Splitové tepelné čerpadlo Vitocal 100-S: první zkušenosti

V srpnu 2020, po delším výběrovém řízení, kdy jsme hledali definici potřeby tepla (v zimě) a chladu (v létě), padla volba na splitové zařízení Vitocal 100-S s regulací Vitotronic 200 značky Viessmann, jež umožňuje vytápění, letní chlazení a celoroční ohřev vody (bivalentní provoz). Dnes, cca pět měsíců před završením prvního roku jeho provozu, lze říct, že naše volba byla správná.

Nebylo v našich silách reálné porovnávat a testovat více tepelných čerpadel „vedle sebe“ za účelem definice vítěze. Zaměřili jsme se proto na deklarované parametry různých zařízení na trhu a na to, jak odpovídala charakteru temperovaného objektu.

Splitové tepelné čerpadlo

Jde o tepelné čerpadlo, které se skládá z vnitřní a venkovní jednotky. Ve venkovní jsou zabudovány všechny komponenty, které mohou způsobovat hluk. K nim patří ventilátor, výparník a kompresor. Tiché součásti tepelného čerpadla jsou umístěny ve vnitřní jednotce.

Ve venkovní jednotce (vpravo) jsou zabudované komponenty, které mohou působit hluk: ventilátor a kompresor. Vnitřní jednotka (vlevo) je ale tichá, dá se instalovat prakticky kdekoli v domě.

Proč tepelné čerpadlo?

Dokonce ani dnes (rok 2021) nejsou plně zažité výhody tepelného čerpadla ve srovnání s přímým vytápěním a ohřevem vody pomocí elektřiny nebo pálení tuhých paliv pod kotlem. Nemluvě o letním přehřívání budov od sluncem rozpálených střech a fasád, které je reálné i navzdory oficiální stavební fyzice s jejími teplovzdušnými výpočty a "realizacemi".

Budova, o níž je řeč, tento problém neměla. Věděli jsme, že zimní vytápění, letní chlazení a celoroční přípravu teplé vody nejlépe vyřeší tepelné čerpadlo „na míru” s trvalým celoročním provozem.

Splitová tepelná čerpadla

Při výběru tepelného čerpadla typu vzduch/voda hrají roli různé věci, mezi nimi i míra hlučnosti jednotlivých zařízení. Investor musí rovněž vzít v úvahu nároky, které klade čerpadlo na prostor. A právě proto se realizují takzvaná splitová tepelná čerpadla, která sestávají z oddělené tiché vnitřní a hlučnější venkovní jednotky.

Ve venkovní jednotce jsou zabudované komponenty, které mohou vydávat hluk: ventilátor a kompresor. Vnitřní jednotka je ale tichá, dá se instalovat prakticky kdekoli v domě. Obsahuje jen kondenzátor, oběhové čerpadlo a regulační či bezpečnostní techniku. Její provedení účelově míří k co nejnižší hlučnosti při současné maximální účinnosti tepelného čerpadla.

Specialista na vytápění: „Trvám na tom, že Viessmann byl a stále je nejlepší.“

Jaromír Bašta je špičkový specialista v oblasti návrhu a zejména realizace otopných soustav, jenž pro svůj rodinný dům na Benešovsku volil technologii společnosti Viessmann. Jejím…

Reverzibilní provedení

Jinou předností čerpadla Vitocal 100-S je jeho způsobilost automaticky, to znamená bez „manuálního“ přepínání mezi zimním a letním režimem, obstarat tyto služby:

• celoroční ohřev teplé pitné vody pro hygienické a jiné účely;
• zimní vytápění domu pomocí stropního nebo podlahového vytápění;
• letní chlazení objektu pomocí stropního nebo podlahového chlazení.

Tepelné čerpadlo z pohledu fyziky

Tepelné čerpadlo nevyrábí ani teplo ani chlad. V logice známého Carnotova cyklu je tepelné čerpadlo pumpa, která odebírá teplo chladnému venkovnímu vzduchu, který se tím ještě víc ochladí. Odebrané teplo je pak "pumpováno" do interiéru.

V případě letní klimatizace je dějství obrácené: pumpa odebírá teplo chladnému vnitřnímu vzduchu, čímž ho ochlazuje, a odebraným teplem „ohřívá“ exteriér. Venkovní příroda si s touto tepelnou dotací hravě poradí.

Zákon zachování energie je v obou případech v pořádku, potíž je s takzvanou entropií, která v obou případech klesá. Oba děje jsou tak termodynamicky nepravděpodobné a k jejich realizaci je nutné konat práci. V reálných podmínkách je tato práce (= čerpadlu dodaná elektřina proměněná v jeho práci) významně menší, než čerpané množství tepla pro vytápění i ohřev vody, jakož i pro letní chlazení domu.

Schéma venkovní jednotky tepelného čerpadla Vitocal 100-S. Lze ji namontovat na venkovní stěnu budovy nebo instalovat volně v prostranství.

Proč Vitocal 100-S

Tepelné čerpadlo jsme plánovali už od samého začátku, konkrétní model Vitocal 100-S (jeden z výkonnostně nejslabších modelů firmy Viessmann) vykrystalizoval až později, kdy byl dům podroben testování skutečné energetické spotřeby. Přitom bylo zjištěno, že se chová energeticky lépe, než se čekalo, hlavně v zimním období.

Naše volba řečeného tepelného čerpadla tak nebyla náhodná, rozhodovali jsme se ostatně víc než rok. Viessmann jako jediný nám přitom zprostředkoval i možnost exkurze do několika realizací svých produktů. Na jednotlivých místech jsme pak měli možnost pohovořit jak s montéry, tak uživateli. A dnes můžeme u tohoto zařízení (Vitocal 100-S) konstatovat nejen naplnění našich očekávání. Toto tepelné čerpadlo dokonce změnilo i náš pohled na tepelnou ochranu budov.

Vytápění a chlazení domu tepelným čerpadlem. Úvod do moderní energetiky.

I ve středoevropských podmínkách se ukázalo, že vedle zimní energetiky budov je dobré nebo dokonce nutné pracovat i s jejich letní energetikou. Pro léto jsou totiž typické velké,…

První statistiky

Za prvních sedm měsíců provozu tepelného čerpadla (začátek září 2020 až konec března 2021) vykazovalo popisované tepelné čerpadlo Vitocal 100-S v podmínkách řečeného domu tyto výsledky:

• Vytápění a chlazení domu: COP = 3,4
• Ohřev vody (boiler): COP = 2,5

Přeloženo do běžného jazyka: Při přímém vytápění domu bychom vynaložili 3,4× více energie na dosažení požadované vnitřní teploty, než k tomu potřebuje tepelné čerpadlo. V případě přímého ohřevu pitné vody na 40 °C by pak šlo o 2,5× více energie.

Dům s TČ Vitocal 100-S

Jde o patrový rodinný dům ze 70. let minulého století, připomínající tvarem krychli. Ten byl roku 2016 zakoupen naší vydavatelskou skupinou a během dalších dvou let přestavěn do podoby kancelářské budovy při zachování jeho původního tvaru i statutu rodinného domu. Dnes je dům stavebně prakticky nový, původní jsou jen sklepní konstrukce a pak nosné zdi v prvním nadzemním podlaží domu, včetně jeho obvodových stěn.

Energetika domu

Dům je izolován minimálně na úrovni doporučených součinitelů prostupu tepla U pro obvodové stěny, střechu a okna pasivního domu. Plochá střecha je svrchu vybavena pravidelně obnovovaným reflexním povrchem (nátěr Reflexol), fasáda domu je světlá, doplňková fasádní barva je světle hnědá. Všechna okna jsou osazena trojskly s U₂ = 0,7 W/(m²K). Dům má průměrný součinitel prostupu tepla U₂ = 0,171 W/(m²K).

Do vzorců se součinitelem U dosazují projektanti (ve smyslu normy) jen teploty vzduchu (uvnitř a venku). To by však znamenalo, že všechny venkovní povrchy přebírají teplotu vzduchu. Jenže to je nesmysl; teplotě vzduchu se blíží jen sněhově bílé povrchy domu! Příklady:

1. Přímé sluneční záření ohřálo tmavý obvodový sokl řečeného domu, který sahá do výše 70 cm nad úroveň zatravnění, až k 80 °C.
2. Světlá fasáda nad tímto soklem se přitom na Slunci ohřála jen na 30 až 31 °C. Stejnou či blízkou teplotu měla i plochá střecha domu natřená Reflexolem (stříbrný odrazivý nátěr).
3. Světle hnědá osluněná fasáda na domu vykazovala ve stejný čas teplotu mírně nad 40 °C.

Je zřejmé, že barevné podání osluněných ploch domu má podstatný vliv na jejich povrchovou teplotu a tudíž i na energetickou bilanci celého domu, zejména letní. Za slunných letních dní závisí energetika domu (a tudíž i intenzita chlazení) zejména na barevném podání střechy a fasády domu.

Vzhledem ke kompaktním rozměrům se dají vnitřní jednotky Vitocal 100-S jako jiné topné zařízení instalovat ve sklepě nebo technické místnosti domu. Již ve výrobním závodě je jednotka vybavena všemi potřebnými komponenty.

Sluneční elektrárna

Z důvodů co nejúčinnější energetické soběstačnosti předmětného domu a také pro účely letního chlazení, které je "proslulé" velkou energetickou náročností, byla na střeše a na fasádě domu instalovaná ostrovní fotovoltaická elektrárna o 42 panelech. Toto elektrárna zabezpečuje, s výjimkou zimy, úplnou energetickou potřebu celé budovy. Elektrická přípojka ČEZ je záložním a v zimě pak i doplňkovým zdrojem energie.

Téma: Fotovoltaika

Stropní vytápění a chlazení

Pro skutečnou energetickou spotřebu domu, nikoliv jen papírovou ve smyslu ČSN, je klíčový také způsob vytápění domu. Stropní vytápění v popisovaném domě je téměř ryzí sálavé vytápění, v němž sálavá složka sdílení tepla mezi stropem a místností představuje minimálně 95 %. Zbytek připadá na proudění a vedení tepla. Pro toto vytápění je typická velmi nízká povrchová teplota otopného stropu, jen o 3 až 4 °C vyšší, než je požadovaná teplota místnosti (v zimě 20 °C). V létě je tomu naopak: do trubic stropního „vytápění" je vháněna voda jen o 3 až 4 °C chladnější, než je požadovaná vnitřní teplota (do 27 °C).

Zajímavá je i rychlost, s jakou toto vytápění reaguje na regulační zásah nebo změnu venkovní teploty. K ustálení nové požadované vnitřní teploty dojde už po několika minutách po regulačním zásahu. Změny venkovní teploty většinou nelze pod stropním vytápěním/chlazením vůbec zaznamenat.

TČ Vitocal 100-S - výhody

• Spolehlivé tepelné čerpadlo za příznivou cenu
• Flexibilní instalace venkovní jednotky (možnost postavení nebo zavěšení na stěnu)
• Reverzní provedení umožňuje vytápění i chlazení (varianta AC)
• Regulace Vitotronic s jednoduchou obsluhou, srozumitelným textem a grafickým displejem
• Možnost připojení k internetu přes modul Vitoconnect 100 (příslušenství)
• Optimalizované využití vlastní vyrobené elektrické energie pocházející z fotovoltaiky
• Možnost získání rozšířené komplexní 5leté záruky Viessmann
• Tepelné čerpadlo splňuje požadavky pro státní dotační programy
• Třída energetické účinnosti: A++/A+

Energetické štítkování kompletních sestav: Jsme připraveni, říká Viessmann

Od 26. září 2015 se rozšíří evropské energetické štítkování, které se vztahuje nejen na jednotlivá zařízení (topidla, ohřívače, tepelná čerpadla apod.), ale také na celé kompletní…

Závěr

Celostropní vodní vytápění popisovaného objektu s velmi rychlým náběhem požadované teploty stropu umožnilo realizovat vnitřní teplotu na úrovni nad 20 °C v zimě a do 27 °C v létě, a to pomocí otopné vody o teplotě cca 24 °C pro zimu i léto. V létě v extrémních vedrech ca o 2 až 3 °C méně. Jako dodavatel tepla či chladu pro toto stropní vytápění bylo jako nejvhodnější adept vybráno tepelné čerpadlo Vitocal 100-S s regulací Vitotronic 200. To zároveň obstarává i celoroční ohřev vody v boileru.

Shrnutí

• TČ Vitocal 100 v zimě: V režimu vytápění a přípravy teplé vody k mytí a vaření využívá tepelné čerpadlo jen s elektřinu na "noční tarif" a fotovoltaickou elektřinu.
• TČ Vitocal 100 v létě: V režimu klimatizace a přípravy teplé vody k mytí a vaření využívá tepelné čerpadlo hlavně fotovoltaickou elektřinu, v nouzi elektřinu na "noční tarif".
• Otopná (v létě klimatizační) soustava domu obsahuje dvě akumulační nádrže s celkovým objemem 3 m³, ve kterých se s pomocí popsaného tepelného čerpadla v zimě vyrábí teplá voda (cca do 35°C) a v létě chladná voda (cca od do 20°C). Pomocí směšovacího ventilu pak putuje do otopných stropů voda o požadované teplotě.

Téma: sálavé vytápění a chlazení

Autor: RNDr. Jiří Hejhálek

Foto: archiv Viessmann, archiv redakce

Viessmann Tepelná čerpadla Viessmann Tepelná čerpadla Sálavé vytápění Ohřev vody Stropní vytápění Stropní chlazení Alternativní energetické zdroje energetická soběstačnost budov výběr TČ

Přečtěte si také

• Jak prodloužit koupací sezónu? Instalací tepelného čerpadla k bazénu
• Vytápění a chlazení domu tepelným čerpadlem. Úvod do moderní energetiky.
• Tepelné čerpadlo jako významný krok k soběstačnému domu
• Hlučnost venkovních jednotek tepelných čerpadel
• Vitocal 200-S: tepelné čerpadlo s obzvlášť tichým provozem