustavy, reálného provozního režimu domu a ekonomických očekávání investora.
Tepelné čerpadlo není zázračné zařízení, které odpustí chyby v návrhu. Naopak – právě u něj se chyby projeví nejdražším způsobem. Kvalitní projekt proto není náklad navíc, ale pojistka proti budoucím problémům.
Pokud má tepelné čerpadlo plnit svou roli moderního, úsporného a komfortního zdroje tepla, musí být navrženo s respektem k fyzice, klimatickým podmínkám a skutečnému provozu domu. A právě zde se láme rozdíl mezi technicky správným řešením a pouhou instalací zařízení.