Tepelné čerpadlo a obnovitelné zdroje energie

Nabídka nejrůznějších topných systémů je v současné době v České republice poměrně široká a zákazník se nemusí v záplavě reklamních sloganů dostatečně orientovat, aby odhalil ty, které jsou skutečně úsporné, ekologické a dlouhodobě udržitelné. Jedním velmi propagovaným a přitom značně diskutabilním zdrojem tepla je tepelné čerpadlo.

Není úmyslem tohoto článku popisovat princip tepelného čerpadla, ten můžete najít např. na www.sweb.cz/stavimetc, www.ekowatt.cz nebo v knize "Stavíme tepelné čerpadlo" od A. Žeravíka. Tepelné čerpadlo (TČ) je zdroj tepla. Ke svému chodu využívá tzv. nízkopotencionální teplo, které je odebíráno většinou ze země pomocí zemního registru, z podzemní vody pomocí dvou studní, z povrchové vody, z odpadního vzduchu ventilačního systému nebo v nejhorším případě z venkovního vzduchu. Pro samotný pohon tepelného čerpadla se v naprosté většině případů používá elektřina.

Jak funguje tepelné čerpadlo

Tepelné čerpadlo funguje na jednoduchém principu přenosu tepla, kdy využívá energii z okolního prostředí, ze vzduchu, vody nebo země, a následně ohřívá vodu v otopné soustavě. Pracuje podobně jako chladnička, ale opačně. Zatímco chladnička odvádí teplo ven, aby uvnitř zůstala zima, tepelné čerpadlo přenáší teplo zvenku do interiéru.

Abychom pochopili, na jakém principu fungují tepelná čerpadla, potřebujeme si v první řadě uvědomit, že v podstatě jde o technickou aplikaci dvou velmi důležitých přírodních jevů. Prvním jevem je změna teploty při přeměně skupenství. Všichni si umíme představit tři skupenství vody, a to led, kapalnou vodu a vodní páru. Druhým jevem je tepelné chování látek při změně skupenství.

Teplo je jen jinak řečeno tepelná energie (známe mnoho druhů energie, jako např. Teplonosné médium (látka, kterou necháváme vypařovat, odebírá teplo ze zdroje; následně ji necháme zkondenzovat a předává nám naakumulované teplo; jednoduše řečeno jde o „přenašeč“ tepla) proudí v kapalném stavu ke zdroji tepla (podzemní voda, vzduch, velký objem půdy ...). V místě, kde chceme získávat teplo, náhle snížíme tlak média (většinou pomocí expanzního ventilu). Pokles tlaku způsobí, že teplota vypařování média klesne pod teplotu zdroje energie a médium se vypaří. Následně je médium v plynném stavu i s naakumulovanou energií vedeno k místu, kde tuto energii chceme zužitkovat (například k akumulačnímu zásobníku vody). Zvýšení tlaku způsobí, že teplota kondenzace média vzroste nad teplotu v zásobníku vody a médium začne kondenzovat.

Čtěte také: Ekologická daň na vytápění v ČR

Typy tepelných čerpadel

Tepelná čerpadla se dělí podle toho, odkud teplo čerpají.

• TČ vzduch-voda: nejpopulárnější typ, instalace je poměrně snadná a vyžaduje méně náročné technické úpravy. Hodí se do většiny lokalit, kde teploty pravidelně neklesají pod extrémní hodnoty.
• TČ vzduch-vzduch: funguje jako klimatizace - v létě chladí, na jaře a na podzim efektivně přitápí.
• TČ země-voda
• TČ voda-voda

Kvalita a účinnost tepelných čerpadel

Kvalita tepelného čerpadla je určována pomocí tzv. topného faktoru. Ten je definován jako podíl vyrobené energie na výstupu a energie potřebné pro pohon, tedy jednodušeji podíl mezi vyrobeným teplem a spotřebovanou elektřinou. Topný faktor je tím vyšší čím je nižší rozdíl teplot nízkopotencionálního zdroje a výstupní teploty do otopného systému. Běžně dosahovaný roční průměr topného faktoru TČ s využitím tepla ze země či podzemní vody je max. 3,5 a s využitím tepla venkovního vzduchu max. 2,5, což znamená, že TČ vyrobí 3,5 krát resp.

Je důležité si uvědomit, že pro velikost topného faktoru je naprosto zásadní, zda budeme teplo odebírat při venkovní teplotě -5°C nebo +10°C (předpokládáme, že nízkopotenciální zdrojem tepla je vzduch nebo okolní země) a budeme-li TČ ohřívat teplou vodu užitkovou s teplotou +50°C nebo pro podlahové topení +30°C.

Kvalitní tepelná čerpadla zvládnou vytápět i při velmi nízkých venkovních teplotách, a to až do −25 °C, a stále bez nutnosti přepnutí na bivalentní zdroj. Buďte při výběru tepelného čerpadla obezřetní, protože některé levnější nebo méně kvalitní modely přepínají na bivalenci již při teplotách okolo −7 °C nebo vyšších, což může významně ovlivnit provozní náklady.

Tepelné čerpadlo a obnovitelné zdroje energie

Za environmentálně přijatelné lze považovat tzv. malé tepelné čerpadlo, které má standardní výkon okolo 1,5 kW. Toto čerpadlo lze osadit do regenerovaných domů s nízkou spotřebou, nebo i do nových pasivních domů (Veronica 3/2003).

Čtěte také: Vliv světla a tepla na stanoviště rostlin

Tepelná čerpadla využívají k získávání tepla obnovitelné zdroje energie. Nespornou výhodou tepelného čerpadla je komfortní provoz a pohodlné chytré ovládání.

Podívejme se ovšem nyní na výrobu elektřiny v České republice. Více než 99 % výroby elektřiny je pokryto z neobnovitelných zdrojů (35 % uran, 60 % fosilní paliva, 4 % velké vodní elektrárny, méně než 1 % obnovitelné zdroje). Účinnost výroby elektřiny včetně ztrát v síti je přibližně 28%, neboli na výrobu jedné kilowatthodiny spotřebované elektřiny připadne 3,57 kWh potencionální primární energie.

Z tohoto pohledu je možno za OZE považovat i takový energetický zdroj, který šetří primární (fosilní) energetické zdroje a to jsou ekonomické energetické úspory. To jsou takové energetické úspory, kde investiční náklady vynaložené na realizaci těchto úspor jsou uhrazeny ziskem z nerealizované energetické spotřeby (v důsledku vyšší účinnosti energetické přeměny) v ekonomicky přijatelné době.

Za obnovitelný zdroj energie je možno považovat jen tu část dodaného tepla, která převyšuje množství primární energie.

Jak vyplývá z tabulky, nelze TČ určené pro ohřev teplé užitkové vody s teplotou nad +50°C v topném období považovat za obnovitelný zdroj energie (OZE) ani částečně. Naopak využijeme-li TČ pro nízkoteplotní podlahové vytápění s teplotou okolo +30°C, je možno TČ částečně považovat za obnovitelný zdroj energie.

Čtěte také: Volba vytápění: Tepelné čerpadlo nebo plyn?

Ekonomické aspekty tepelných čerpadel

Instalace tepelného čerpadla pro rodinný dům stojí v průměru mezi 250 000 Kč a 450 000 Kč. Část nákladů se vám vrátí v podobě dotace z programu Nová zelená úsporám.

Návratnost tepelného čerpadla závisí na několika faktorech, včetně typu tepelného čerpadla, spotřeby energií, ceně energie a dostupnosti dotací. Obecně se ale návratnost pohybuje (při výměně za elektrokotel) kolem 5-10 let. S využitím dotací a růstem cen energií může být návratnost dokonce ještě rychlejší.

Tepelné čerpadlo šetří náklady na vytápění, protože využívá obnovitelné zdroje energie, a tím snižuje závislost na tradičních fosilních palivech.

Tepelné čerpadlo je v zásadě bezúdržbové a jeho poruchovost je při pravidelném servisu zcela minimální.

Kombinace s fotovoltaikou

Kombinace tepelného čerpadla a fotovoltaiky umožňuje maximalizovat úsporu energií. Fotovoltaické panely vyrábějí elektřinu ze slunce, kterou pak lze využít k pohonu tepelného čerpadla. Tepelné čerpadlo tak čerpá teplo efektivněji, protože využívá levnou, zelenou elektřinu z vlastních zdrojů. To znamená, že vytápění a ohřev vody mohou být téměř beznákladové, což snižuje provozní náklady na minimum.

V kombinaci s fotovoltaikou bude většina potřebné energie dodána ze slunce. V případě, že fotovoltaika vyprodukuje více energie než je potřeba pro provoz tepelného čerpadla, lze tuto energií využít pro ohřev vody v zásobnících TUV, napájení bytových jednotek a společných prostor, uložení do bateriového systému nebo nabíjení elektromobilu.

Kombinace fotovoltaické elektrárny a tepelného čerpadla vede ke snížení plateb za elektřinu a vytápění až o 70%.

Tepelná čerpadla pro bytové domy a firmy

V době rostoucích cen energií a stále přísnějších požadavků na energetickou účinnost budov se tepelné čerpadlo stává klíčovým řešením pro bytové domy a firmy.

Tepelné čerpadlo dokáže efektivně využívat energii z obnovitelných zdrojů, jako je vzduch, voda nebo země. Díky tomu je jeho provoz mnohem levnější než tradiční způsoby vytápění, například plynové kotle nebo dálkové vytápění. Bytové domy a firmy mohou dosáhnout úspor až 70% na nákladech ze energie.

Tepelné čerpadlo není pouze zdrojem tepla pro zimní období. Je využívané pro ohřev teplé užitkové vody a k chlazení během léta, což ocení zejména kancelářské prostory, výrobní haly nebo moderní bytové komplexy. Jediná investice tak pokryje více potřeb budovy.

Tepelné čerpadlo má minimální dopad na životní prostředí, protože čerpá energií z přírody a spotřebovává méně elektřiny. Je také možná kombinace s fotovoltaickou elektrárnou, což dále zvýší úspory a nezávislost.

Pro bytové domy a firmy jsou dostupné dotace jako například Nová zelená úsporám nebo podpora podpora z operační programu Úspory energie. Tyto dotace mohou pokrýt až 50% pořizovacích nákladů, což výrazně zkracuje návratnost investice a snižuje podíl vlastních prostředků na počáteční investici.

Tepelné čerpadlo má průměrnou životnost 15 - 20 let a za tu dobu vyžaduje pouze minimální údržbu. To z něj činí spolehlivou investici, která zajišťuje stabilní dodávky tepla po mnoho let bez častých zásahů.

Instalace tepelného čerpadla přispívá ke zvýšení energetické třídy budovy, což zvyšuje atraktivitu pro nájemníky, tak pro potencionální kupce. Vyšší energetická účinnost přináší konkurenční výhodu na trhu.

Tepelná čerpadla lze využít ve velkých objektech, jako jsou: bytové domy, administrativní budovy, výrobní haly, hotely a penziony a další. Díky moderním technologiím a možnostem školování je možné navrhnout systém přesně na míru projektu.

Plyn, dřevo nebo uhlí, jako tradiční zdroje energie, jsou stále dražší a jejich dostupnost v budoucnu nejistá. Tepelné čerpadlo přináší nezávislost na těchto fosilních palivech a pomáhá snižovat riziko spojené s kolísáním jejich cen.

Tabulka: Vliv teplot na topný faktor

Vliv teploty nízkopotenciálního zdroje a teploty topného okruhu na topný faktor:

Poznámka: Tabulka je definována v rozmezí teplot T0 -5 až +10°C, protože pro vyšší teplotu nízkoteplotního zdroje může být z ekonomického hlediska vhodnější přímý tepelný výměník (kolektor).

tags: #tepelné #čerpadlo #obnovitelné #zdroje #energie

Oblíbené příspěvky:

• Dopad ohrožení bambusu na pandy
• Využití recyklovaného hnoje
• Ochrana ovzduší a spalování
• Ekologičnost papírových tašek
• Čeští ministři životního prostředí