Výhody elektrického vytápění

Elektrické vytápění je založené na vzniku tepelné energie přeměnou z elektrické energie průtokem elektrického proudu materiálem s potřebným elektrickým odporem. Takto vzniklá tepelná energie se na památku jejího objevitele (anglický fyzik James Prescott Joule) nazývá Jouleovo teplo. Joule tento jev zkoumal kolem roku 1840. Méně často se využívá tepelná energie vznikající vznikající průchodem elektrického proudu přímo vodou v tzv. elektrodových kotlích.

Elektrickou energii ke své činnosti potřebují i elektrická kompresorová tepelná čerpadla. Na jejich problematiku je na TZB-info zaměřena oblast Tepelná čerpadla.

Přednosti elektrického vytápění je možné rozdělit na:

• přednosti konstrukční a instalační
• přednosti regulační
• přednosti ekonomické
• přednosti ekologické

Přednosti konstrukční a instalační

Pokud se přeměna elektrické energie na tepelnou se odehrává uvnitř vhodného materiálu, není spojena se spalováním paliva, pohybem konstrukčních prvků. Vzniklé teplo je z daného materiálu přímo předáváno do vytápěného prostoru sáláním a konvekcí, tedy přirozeným způsobem bez potřeby teplo nějak rozvádět, distribuovat. Podíly tepla vysálaného nebo předaného konvekcí závisí na konstrukci topidla, na jeho pracovní teplotě, na umístění v místnosti.

Obr. Příklad elektrického stropního vytápění (Zdroj: Fenix Group)

Obr. Příklad konvektoru (TAC1-0, FENIX GROUP)

V případě topidla využívajícího i konvekci může být přidán ventilátor, který zrychlí pohyb vzduchu okolo pracovní části topidla, a urychlí se i prohřátí vzduchu ve vytápěné místnosti. Podobně pracují i elektrické ohřívače vzduchu ve větracích zařízeních.

Obr. Příklad konstrukce podlahového elektrického vytápění (Zdroj: Raychem)

Pokud je konstrukce topidla přizpůsobena vlastnostem prostoru, tzn. například obytné místnost, koupelně s vlhkým prostředím případně až stříkající vodou, venkovním podmínkám, stačí k topidlu přivést elektrickou energii vhodně dimenzovaným elektrickým kabelem přes jistič o potřebném rozsahu, případně doplněným proudovým chráničem. Topidla menších výkonů do cca 2,3 kW lze napojit na běžnou elektrickou zásuvku.

Pokud je zdrojem tepla elektrický kotel založený na Jouleovu teplu vznikajícím tokem elektrického proudu odporovým vodičem nebo vodou mezi elektrodami (elektrodové kotle), pak vzniklé teplo musí do vytápěného prostoru přenášet teplonosná látka – otopná voda a následně až z ní je teplo předáváno do vytápěného prostoru.

Vytápění elektřinou nevyžaduje odvod spalin, nákup paliva a manipulaci s ním, případnou likvidaci popelu, pravidelné kontroly a revize elektro se provádí jen před uvedením do provozu, je zásadní podmínkou pro získání příznivé ceny elektřiny.

Elektrické vytápění má využití i v exteriéru, zejména pro ochranu okapů a svodů vody ze střech proti zamrznutí, rychlé odtátí námrazy na šikmých vjezdech do garáží atp.

Obr. Příklad využití elektrického vytápění pro odtátí sněhu z příjezdové cesty (Zdroj: V-systém elektro s.r.o.)

Přednosti regulační

Velmi jednoduchá a rychlá je regulace tepelného výkonu zapnutím nebo vypnutím přívodu elektrického proudu (on-off). U jednoduchých topidel se provádí zapnutím nebo vypnutím spínače. Velmi často se jednoduchá regulace vytápění řešila pomocí spínače spojeného s funkcí termostatu, který je založen na různé teplotní roztažnosti dvou pružných kovových proužků z různých kovů spojených na jednom konci. Při vyšší okolní teplotě se tyto proužky překlopí na jednu stranu a svým kontaktem na spojeném konci rozpojí elektrický obvod napájení topidla. Po poklesu teploty se překlopí na druhou stranu, obvod spojí a topidlo opět začne vytápět. V současnosti se stále více uplatňuje elektronické řešení spínání, které umožňuje si naprogramovat časové intervaly během dne, kdy má topidlo udržovat v místnosti komfortní tepelnou pohodu a intervaly, kdy postačuje úsporná teplota nižší.

Vzhledem k tepelné setrvačnosti vytápěných prostorů je regulace on-off přijatelná a nepůsobí problémy. Pokročilé regulátory zvyšují frekvenci těchto on-off procesů nebo jsou schopné i různě modifikovat doby trvání vypnutí a sepnutí, také s ohledem na tepelně akumulační vlastnosti vytápěného prostoru a některé pro svoji činnost využívají i bezdrátově dostupné informace o budoucím vývoji počasí. Výsledkem je stabilní tepelný komfort bez přetápění a maximální úspora elektrické energie.

Specifický je segment sálavých topidel s vysokým poměrem výkonu k jejich účinné ploše. U nich jsou i krátké doby vypnutí, vzhledem k prakticky okamžitému výpadku sálavého zdroje tepla citelné. Proto je regulace jejich výkonu on-off s dlouhými dobami mezi vypnutím a následným sepnutím nežádoucí. Buď se tedy pro daný účel vybere topidlo s výkonem tak, aby byl co nejblíže optimálnímu nebo je nutné zvolit regulaci umožňují plynule snižovat výkon omezováním procházejícího elektrického proudu.

Obr. Příklad vysokoteplotního sálavého elektrického topidla doplněného ventilátorem pro rychlejší prohřátí místnosti. Jeho výkon lze stupňovitě regulovat podle činnosti jedné, dvou nebo tří topných tyčí (Zdroj: archiv autora)

S ohledem na dvoutarifní odběrové sazby na elektrickou energii je nutné zmínit „hromadné dálkové ovládání“ HDO. Jedná se o signál, který dodavatel elektřiny v pro něj potřebných okamžicích, ale v souladu s podmínkami dodávky elektřiny, vysílá po vodičích rozvodné sítě. Pro dvoutarifový odběr elektřiny se instaluje u elektroměru přijímač signálu HDO. Ten zajišťuje jak přepínání elektroměru do příslušné cenové úrovně, tak blokování spotřebičů pro vytápění odpojením jejich napájecích obvodů (kabelů) od zdroje elektřiny do doby, než přijde signál pro jejich opětné připojení. Jedná se o regulační zásah ze strany dodavatele elektřiny a při volbě elektrického vytápění je nutné s ním počítat. Přijímačem HDO může být vybaveno i topidlo, kotel.

Přednosti ekonomické

Obr. Příklad akumulačních kamen (SHF-3000, Stiebel Eltron)

Z porovnání investičních pořizovacích cen různých druhů vytápění vychází elektrické přímotopné vytápění (elektrická energie se mění na teplo ve vytápěném prostoru) jako velmi výhodné. V cenové úrovni roku 2022 lze přibližně hovořit o cca 3 000 až 4 000 Kč na místnost v rodinném domě včetně rozvodů elektřiny, pokud se použijí konstrukčně jednoduché elektrické konvektory, olejové radiátory. V případě elektrických akumulačních kamen lze uvažovat s pořizovací cenou okolo 13 až 18 tisíc Kč na místnost.

Investičně dražší mohou být sofistikovanější systémy, například velkoplošné elektrické podlahové nebo stropní vytápění. Cena designově řešených topidel, například elektrických sálavých otopných těles ze skla, keramiky nebo i leštěného přírodního kamene odpovídá použitému materiálu.

S omezením pouze na zdroj tepla je elektrický teplovodní kotel cenově rovněž výhodnější než kotel plynový, kotel na pevná paliva nebo tepelné čerpadlo.

Přednosti ekologické

Zásadní výhodou elektrického vytápění je to, že v místě jeho využití nevznikají žádné emise, které by poškozovaly ovzduší. Tato výhoda zůstává zachována v komplexním pojetí zahrnujícím i výrobu a distribuci elektřiny, pokud probíhá bezemisně nebo téměř bezemisně. To je v jaderných, vodních a větrných elektrárnách, elektrárnách využívajících biometan z odpadů a fotovoltaických. Právě ty poslední uvedené, fotovoltaické, mají na území ČR největší potenciál růstu i v malých výkonech, na střechách domů. Využití pro vytápění a přípravu teplé vody přináší možnost přenesení během dne získané elektrické energie přes akumulační zásobníky do noci.

V širším smyslu je ekologie elektrického vytápění závislá na národním mixu výroby elektrické energie (uhlí, plyn, jádro, voda, vítr, sluneční záření), který se legislativně promítá do požadavků kladených na energetickou náročnost budov, na podíl využití obnovitelných zdrojů energie.

U novostaveb podmiňuje možnost využití elektrického vytápění požadavek na legislativou daný podíl využití obnovitelných zdrojů energie. Od 1. 9. 2020 je účinná vyhláška č. 264/2020 Sb., o energetické náročnosti budov, aktuálně s podmínkami platnými od 1. ledna 2022. Orientačně si lze udělat představu o splnění podmínek podle pomůcky zmíněné v článku Jaká kombinace OZE pomůže splnit legislativu pro rodinné domy s elektrickým vytápěním?