Typy tepelných čerpadiel

Niektorí ľudia vnímajú tepelné čerpadlá ako univerzálne riešenie, ktoré im automaticky ušetrí veľa nákladov na vykurovanie budov a výrobu teplej vody. Jednotlivé typy tepelných čerpadiel však majú rôzne prevádzkové a obstarávacie náklady a sú vhodné do odlišných prostredí. V tomto článku stručne opíšeme, čím sa jednotlivé typy tepelných čerpadiel líšia, aké sú ich výhody aj nevýhody, a oboznámime vás s ich približnými obstarávacími cenami.

Aké typy tepelných čerpadiel rozlišujeme?

V závislosti od toho, odkiaľ tepelné čerpadlo získava teplo, existuje niekoľko typov tepelných čerpadiel. Okrem toho môžeme v rámci každého typu hovoriť aj o podtypoch, ktoré vychádzajú z konštrukčného riešenia čerpadla. Rozlišujeme nasledujúce:

Tepelné čerpadlo vzduch – voda

Teplo získava z okolitého vzduchu, a preto môžeme povedať, že ho má v podstate neobmedzené množstvo. Toto teplo potom využíva na ohrev vody vo vykurovacom systéme alebo na ohrev teplej vody v zásobníku. Tepelné čerpadlá vzduch – voda dobre fungujú na väčšine nášho územia, a to aj v zime. Ich účinnosť sa však znižuje s klesajúcou teplotou, pričom bežným limitom je teplota –15 °C. Pod touto hranicou klesá účinnosť natoľko, že prevádzka tepelného čerpadla sa stáva nehospodárnou.

Z hľadiska konštrukcie existujú dva typy tepelných čerpadiel:

• Monoblokové tepelné čerpadlo vzduch – voda. Pozostáva buď len z vonkajšej, alebo len z vnútornej jednotky, príp. v splitovom vyhotovení, pričom chladiaci okruh sa nachádza iba vo vonkajšej jednotke, je uzavretý a naplnený chladivom priamo z výroby. Do vnútornej jednotky potom vedie potrubie s vykurovacou vodou. Inštalácia monoblokového tepelného čerpadla je preto jednoduchšia ako v prípade splitového tepelného čerpadla vzduch – voda, keďže inštalatér nemusí manipulovať s chladiacim okruhom a chladivom.
• Splitové tepelné čerpadlo vzduch – voda. Pozostáva z vonkajšej a vnútornej jednotky, ktoré sú navzájom prepojené potrubím chladiaceho okruhu. Inštalácia je náročnejšia než pri monoblokových tepelných čerpadlách, pretože chladiaci okruh sa vytvára prepojením vonkajšej a vnútornej jednotky pomocou chladiaceho potrubia. Tento okruh sa potom naplní chladivom. Inštaláciu preto musí realizovať odborná firma.

Výhodou tepelných čerpadiel vzduch – voda je ich rýchla a jednoduchá inštalácia v porovnaní s čerpadlami zem – voda a taktiež možnosť využívať ich na chladenie v lete. Sú vhodné aj pre domy bez pozemku, pretože majú minimálne nároky na priestor. V porovnaní s kotlami na pevné palivo majú veľmi nízke požiadavky na údržbu. Nevýhodou čerpadiel vzduch – voda je približne o 30 % vyššia spotreba elektrickej energie v porovnaní s typom zem – voda a už spomínaná klesajúca účinnosť pri silných mrazoch. Nie sú teda vhodné do horských oblastí, kde teplota v zime klesá pod –20 °C.

Pri výbere miesta inštalácie vonkajšej jednotky treba zohľadniť aj hladinu hluku. Hoci moderné tepelné čerpadlá Viessmann majú hlučnosť len 40 dB (čo cca zodpovedá hluku chladničky), aj malý hluk vedľa otvoreného okna v spálni môže byť niekomu nepríjemný.

Ceny tepelných čerpadiel vzduch – voda

Keďže tepelné čerpadlá vzduch – voda sú konštrukčne najjednoduchšie (ak nepočítame čerpadlá vzduch – vzduch, ktoré sú v podstate klimatizačné zariadenia), zároveň patria aj k najlacnejším na trhu. Náklady na ich obstaranie pre rodinné domy sa pohybujú od 3 000 do 10 000 €, samozrejme, v závislosti od výkonu a konfigurácie.

Príklady tepelných čerpadiel vzduch – voda v monoblokovom vyhotovení:

• Tepelné čerpadlo vzduch – voda Viessmann Vitocal 200-A
• Tepelné čerpadlo vzduch – voda Viessmann Vitocal 222-A
• Tepelné čerpadlo vzduch – voda Viessmann Vitocal 250-A

Príklady splitových tepelných čerpadiel:

• Tepelné čerpadlo Viessmann Vitocal 200-S
• Tepelné čerpadlo Viessmann Vitocal 222-S
• Tepelné čerpadlo Viessmann Vitocal 100-S
• Tepelné čerpadlo Viessmann Vitocal 111-S

Tepelné čerpadlo zem – voda

Tepelná energia sa získava z plošných kolektorov, ktoré sú tvorené z plastových rúrok umiestnených v zemi. Počas roka zem akumuluje teplo zo slnečných lúčov, ktoré je ďalej prenášané nemrznúcou zmesou cirkulujúcou v uzavretom okruhu. Ten pozostáva zo spomínaných kolektorov a z tepelného čerpadla. Tepelné čerpadlo zem – voda odoberie zo zeme len 2,5 % naakumulovanej tepelnej energie za rok. Podobne ako pri tepelnom čerpadle vzduch – voda ide v podstate o nevyčerpateľný zdroj tepelnej energie. Nevýhodou tohto riešenia je, že treba pomerne veľkú plochu (v závislosti od podmienok cca 30 m² na 1 kW výkonu čerpadla) a vhodnú pôdu, ktorá neobsahuje veľké množstvo skál, kameňov alebo piesku a v ktorej môžete robiť výkopové práce. Miesto inštalácie by sa malo vybrať tak, aby sa neprekrývalo s plochami, na ktorých by ste v budúcnosti chceli postaviť napríklad bazén alebo iné doplnkové stavby, ako sú garáž, záhradný domček atď.

Alternatívnym riešením je tepelné čerpadlo zem – voda, ktoré získava teplo zo zeme pomocou jedného alebo viacerých hlbokých vertikálnych vrtov. Do vrtu sa umiestni plastová sonda naplnená nemrznúcou zmesou. Vrty sú zvyčajne hlboké 80 až 250 m (v závislosti od podmienok od 12 m na 1 kW výkonu čerpadla), takže ich realizácia je nákladná a vyžaduje si stavebné povolenie. Výhodou oproti zemným kolektorom je, že vrty môžete mať aj na malom pozemku alebo dokonca pod základovou doskou samotnej budovy (samozrejme, realizácia je nutná ešte pred začatím jej výstavby).

Či už si vyberiete prvé, alebo druhé riešenie, tepelné čerpadlo zem – voda má oveľa vyššiu účinnosť ako tepelné čerpadlo vzduch – voda a o 30 % nižšiu spotrebu energie. Je aj veľmi tiché a dokáže chladiť i v lete. Okrem toho sa naň v rodinnom dome zvyčajne nevzťahuje povinnosť kontroly chladiva a jeho údržba bude jednoduchšia.

Ceny tepelných čerpadiel typu zem – voda

Tepelné čerpadlá typu zem – voda majú mnoho výhod, no odráža sa to aj na ich relatívne vysokej obstarávacej cene. Tá sa začína na 7 000 € pri rodinných domoch a môže sa vyšplhať až na 14 000 €.

Príklady tepelných čerpadiel zem – voda:

• Tepelné čerpadlo Viessmann Vitocal 200-G
• Tepelné čerpadlo Viessmann Vitocal 222-G
• Tepelné čerpadlo Viessmann Vitocal 300-G
• Tepelné čerpadlo Viessmann Vitocal 333-G

Tepelné čerpadlo voda – voda

Teplo sa získava zo spodnej vody, čerpá sa do oddeľovacieho výmenníka (ochrana tepelného čerpadla pred zamrznutím a nečistotami) a potom sa vracia do tzv. vsakovacej studne. Tepelné čerpadlo voda – voda má vysokú účinnosť, ale keďže ide o otvorený systém, má aj vysoké nároky na kvalitu čerpanej vody. Tá prechádza systémom čerpadiel a rôznych filtrov, ktoré sa postupne opotrebúvajú. Tepelné čerpadlo voda – voda je preto pomerne náročné na údržbu a používa sa najmä vo veľkých budovách.

Ďalšou nevýhodou tohto typu čerpadla je, že pod vykurovanou budovou musíte mať dostatok podzemnej vody, čo v aktuálnych časoch sucha nie je samozrejmosťou. Výstavba vsakovacej studne môže byť v niektorých oblastiach zakázaná aj z environmentálnych dôvodov. Vždy je však potrebné zabezpečiť približne 200 až 300 l/h na 1 kW výkonu tepelného čerpadla.

Alternatívou vrtov sú tepelné čerpadlá voda – voda, ktoré využívajú tepelnú energiu z vodnej nádrže, napríklad z jazera, rybníka alebo rieky. Na rozdiel od tepelného čerpadla, ktoré získava vodu zo studne, ide o uzavretý systém s potrubím, v ktorom cirkuluje nemrznúca zmes (ako v tepelných čerpadlách zem – voda s kolektormi). Toto riešenie si preto zachováva vysokú účinnosť, ale nie je také náročné na prevádzku a údržbu ako tepelné čerpadlo voda – voda, ktoré získava vodu zo studne. Vykurovaná budova však musí byť postavená v tesnej blízkosti vodného zdroja. Problémom môže byť aj povolenie od vlastníka alebo správcu vodnej nádrže (vodohospodársky orgán) a od orgánov zodpovedných za ochranu životného prostredia.

V každom prípade sú tepelné čerpadlá voda – voda najúčinnejšie spomedzi všetkých tepelných čerpadiel. Ich výhodou je aj to, že na vykurovanie môžu využívať odpadové teplo produkované v priemysle.

Ceny tepelných čerpadiel voda – voda

Vzhľadom na pomerne zložitú konštrukciu sa obstarávacia cena tepelných čerpadiel voda – voda pohybuje v rozmedzí od 7 300 do 14 000 €. Nezabúdajte však na vyššie náklady na údržbu v závislosti od kvality čerpanej vody.

Príklad tepelného čerpadla voda – voda:

• Tepelné čerpadlo Viessmann Vitocal 300-G

Tepelné čerpadlo vzduch – vzduch

Prakticky každý klimatizačný systém možno považovať za tepelné čerpadlo vzduch – vzduch. Klimatizácie odoberajú teplo zo vzduchu vnútri budovy a potom ho prostredníctvom chladiva odovzdávajú von, aby ohriali vzduch v okolí budovy. Týmto spôsobom klimatizácie ochladzujú vnútorné priestory. Väčšina klimatizačných zariadení (okrem tých najlacnejších) môže fungovať aj opačne a interiér teda ohrievajú.

Klimatizácia však nemusí byť vždy vhodná ako hlavný zdroj vykurovania. Podobne ako pri tepelnom čerpadle vzduch – voda vykurovací výkon a účinnosť klesajú s klesajúcou teplotou vzduchu. Bežné klimatizácie dokážu vykurovať do vonkajšej teploty –15 °C, ale nájdete aj špeciálne modely, ktoré zvládnu vonkajšie teploty až do –25 °C. Klimatizácia sa preto používa ako hlavný zdroj vykurovania najmä v južných krajinách. Vzhľadom na každoročne stúpajúce teploty je však pravdepodobné, že ju bude využívať čoraz viac ľudí aj v našich končinách.

Ďalšími nevýhodami klimatizácie v porovnaní s teplovodným vykurovaním je prúdenie vzduchu počas chladenia a vykurovania, vyššia hlučnosť a aj nevhodnosť pre budovy s veľkým počtom malých miestností. Na rozdiel od teplovodného vykurovacieho systému klimatizácia nemôže akumulovať žiadne teplo. Preto v prípade výpadku elektrickej energie začne teplota v miestnosti okamžite klesať. Na druhej strane má klimatizácia výhodu ďalších funkcií. Väčšina z nich môže pracovať aj v režime sušenia vzduchu a čistiť vzduch pomocou zabudovaných antibakteriálnych filtrov alebo ionizátora.

Ceny tepelných čerpadiel vzduch – vzduch

Napriek týmto nevýhodám je vykurovanie klimatizáciou stále oveľa lacnejšie ako priame vykurovanie elektrinou (elektrické ohrievače, elektrické kotly atď.). Elektrina v prípade klimatizácie nevyrába teplo priamo, ale prenáša ho z miesta na miesto ako pri iných tepelných čerpadlách.

Ceny tepelných čerpadiel vzduch – vzduch (klimatizácií) sa začínajú približne na 1 000 €. V prípade rodinného domu však musíte počítať s tzv. multisplitovou klimatizáciou, ktorá je drahšia, pretože sa skladá z jednej vonkajšej a niekoľkých vnútorných jednotiek. Tie musíte nainštalovať do rôznych miestností, aby bolo vykurovanie a chladenie domu rovnomerné.

Príklad klimatizácie na chladenie a vykurovanie:

• Klimatizačná jednotka Viessmann Vitoclima