„Bere teplo ze vzduchu, i když mrzne? Jak to může fungovat?“ — to je otázka, kterou slyšíme na skoro každé konzultaci. Přitom princip tepelného čerpadla vzduch-voda je překvapivě jednoduchý a znáte ho z vlastní kuchyně. Pojďme si ho vysvětlit bez fyzikálních vzorců.
Jak funguje tepelné čerpadlo vzduch-voda: obrácená lednička
Lednička odebírá teplo potravinám uvnitř a vypouští ho zadní mřížkou do kuchyně. Tepelné čerpadlo dělá přesně totéž, jen obráceně a ve větším: odebírá teplo venkovnímu vzduchu a předává ho do vaší topné vody — do radiátorů, podlahového vytápění a zásobníku teplé vody.
Kouzlo je v chladivu — látce, která se vypařuje už při velmi nízkých teplotách. Koloběh má čtyři kroky:
- Výparník: venkovní vzduch (klidně −15 °C) proudí přes výměník, kde se chladivo vypařuje — a tím ze vzduchu odebírá teplo. I mrazivý vzduch totiž obsahuje využitelnou energii.
- Kompresor: páry chladiva se stlačí, čímž se prudce zahřejí (stejný princip, jako když se zahřívá hustilka při pumpování).
- Kondenzátor: horké chladivo předá teplo topné vodě a zkapalní.
- Expanzní ventil: chladivu se sníží tlak, ochladí se a celý cyklus začíná znovu.
Stojí za tím jedna nezvyklá myšlenka, kterou stačí přijmout: teplo se nevyrábí, jen přesouvá. Kotel teplo vytváří spalováním, přímotop odporovým drátem. Čerpadlo nedělá ani jedno — bere teplo, které už venku existuje, a zvedá ho na použitelnou teplotu. Proto se u něj nemluví o účinnosti v procentech, ale o topném faktoru, který může být klidně tři nebo čtyři.
Z čeho se celý systém skládá
Samotná jednotka je jen část. Kompletní instalace u rodinného domu má zhruba tyto prvky:
- Venkovní jednotka s výparníkem, ventilátorem a (u monobloku) celým chladivovým okruhem.
- Napojení na otopnou soustavu — u monobloku vede do domu přímo topná voda, u splitu chladivo do vnitřní jednotky.
- Zásobník teplé vody, jehož velikost volíme podle počtu lidí a jejich zvyků, ne podle katalogového průměru.
- Akumulační nádrž, která vyrovnává provoz a chrání kompresor před zbytečným cyklováním.
- Záložní zdroj — nejčastěji elektrická spirála pro nejtužší mrazy a pro ohřev vody na vyšší teplotu.
- Regulace, která celý systém řídí podle venkovní teploty. Tohle je nejpodceňovanější položka z celého seznamu: špatně nastavená regulace umí i dobré čerpadlo připravit o velkou část úspory.
Co znamená topný faktor (COP)
Kompresor pohání elektřina — ale většina tepla pochází zdarma ze vzduchu. Poměr vyjadřuje topný faktor COP: při COP 3 vyrobí čerpadlo z 1 kWh elektřiny 3 kWh tepla. Proto oproti přímotopům nebo staršímu elektrokotli ušetříte až 70 % nákladů na vytápění a ohřev vody. Konkrétní čísla a co je ovlivňuje najdete v článku Kolik stojí tepelné čerpadlo.
Jedna věc, kterou je dobré si u COP uvědomit: není to konstanta. Číslo v katalogu platí pro určitou venkovní teplotu a určitou teplotu topné vody. Změňte kterékoli z toho a číslo se změní s ním. Proto se v praxi dívá spíš na SCOP, tedy sezónní topný faktor za celý rok, který už zohledňuje, že venku není pořád stejně.
Proč rozhoduje teplota topné vody
Tohle je nejdůležitější odstavec celého článku a zároveň to, co bývá při rozhodování přeskočené. Topný faktor prudce roste, čím nižší je teplota vody, kterou má čerpadlo připravit. Soustava, která si vystačí s vodou o 35 °C, dostane z čerpadla výrazně víc tepla za stejnou elektřinu než soustava potřebující 55 °C.
Prakticky to znamená, že o úspornosti nerozhoduje jen značka nebo výkon jednotky, ale stav a návrh vytápění v domě. Nejlépe se čerpadlo páruje s podlahovým vytápěním, dobře i se správně dimenzovanými radiátory. U starších soustav se to musí spočítat a někdy pomůže vyměnit několik nejslabších těles — rozebíráme to v článku Tepelné čerpadlo do staršího domu.
Se stejným efektem souvisí i čistota soustavy. Zanesené rozvody a radiátory zhoršují přestup tepla, takže regulace musí zvyšovat teplotu vody — a topný faktor jde dolů. Proto u starších domů instalaci prakticky vždy spojujeme s vyčištěním topného systému.
Topí i v mrazu?
Ano. Moderní jednotky topí spolehlivě i kolem −20 °C, vybrané modely až do −25 °C — jen s klesající venkovní teplotou klesá i účinnost, proto je součástí systému záložní zdroj pro nejtužší mrazy. Klíčové je správné dimenzování podle tepelné ztráty domu: předimenzované čerpadlo zbytečně cykluje, poddimenzované nestíhá. Právě proto každý návrh začínáme prohlídkou na místě.
Součástí zimního provozu je i odtávání. Za vlhkého mrazivého počasí se na výparníku tvoří námraza a jednotka ji v krátkých intervalech sama rozpustí — v tu chvíli na chvíli přestane topit a spotřebuje trochu energie na sebe. Je to normální a čekat se to má. Co normální není, je voda z odtávání tekoucí na chodník: proto odvod kondenzátu řešíme jako samostatný bod montáže.
Monoblok, nebo split?
Systém existuje ve dvou provedeních: monoblok má celý chladivový okruh ve venkovní jednotce a do domu vede rovnou topná voda, split přenáší teplo chladivem do vnitřní jednotky. Který dává smysl u vás, rozebíráme v článku Monoblok, nebo split. A pokud váháte mezi čerpadlem a klimatizací, pomůže srovnání Klimatizace, nebo tepelné čerpadlo.
Kdy vám čerpadlo nedoporučíme
Aby to nevyznělo jako reklama na univerzální řešení: jsou situace, kdy čerpadlo vzduch-voda nedoporučíme jako první volbu. Typicky u objektů s velmi vysokou tepelnou ztrátou, kde by soustava potřebovala trvale horkou vodu a topný faktor by se držel nízko — tam má smysl řešit nejdřív obálku domu. Dál u nemovitostí užívaných několik týdnů v roce, kde se investice do zdroje pro celoroční provoz nevrátí. A u domů, které čeká zásadní rekonstrukce, protože po ní vyjde výpočet úplně jinak a dnešní dimenzování by bylo na patnáct let vedle.
Chcete to vidět naživo?
Fotky skutečných instalací najdete v našich realizacích a přehled techniky na stránce Tepelná čerpadla vzduch-voda — včetně toho, jak vypadá vnitřní část v technické místnosti, kterou na fasádě nevidíte. Přemýšlíte, jestli se čerpadlo hodí právě pro váš dům? Zavolejte na 776 848 884 nebo pošlete nezávaznou poptávku. Přijedeme, spočítáme tepelnou ztrátu a řekneme vám i to, kdyby vám mělo vyjít jiné řešení — konzultace je zdarma a nezávazná.