Výběr vhodného tepelného čerpadla

Když jsem po skončení výstavy Infotherma 2010 hodnotil její průběh, ve svém článku zde uveřejněném, konstatoval jsem beznaděj, se kterou jsem se setkal u zájemců o tepelná čerpadla. Z nabídky téměř 50 firem nebo jednotlivců se bez odborných znalostí skutečně těžce vybíralo.

Protože už delší dobu (od roku 1990) aktivně pracuji v oboru, nasbíral jsem snad dost zkušeností a pokusím se dát doporučení, jak vybírat. Začněme trochou historie.

Nejprve byla na náš trh importována tepelná čerpadla ze zemí, kde již s nimi měli výrobní i provozní zkušenosti. Bylo to ze Švédska, Německa a Rakouska. Později se již začala vyrábět i u nás, začátky byly obtížné, někomu se dařilo, někdo udělal mnoho škod. V podstatě to bylo tak asi 10 dodavatelů na náš trh a převážná většina výrobků byla bezproblémová, jen jejich technická úroveň odpovídala své době.

I když se u nás tepelná čerpadla instalují 20 let, stále je to poměrně nový obor, který se podstatně odlišuje od jiných tepelných zdrojů, na které jsou "topenáři", ať projektanti, tak instalatéři zvyklí. Teprve po vzniku Asociace pro využití tepelných čerpadel se začaly dělat první odborné kursy za účelem správného navrhování, instalování a servisování těchto "chytrých" zařízení.

Když se podíváme do Seznamu výrobků a technologií programu Zelená úsporám, zjistíme, že je tam zapsáno už více než 1 000 tepelných čerpadel různých výrobců, systémů a výkonů, přičemž zcela jistě mezi nimi jsou i parametrové a kvalitativní rozdíly. Skutečně, člověk, který v oboru nepracuje, se v tom nemůže orientovat.

Zásadní výběr je potřeba udělat podle toho, zda podle místních hydrogeologických podmínek bude vhodné zvolit systém země-voda nebo vzduch-voda. Pro systém voda-voda jsou u nás jen velmi omezené možnosti, a proto se na něj nebudeme příliš orientovat.

Jaký systém zvolit, země-voda nebo vzduch-voda?

U tepelných čerpadel systému země-voda, který bývá z hlediska konstrukčního zpravidla bezproblémový, musí každý oprávněný výrobce ze zákona výrobek provést dle příslušných norem. (Neuvažuji o takových výrobcích, které jsou dělány tzv. "na koleně", a které bývají často označované jako "garážové"). Garážovým výrobkům je záhodno se zdaleka vyhnout, protože nikdo neví, jak budou pracovat, co z energetického hlediska ušetří a jak bude zajištěn případný servis. Dá se pochybovat o tom, že výrobky tohoto druhu budou mít dokumenty opravňující je k uvedení na trh a že jsou pro jejich uživatele a okolí bezpečné. Takoví výrobci zpravidla navrhují, že vyrobí tepelné čerpadlo přesně na potřeby konkrétního domu, pak je to ale jen jakýsi prototyp, o jehož parametrech se lze jen dohadovat, ale nic garantovat.

Sériově vyráběná tepelná čerpadla systému země-voda dnes dosahují zpravidla topného faktoru vyššího než 4 (při BO/W35) a jejich kvalita je dána použitými komponenty, regulací apod.

Stěžejní problémy, kterých stále více přibývá, bývají spíše v provedení primárních okruhů (plošných kolektorech nebo termovrtech) než ve vlastních zařízeních. To už je zpravidla záležitostí instalační firmy. Protože provedení primárních okruhů přímo ovlivňuje cenu celkové instalace, snaží se někteří dodavatelé zde "ušetřit", ale to je na naprosto nesprávném místě, protože poddimenzovaný kolektor nebo vrt přímo ovlivňuje dosahované energetické úspory, které se při soustavném podchlazování okolí jímacích trubek stále snižují, až po několika letech se majitel tepelného čerpadla nestačí divit, že platí za spotřebovanou elektrickou energii stále víc, i když se mu dům nezvětšil a ostatní spotřeba se nemění. V odborných kruzích se tomu říká, že se "primár vymrazí" a pak se s tím skoro nedá nic jiného dělat, než dodatečně přidat vrt nebo rozšířit plošný kolektor, což je vždy nepříjemné a stojí to peníze a bohužel si na nikom už nic nevezmete, protože bývá již po záruce!

Velmi záleží na kvalifikovaném návrhu a raději poněkud naddimenzovaném primárním okruhu, aby se předešlo omezení výkonu proti jmenovitým hodnotám tepelného čerpadla.

S tepelnými čerpadly vzduch-voda je to o něčem jiném, než u předchozího systému. Je tomu teprve něco víc než 10 let, kdy se na trhu objevila tepelná čerpadla systému vzduch-voda, která byla schopna pracovat i v teplotách venkovního vzduchu pod bodem mrazu. Do té doby končila se svým provozem kolem venkovní teploty 0°C, takže energetické úspory nízké a celá ekonomika provozu nemožná, u nás prakticky nevyužitelná.

Teprve s využitím kompresorů typu Scrool se situace změnila a s tím souvisel i další poměrné rychlý rozvoj tohoto systému, protože tato tepelná čerpadla už dosahovala toho, že mohla pracovat při teplotách -10 nebo - 15°C, některá dokonce i při -20°C. Tento trend začali prosazovat nejprve němečtí a rakouští výrobci a dosahovali pozoruhodných výsledků, pokud se ekonomiky provozu týče. U nás se také někteří výrobci dali touto cestou a zvládli technologii výroby, přičemž z počátku se jednalo o dělené split jednotky a později i kompaktní řešení.

Navrhnout a zkonstruovat tepelné čerpadlo vzduch-voda, aby spolehlivě odebíralo z venkovního vzduchu tepelnou energii, reagovalo na vznik námrazy na výparníku a tu co nejekonomičtěji odstraňovalo, zvolit vhodné chladivo a kompresor, vyladit chladící okruh a nakonec přenést získanou tepelnou energii do topné vody, to není jen tak, zvlášť když je potřeba s ohledem na ekonomiku provozu dosáhnout co nejvyššího výkonu s co nejnižším elektrickým příkonem, tedy úroveň topného faktoru. Je to o to složitější, že teplota primárního zdroje - venkovního vzduchu - se mění v poměrně širokém rozmezí (od -25°C do + 35°C) a také množství vzdušné vlhkosti se mění, což má přímý vliv na vznik námrazy na výparníku a nutnost jejího odmrazování. Nic není nemožné a různí výrobci se různě s těmito záležitostmi různě vyrovnali. Dá se říci, že vlastně do roku 2006 se vývoj a výroba ubírala tímto směrem.

Pak nastalo období, že si někdo uvědomil, že vlastně klimatizační jednotky, určené pro ochlazování prostorů dokáží do teplot kolem 0°C, a trochu níž v reversním chodu, také ohřívat vzduch a vlastně "topit". Tehdy na náš trh začaly přicházet zařízení, která ve své podstatě byla klimatizačními jednotkami, ke kterým se přidal výměník-kondenzátor na převádění získané tepelné energie ze vzduchu do topné vody a už zde byla nová "tepelná čerpadla".

Mezi odborníky v oboru klimatizační techniky je rozšířen názor, že klimatizační zařízení, snad až na nějaké výjimky, mají životnost 6 až 8 let. Vyrábí se ve velkých sériích a tomu odpovídá i jejich cena, řádově v desetitisícovkách Kč. Konstrukčně nejsou řešena na provoz v nízkých teplotách vzduchu, a proto mívají problémy s odmrazováním výparníků, což má přímý vliv na ekonomický provoz takového tepelného čerpadla a jeho topný faktor. Jsou tedy vhodná především do oblastí, kde venkovní teplota neklesá pod 0°C, což není případ našeho klimatického pásma. Takových zařízení je v posledních asi dvou letech na našem trhu poměrně dost, přičemž jejich uplatnění je jistě vhodné třeba v Itálii nebo na Kypru, ale ne u nás. Zde nastává problém, jak identifikovat nabízené zařízení, zda je nebo není pro naše klima vhodné nebo ne.

Z objektivního hlediska je nutno dodat, že se již na náš trh prosazují i tepelná čerpadla renomovaných výrobců, která se od původních klimajednotek odlišují a jsou schopna jako tepelná čerpadla pracovat i při teplotách blížících se - 20°C se slušným topným faktorem. Jsou to však spíše výjimky. Jak ale poznat, co je skutečně tepelné čerpadlo určené pro topení a ohřev vody a co se jen tak tváří?

Topná křivka

Každý slušný výrobce a jeho obchodní partner by měl mít tak zvané " topné křivky" ke každému tepelnému čerpadlu. Toto je dokument, kterým lze dokladovat, jak dané zařízení - tepelné čerpadlo - se chová za různých provozních podmínek. Speciálně tepelná čerpadla vzduch-voda by měla mít topnou křivku, která znázorňuje závislost tepelného výkonu na venkovní teplotě, příkonu ve vztahu k venkovní teplotě a to co je považováno za charakteristické hodnoty tepelného čerpadla, to jsou topné faktory, opět v závislosti na teplotě venkovního vzduchu.

Je jen velmi málo prodejců tepelných čerpadel, kteří vědí, co to topné křivky jsou, ještě méně je takových, kteří je mají k dispozici.

Dá se věřit, že někteří malí a neznačkoví výrobci je nemají, protože zpracovat topné křivky se musí na základě měření hodnot ve speciálních klimatizačních komorách. V nich lze natavovat teplotu vzduchu v provozním rozsahu tepelného čerpadla, ale nejen to, ale i provádět nastavování vzdušné vlhkosti, jak je tomu za běžných provozních podmínek, aby proběhlo namrzání a odmrazování vlhkosti usazené na výparníku, což má přímý vliv na výsledný topný faktor a ekonomiku provozu. Takto změřené topné křivky, nejlépe v nezávislých specializovaných zkušebnách mají vypovídací schopnost o parametrech vyzkoušeného zařízení. Seriosní výrobci jsou takovými klimatizačními komorami vybaveni, protože je potřebují pro svůj výzkum a vývoj, na základě kterého pak "vylaďují" své výrobky před tím, než je uvedou na trh. U výrobců ve vyspělých zemích EU jsou topné křivky samozřejmostí. Nikdo z nich by si také nedovolil v nich uvést nesprávné hodnoty, protože to se prostě nedělá, a kdyby náhodou to někdo zkusil a přišlo se na to, měl by z "ostudy kabát", že by musel s firmou skončit. To se neomlouvá, je to podvod.

Náš trh je však velmi specifický. To co se prodává jako tepelná čerpadla u nás, to se jen tak někde nevidí. Ano, náš trh v tomto odvětví je poměrně mladý, veřejnost nedostatečně obeznámená a podnikatelů, kteří s vidinou rozvoje instalací tepelných čerpadel a zisků v poslední době značně přibývá a prodávají kdeco, což skutečně třeba v Německu, Rakousku nebo ve Francii neuvidíte.

Frekvenčně řízená tepelná čerpadla

Módním trendem jsou frekvenčně řízená tepelná čerpadla, někdy se jim říká invertory nebo také inventery. Je až s podivem, jaké nepravdivé informace lze od některých prodejců slyšet. Právě pro tak zvanou "převratnou" technologii řízení tepelných čerpadel změnou frekvence napájecího napětí, dosahují prý tato zařízení až o 40% vyšších energetických úspor ve srovnání s klasickými. Ono se to dobře poslouchá, ale není to pravda.

Změnou frekvence se nestane z tepelného čerpadla perpetuum mobile. Když někdo tvrdí, že i při -15°C má toto tepelné čerpadlo stále stejný výkon, což může být pravda, ale nesmí zapomenout sdělit, že si ale tepelné čerpadlo bere pro svůj chod více elektrického proudu a je to stejné jako u klasického tepelného čerpadla, které frekvenčně řízené není a pomáhá si doplňkovým tepelným zdrojem. Zapomíná se totiž na to, že vlastně to s invertorem má s rostoucí frekvencí větší spotřebu a tak to v podstatě vyjde téměř na stejno, ale většinou však mívají frekvenčně řízená, podle měření, horší topný faktor (o životnosti se zatím nic neuvádí).

Jak tedy vybírat?

Především je potřeba zjistit, zda výrobek je bezpečný a vyroben podle příslušných norem. Každý výrobek uváděný na trh musí mít doklad o tom, že splňuje všechny předpisy, což musí doložit výrobce, je-li z EU, nebo dovozce, jedná-li se o výrobky ze zemí mimo EU.

Parametry tepelného čerpadla by měly být samozřejmě deklarovány v oficiálních dokumentech k výrobku, včetně již výše zmíněných topných křivek (to platí nejen pro tepelná čerpadla vzduch-voda, kde je to zvlášť důležité, ale i pro ostatní systémy).

Je velmi užitečné, nechat si předvést tepelné čerpadlo u některého uživatele a zaměřit se na hlučnost, která bývá častým důvodem k nespokojenosti, pokud se zájemce dívá jen na tabulkové hodnoty, které příliš názornosti nedávají.

V žádném případě nekupovat jen tepelné čerpadlo s tím, že to pak někdo nainstaluje. Kdo ponese záruku? Montér, který to nainstaloval? Výrobce nebo dovozce, který je na trhu rok nebo dva? A co potom, když mu jeho byznys nevyjde? Kdo bude dělat servis? Na to vše je třeba dát pozor a zahrnout do smlouvy.

Nepodlehněte lákavé nabídce, když Vám prodejce nabídne tepelné čerpadlo, které má výrazně větší výkon, než Váš dům potřebuje a bude Vám argumentovat tím, že Vám ho dá za stejnou cenu jako to "menší" a že vlastně víc ušetříte za topení. Není to pravda, protože předimenzované tepelné čerpadlo bude mít větší spotřebu a častější starty, což se projeví ve Vašich menších úsporách a zkrácení životnosti kompresoru, takže je to "špatná koupě", i když to na první pohled vypadá lákavě.

Za současné situace je zvýšený zájem, díky programu Zelená úsporám, o tepelná čerpadla. Jsou však pochybnosti o tom, že to co Státní fond životního prostředí uvedl do Seznamu výrobků a technologií, nemá parametry, které byly zapsány do evidenčních listů. Řídit se při výběru tepelného čerpadla tímto seznamem, může být zavádějící.

Snad některé rady uvedené v tomto příspěvku pomohou zájemcům o tepelné čerpadlo, poněkud se orientovat na nepřehledném trhu. Doufám, že ještě v letošním roce bude u nás zavedeno objektivní hodnocení tepelných čerpadel, obdobně, jak je tomu v současné době v některých zemích EU.

Závěrečné doporučení: tepelné čerpadlo není tričko nebo tenisky, které si koupíme a za pár týdnů vyhodíme do smetí, ale mělo by nám dlouhá léta spolehlivě sloužit a šetřit náklady na vytápění a ohřev vody. Zde platí mnohem více než u jiných výrobků již klasická věta: NEJSEM TAK BOHAT, ABYCH SI MOHL DOVOLIT KUPOVAT LEVNÉ VĚCI.

Přeji všem potenciálním zájemcům o tepelná čerpadla šťastnou ruku při výběru.