Tepelná čerpadla do staršího nebo rekonstruovaného domu
Standardní nebo vysokoteplotní tepelné čerpadlo vzduch-voda?
Tepelná čerpadla představují v rámci svého trhu rozsáhlý komplex technologií a značek. Při výběru tepelného čerpadla se zákazník dostává do situace, kdy má několik nabídek s různým technickým řešením, které není snadné porovnat a vybrat nejvhodnější technologii. V tomto článku si ověříme, zda jsou vhodná tepelná čerpadla také do staršího domu.
Abychom tak mohli učinit, musíme si nejprve odpovědět na následující otázky:
- Je montáž tepelného čerpadla do staršího domu pro vlastníka nemovitosti zajímavá?
- Je nutné do staršího/rekonstruovaného domu instalovat vysokoteplotní tepelné čerpadlo?
- Jaký je rozdíl mezi standardním a vysokoteplotním tepelným čerpadlem?
1. Je montáž tepelného čerpadla do staršího domu pro vlastníka nemovitosti zajímavá?
S velikostí tepelné ztráty domu úzce souvisí výše investice do tepelného čerpadla, ale i návratnost této investice. Čím je tepelná ztráta vyšší, tím se provozem tepelného čerpadla dosahuje větších úspor. Pro názornost uvádím dva příklady.
Dům A má tepelnou ztrátu 6 kW. Tepelné čerpadlo je využíváno pro ohřev teplé užitkové vody (TUV) pro 4 osoby. Průměrná požadovaná teplota v domě je 21 °C. Teplotní spád otopné soustavy je 55/45 °C (pro systém s radiátory). Dům se nachází v Praze.
Dům B má tepelnou ztrátu 12 kW. Tepelné čerpadlo je taktéž využíváno pro ohřev teplé užitkové vody (TUV) pro 4 osoby s průměrnou požadovanou teplotou v domě 21 °C. Teplotní spád otopné soustavy je 55/45 °C. Dům se také nachází v Praze.
Roční náklady na vytápění a ohřev TUV tepelným čerpadlem vzduch-voda s plynulou regulací výkonu jsou pro dům A s tepelnou ztrátou 6 kW 18 117 Kč s DPH*. Předpokládaná investice do tepelného čerpadla s celoročním ohřevem TUV je cca 230 000 Kč s DPH. Náklady na provoz plynového kotle jsou 36 141 Kč s DPH. U plynového kotle je možné navíc počítat s další úsporou přechodem na sazbu pro elektrickou energii pro celý dům D56d, která může být až 45 %. Náklady na provoz elektrického kotle jsou 51.598 Kč s DPH. Návratnost investice v domě A je znázorněna na obr. 1.
Pro dům B jsou roční náklady vyšší, jedná se o částku 31 492 Kč* při vytápění tepelným čerpadlem. Předpokládaná investice do tepelného čerpadla s celoročním ohřevem TUV je cca 260 000 Kč s DPH. Náklady na provoz plynového kotle jsou 62 833 Kč s DPH. U plynového kotle je možné navíc počítat s další úsporou přechodem na sazbu pro elektrickou energii pro celý dům D56d, která může být až 45 %. Náklady na provoz elektrického kotle jsou 89 436 Kč s DPH. Návratnost investice v domě B je znázorněna na obr. 2.
- na pokrytí tepelné ztráty 6 kW je nutné dodat tepelnou energii 13,9 MWh/rok
- na pokrytí tepelné ztráty 12 kW je nutné dodat tepelnou energii 27,8 MWh/rok
- předpokládaná spotřeba TUV pro 4 osoby je 200 l/den
- pro ohřev 200 l denně je nutné dodat tepelnou energii 4,9 kWh/rok
- průměrný roční topný faktor (COP) tepelného čerpadla s plynulou regulací výkonu je 3
- podíl tepelného čerpadla na výrobě tepelné energie při optimálním zvolení výkonu s ohledem na pořizovací náklady 95 %
- podíl bivalentního zdroje je 5 %
- v nákladech není započítána stálá platba za rezervovaný příkon
- v úvaze jsou uvažovány aktuální ceny energií u společností ČEZ a RWE
POZNÁMKA: Porovnání je za předpokladu, že topný zdroj vyrobí stejné množství energie a teplotní spád topné soustavy je 55/45 °C. V praxi se mohou spotřeby energií lišit s ohledem na úsporný provoz topných zdrojů. To je však vždy na úkor tepelného komfortu v celém domě. Úsporný provoz je však pochopitelný vzhledem k vysokým cenám energií.
Obr. 1 Návratnost investice pro dům s tepelnou ztrátou 6 kW.
Doba návratnosti investice do změny topného zdroje při předpokládané eskalaci cen energií o 5 %.
Obr. 2 Návratnost investice pro dům s tepelnou ztrátou 12 kW.
Doba návratnosti investice do změny topného zdroje při předpokládané eskalaci cen energií o 5 %.
Můžeme tedy konstatovat, že se investice do standardního tepelného čerpadla vzduch-voda s plynulou regulací výkonu jednoznačně vyplatí.
2. Je nutné do staršího/rekonstruovaného domu instalovat vysokoteplotní tepelné čerpadlo?
Standardní tepelná čerpadla jsou schopná ohřát topnou vodu maximálně na 55 °C. Tato skutečnost je daná fyzikálními zákonitostmi, kterým se však v tomto článku nebudeme věnovat.
Starší domy s kotlem na tuhá paliva mají obvykle samotížnou otopnou soustavu. Pro samotížnou soustavu jsou charakteristické objemné radiátory a široké trubky rozvodů topné vody. Z dlouhodobých zkušeností víme, že tyto topné soustavy jsou pro standardní tepelné čerpadlo vyhovující, vykazují malou tlakovou ztrátu, která je zárukou správné funkce tepelného čerpadla. Zároveň je teplosměnná plocha radiátorů dostačující i pro teplotní spád 55/45 °C.
Je-li v domě otopná soustava s nuceným oběhem, který zajišťuje oběhové čerpadlo, existuje několik variant.
Varianta první – teplotní spád otopné soustavy je 55/45 °C. V tomto případě je možné instalovat standardní tepelná čerpadla.
Druhá – teplotní spád je vyšší než 55/45 °C. To znamená, že při velmi nízkých venkovních teplotách teplosměnná plocha radiátorů nebude dostačovat pro předání potřebného množství tepla. To je možné eliminovat zateplením domu. Sníží se tak tepelná ztráta a tím pádem se také sníží teplotní spad otopné soustavy, která se stane vhodnou pro standardní tepelné čerpadlo.
Třetí varianta – teplotní spád je vyšší než 55/45 °C a dům není zateplen. Otopná soustava od určité venkovní teploty bude vyžadovat teplotu topné vody vyšší než 55 °C. Proto některé společnosti prosazují instalaci nákladnějších vysokoteplotních čerpadel do starších domů. Provoz těchto topných zdrojů je však nákladnější, průměrný roční topný faktor je nízký. Budete-li uvažovat o této možnosti, je nutné si pohlídat navržený výkon vysokoteplotního tepelného čerpadla. Může se stát, že investujete vysokou částku do tohoto zdroje ale výkon, při velmi nízkých teplotách bude nedostačující na ohřátí topné vody na požadovanou teplotu vyšší než 55 °C. Proto je vždy nutné zjistit u navrženého systému výkon při teplotách pod −12/−15/−20 °C a teplotu na kterou je systém schopen ohřát topnou vodu. V úvahu je navíc nutné brát úbytek výkonu na odtávání.
Uvedený problém s teplotním spádem topné soustavy vyšším než 55/45 °C je možné vyřešit mnohem efektivněji – vhodnou regulací topného zdroje (standardní tepelná čerpadla s bivalentním/záložním zdrojem, kterým může být stávající elektrický nebo plynový kotel) a topné soustavy. Toto standardně umožňuje regulace xCC, která je součástí všech tepelných čerpadel AC Heating Convert AW. Regulace xCC umožňuje automaticky přejít do alternativního provozu. To znamená, že na základě ekvitermního řízení topného zdroje dojde při určité venkovní teplotě, kdy je požadavek na teplotu topné vody vyšší než 55 °C, na nezbytně nutnou dobu k odpojení tepelného čerpadla a zapojení bivalentního/záložního zdroje, který ohřeje topnou vodu na požadovanou teplotu. Tímto řešením se jen málo prodraží roční provoz topného zdroje při zachování všech výhod standardního tepelného čerpadla včetně přiměřené investice.
3. Jaký je rozdíl mezi standardním a vysokoteplotním tepelným čerpadlem?
Standardní tepelné čerpadlo je jednostupňové a vysokoteplotní tepelné čerpadlo je dvoustupňové.
První stupeň vysokoteplotního tepelného čerpadla je totožný se systémem standardního tepelného čerpadla a pracuje s médiem R-410a. Teplo získané z okolního vzduchu je předáváno topné vodě. Je-li požadavek na teplotu topné vody vyšší než 55 °C je u vysokoteplotního systému zapojen druhý stupeň. V tomto případě první stupeň nepředává teplo topné vodě, ale médiu druhého stupně R-134a. Po dalším ohřevu média dojde ke zvýšení teploty topné vody na 65–80 °C.
Daní za tento zisk je snížení topného faktoru vysokoteplotních tepelných čerpadel, a tím prodražení provozních nákladů. Dalším negativem je vyšší pořizovací cena vysokoteplotního zařízení způsobená rozšířením zařízení o další kompresor a kondenzátor, viz srovnání obrázků č. 3 a č. 4.
Obr. 3 Standardní tepelné čerpadlo
Obr. 4 Vysokoteplotní tepelné čerpadlo
U standardních tepelných čerpadel je topný faktor (COP) vyšší než u vysokoteplotních zařízení. Právě vysoký topný faktor vyjadřuje účinnost zařízení a svědčí o schopnosti tepelného čerpadla levně vytápět Váš dům.
Shrnutí
Tepelné čerpadlo je pro starší a rekonstruované domy vhodné a umožňuje výraznou úsporu nákladů na vytápění a ohřev TUV. Problémem nemusí být ani stará topná soustava. V tomto bodě je nutné poradit se s odborníkem. Stávající zdroje tepla, např. plynový nebo elektrický kotel, je možné dále využívat. Do rekonstrukcí s otopnou soustavou s vyšším teplotním spádem není vždy nutné pořizovat dražší vysokoteplotní tepelné čerpadlo. Řešením je standardní tepelné čerpadlo s plynulou regulací výkonu a kvalitní, sofistikovaná regulace topného zdroje i topné soustavy například v podobě regulačního systému xCC.
Zajímají-li Vás podrobnější informace o regulaci xCC, obraťte se na naši firmu přímo, nebo pomocí webových stránek. Pracovníci našeho týmu jsou Vám plně k dispozici. Náklady na dodání a montáž tepelného čerpadla AC Heating Vás velmi příjemně překvapí, stejně jako osobní návštěva, při které s Vámi vše důkladně zkonzultujeme a navrhneme konkrétní řešení.
Společnost KUFI INT je česká firma, která vyrábí a instaluje tepelná čerpadla AC Heating Convert AW. Naše tepelná čerpadla vytápí rodinné domy, bytové domy, školy, školky, administrativní budovy a průmyslové haly. Máme za sebou stovky instalací tepelných ...