Účinnost tepelných čerpadel na lokální a globální úrovni
Bude zaveden nový systém energetických štítků, který bude klasifikovat tepelná čerpadla podle míry dosažené sezónní energetické účinnosti vytápění. Metodika energetických štítků je přitom koncipována tak, že umožní vzájemné porovnání tepelných čerpadel s jinými zdroji tepla, které jsou zpravidla možným konkurentem TČ.
Účinnost tepelných čerpadel je v posledních letech předmětem stále intenzivnější diskuze, zvláště z důvodu míry skutečných environmentálních přínosů v podobě snížení spotřeby primární energie na tzv. globální úrovni.
Výrobci tepelných čerpadel uváděných na jednotný trh EU musí respektovat požadavky relevantních technických předpisů a v
rámci „prohlášení o shodě“ svá tepelná čerpadla ověřují, mimo jiné také z pohledu energetické účinnosti. Relevantními evropskými normami pro ověření energetické účinnosti TČ poháněných elektrickým kompresorem byla od roku 1997 norma (ČSN) EN 255-2, kterou v roce 2008 nahradila (ČSN) EN 14511-2.
Dle této normy byli výrobci těchto druhů tepelných čerpadel povinni ověřovat tepelný výkon a COP pro různé stavové podmínky (např. pro tepelná čerpadla vzduch-voda typicky pro podmínky A2/W35, tj. teplotu venkovního vzduchu +2 °C a výstupní teplotu vody opouštějící kondenzátor +35 °C) a v technických listech ji pak u modelů uvádět.
Protože výrobci své výrobky mohli ověřovat ve svých laboratořích2 praxe ukázala, že deklarované parametry byly často nadhodnocovány, rozhodla se Evropská asociace tepelných čerpadel (EHPA) zavést, asi před deseti lety dobrovolný systém hodnocení a certifikace v nezávislých akreditovaných testovacích centrech akreditovaných EHPA3.
Certifikační systém je určen pro TČ s elektrickým kompresorem pro vytápění případně i přípravu teplé vody do jmenovitého tepelného výkonu 100 kW využívající jako primární zdroj tepla vzduch, zem nebo vodu, a to v různém provedení (teplo předáváno vodě nebo vzduchu, samostatně jsou řešeny případy TČ s přímým výparem).
Asociace vydala pro jednotlivé typy tepelných čerpadel jednotné metodiky testování, přičemž tyto metodiky obsahují i předepsanou podobu zprávy o výsledcích testování. Asociace definuje určité minimální energetické účinnosti sledované parametrem COP pro zvolené stavové podmínky (např. pro TČ vzduch-voda je jím pro A2/W35 min. hodnota COP 3,1).
Pokud model TČ této úrovně dosáhne a jeho výrobce splňuje další požadovaná kritéria4, národní komise může výrobci pro tento model udělit certifikátem osvědčení, které ho opravňuje používat značku kvality European Quality Label for Heat Pumps.
Doposud se do systému certifikace EHPA zapojilo celkem 11 zemí a to včetně ČR. V tuzemsku je garantem přidělování značky
kvality Asociace pro využití tepelných čerpadel (složení pracovní komise kvality bylo v roce 2010 schválené EHPA) a
současně je k ověřování konkrétních modelů TČ dle tohoto certifikačního systému akreditován Strojírenský zkušební ústav, s. p., v Brně.
Díky této aktivitě iniciované odpovědnými výrobci tak evropští zákazníci dostávají cennou informaci, že modely tepelných čerpadel dosahují takových vlastností, jaké jim výrobci v technické specifikaci přisuzují, a že si vybírají produkt, pro který má prodejce odpovídající servisní zázemí.
Význam objektivní deklarace energetické účinnosti tepelných čerpadel výrobci od roku 2015 bude dále posílen novou evropskou legislativou.
Ta odstraní dva další podstatné nedostatky, které se zatím vyskytovaly ve vztahu k hodnocení energetické účinnosti TČ. Jednak výrobci budou muset nově ověřovat účinnost TČ za podmínek simulujících reálnou topnou sezónu včetně splnění minimálních hodnot a dále bude sezónní účinnost vytápění u TČ hodnocena v poměru ke spotřebované primární energii. To znamená, že pokud TČ využívá elektřinu, bude její spotřeba násobena stanoveným faktorem (pro celou EU jím je 2,5) zohledňujícím účinnost její výroby a distribuce elektrizační soustavou k odběrateli. Navíc hodnota sezónní účinnosti vytápění bude integrovat případné využití jiného zdroje tepla v nejchladnějších dnech (zpravidla elektrokotle) a spotřebu elektřiny TČ, když nebude právě v provozu (přesně je specifikován počet hodin v roce ve stavu stand-by a v útlumovém režimu).
Souběžně s tím bude zaveden systém energetických štítků, který bude klasifikovat tepelná čerpadla podle míry dosažené sezónní energetické účinnosti vytápění (označována jako ηs). Metodika energetických štítků je přitom koncipována tak, že umožní vzájemné porovnání tepelných čerpadel s jinými zdroji tepla, které jsou zpravidla možným konkurentem TČ: spalovací zdroje na plynná a kapalná paliva a jejich možné kombinace se solárními termickými systémy, dále kogenerační jednotky na tato paliva a zdroje tepla využívající elektřinu, tedy elektrokotle. Fakticky to bude znamenat, že pouze tepelná čerpadla a kogenerační jednotky budou moci dosahovat nejvyšších účinností vytápění označovaných energetickými třídami A+, A++ případně A+++.
Stanovení sezónní účinnosti vytápění a jejích minimálních hodnot
Pro tepelná čerpadla bude sezónní účinnost vytápění určována následujícími vztahy:
CC je faktor vyjadřující účinnost výroby a distribuce elektřiny, který má pro účel tohoto Nařízení hodnotu 2,5 (tj. účinnost 40%) uvažovanou jednotně pro všechny členské země5.
SCOP je sezónní topný faktor, který se určí jako podíl celkové spotřeby elektřiny za topné období a množství vyrobeného tepla. Spotřeba elektřiny se určí jako součet spotřeb pro jednotlivé dílčí teplotní intervaly s krokem 1°C s uvážením jejich trvání (podle přílohy Nařízení), dílčího tepelného výkonu pro vytápění a odpovídajících topných faktorů daného TČ při těchto podmínkách, se započítáním spotřeby případného přídavného zdroje (zpravidla elektrokotle) pro krytí potřeby v zimní špičce. Vedle spotřeby jednotky v aktivním režimu je třeba započíst i spotřebu režimu s vypnutým stavem termostatu, pohotovostním režimu, vypnutém stavu a režimu zahřívání skříně kompresoru (Nařízení v příloze definuje četnosti těchto stavů).
SPER je faktor spotřeby energie palivového TČ, který je podílem spotřeby energie za topnou sezónu a vyrobeného tepla. Spotřeba energie zahrnuje energii v palivu na úrovni spalného tepla a pomocnou elektrickou energii vynásobenou faktorem CC. Celkovou spotřebu energie je obdobně třeba rovněž stanovit výpočtem po jednotlivých teplotních intervalech.
ΣF(i) jsou korekce účinnosti zohledňující záporné příspěvky soupravy TČ a regulátoru teploty a případného solárního zařízení; pro TČ (bez solárního zařízení) je F(1) = 3%, v případě TČ země/voda je dále třeba započíst F(2)= 5% (na pohon cirkulačního čerpadla zemního kolektoru). Od 26. 9. 2015 musí být sezónní účinnost vytápění TČ nově uváděných na trh nejméně 100 % (resp. 115 % pro nízkoteplotní TČ6 ) a od 26. 9. 2017 nejméně 110 % (resp. 125 % pro nízkoteplotní TČ).
Použité odkazy:
2) Výjimkou byli tuzemští výrobci TČ, pro které platí národní legislativa vyžadující, aby jejich
výrobky byly ověřovány třetí stranou (viz Nařízení vlády č. 163/2002 Sb., kterým se stanoví technické požadavky na vybrané stavební výrobky, ve znění nařízení vlády č. 312/2005 Sb).
3) Viz www.ehpa.org/ehpa-quality-label/
4) Patří k nim dále, že výrobce (i) disponuje v dané zemi prodejní a distribuční sítí a autorizovaným servisem, že zákazníkovi spolu s TČ dodá (ii) provozní dokumenty v národním jazyce země, kde je tepelné čerpadlo distribuováno, (iii) že nabízený servis umožňuje 24hodinovou reakční dobu na řešení stížnosti spotřebitelů a
(iv) bude poskytována minimálně dvouletá plná záruka, která musí obsahovat prohlášení o tom, že na tepelné čerpadlo budou náhradní díly k dispozici po dobu nejméně deseti let. Ve zprávě o výsledcích testování pak rovněž musí být kromě výkonových charakteristik a COP rovněž uveden hluk způsobovaný chodem TČ.
5) Pro TČ instalovaná v
ČR je tato hodnota relativně velmi příznivá, protože průměrná brutto elektrická účinnost systémových elektráren v
zemi pracující v režimu monovýroby elektřiny činí cca 36 % (podíl na celkové výrobě více než 75 %) a
elektrická účinnost elektráren současně vyrábějících užitečné teplo činí cca 46 % (po odečtu přínosů KVET). Za
těchto podmínek by „národní“ hodnota Ƞ činila necelých 39 % a při zohlednění vlastní spotřeby elektřiny elektrárnami (v ČR se pohybuje v
průměru na úrovni cca 7 %) a ztrát v přenosové a distribuční soustavě (rovněž v ČR v posledních letech na úrovni cca 7 % užitečné spotřeby elektřiny netto) pak hodnota CC pro ČR činila cca 3, tj. přibližně o 20 % více.
6) „Nízkoteplotním tepelným čerpadlem“ se rozumí ohřívač pro vytápění vnitřních prostorů s
tepelným čerpadlem, který je konkrétně navržen pro nízkoteplotní aplikaci a který není schopen za referenčních návrhových podmínek pro průměrné klima při vstupní teplotě udávané suchým (vlhkým) teploměrem -7°C (-8°C) dodávat vodu k
vytápění o výstupní teplotě 52°C. „Nízkoteplotní aplikací“ se rozumí aplikace, při které daný ohřívač pro vytápění vnitřních prostorů s tepelným čerpadlem poskytuje deklarovaný topný výkon při výstupní teplotě vnitřního výměníku tepla dosahující 35°C.
„Středněteplotní aplikací“ se rozumí aplikace, při které daný ohřívač pro vytápění vnitřních prostorů s tepelným ohřívačem s
tepelným čerpadlem poskytuje deklarovaný topný výkon při výstupní teplotě vnitřního výměníku tepla dosahující 55 °C.
Článek popisuje posun v hodnocení účinnosti tepelných čerpadel. Dosud probíhalo srovnání účinnosti dle normy ČSN EN 14511-2, ze které vychází Evropská asociace tepelných čerpadel (EHPA) pro udělení značky kvality. Certifikace dle systému EHPA (European Quality Label for Heat Pump) požaduje změření parametrů tepelného čerpadla v akreditované zkušebně pro jedny konkrétní parametry tepelného čerpadla (např. A2/W35). Od 26. září 2015 bude dle nařízení Evropské komise 811/2013 až 814/2013 nutno opatřit tepelná čerpadla energetickými štítky. Na štítku je uvedena třída sezónní energetické účinnosti, která vyplývá z podmínek stanovených pro reálnou topnou sezónu.