Výběr tepelného čerpadla do novostavby rodinného domu

Volba topného systému patří v případě výstavby nového domu mezi priority. V ideálním případě je o něm rozhodnuto již před vznikem architektonické studie stavby, což nejenže výrazně zjednoduší stavební postupy, ale především sníží jak náklady na stavbu, tak provozní výdaje domu.

Majitelé pozemků, na nichž je plánována stavba nového rodinného domu, vyhledávají především bezobslužné systémy. Dnes lidé vítají možnost vracet se z práce do domácností, jejichž vnitřní klima je automaticky udržováno na příjemných teplotách a současně je dům větraný tak, aby nestoupala koncentrace CO₂… Již při návrhu stavby je proto vhodné vypracovat podrobný odborný koncept. Ten mimo jiné dovede majitele k co nejnižší závislosti na přísunu energií z veřejných zdrojů, jejichž ceny rok od roku narůstají. Naznačme si, jak lze dosáhnout výše uvedených cílů.

Souznění stavebního organismu

V domě spolu vše souvisí, jedná se o „živý organismus“, v němž jsou jednotlivé součásti propojeny podobně jako je tomu v lidském těle. A proto i výběr topného systému závisí na konkrétní konstrukci domu (včetně jeho tvaru, velikosti), na orientaci stavby, na typu jejího zateplení, na materiálech používaných při výstavbě, na intenzitě větrání objektu apod. Otopná soustava nemálo ovlivňuje výsledný vzhled stavby jak v exteriéru, tak uvnitř. K dokonalému souznění všech stavebních a technických funkcí je tedy potřeba brát v úvahu veškeré vlivy. Výsledkem často bývá tepelné čerpadlo, univerzální, a přitom úsporný zdroj tepelné energie.

Nejčastěji jsou v novostavbách kombinována tepelná čerpadla s podlahovou otopnou soustavou. (Autor: urfin, Shutterstock)

Nejen vytápění

Pokud se investor rozhodne pro vytápění tepelným čerpadlem (TČ), je potřeba znát tepelné ztráty domu (tu vypočítá energetický specialista). Následně určíme počet topných okruhů, potažmo co všechno bude energie dodaná tepelným čerpadlem pohánět. Teprve poté stanovíme vhodný typ TČ tak, aby systém nebyl poddimenzovaný či naopak. První případ by navýšil provozní náklady domu, naddimenzované čerpadlo může častěji spínat, což výrazně zkracuje jeho životnost. Vždy počítáme s ohřevem TV a vody topné, která objekt vytápí, případně TČ ohřívá bazénovou vodu.

Nejvíce účinné a také energeticky šetrné je tzv. celoplošné vytápění, kdy vytápí celá plocha stropu nebo podlahy pomocí podlahových či stropních rozvodů. Fyzikálně jde o sálavý způsob vytápění, nejvíce účinný a zároveň nejpříjemnější, o kterém je řeč jinde v tomto časopise. V létě lze pak tímto stropem a podlahou chladit. Chlazení umí typ TČ, který je k tomu určen případně klimatizace, pracující na tomtéž principu (laicky řečeno čerpá teplo z interiéru a „ohřívá“ venkovní vzduch). V časech, kdy jsou ve střední Evropě teplejší léta, je letní chlazení interiéru skoro nutností.

Systém tepelného čerpadla lze dnes již zcela běžně ovládat vzdáleně pomocí chytrého telefonu, do něhož si stáhnete patřičnou aplikaci. (Zdroj: Viessmann)

Teplo z přírody

Tepelná čerpadla odebírají teplo ze svého okolí pomocí chladiva (podobně jako lednička), kterým pomocí kompresoru předávají energii k ohřevu topné či užitkové vody. Zdrojem tepla může být země, voda (studna, jezero či koryto řeky), či vzduch. Každý má svá pozitiva i negativa. „Dolování“ tepla ze země je nákladné, čerpání z vodních toků a jezer naráží na legislativní brzdy a zbývá vzduch, který je v podmínkách ČR nejvíce využívaný. Hlavní výhodou TČ vzduch-voda/vzduch je nižší pořizovací cena související i s jejich snadnou instalací a nižšími nároky na prostor. Narušují však vzhled budovy a jsou občas kritizovány za vysokou hlučnost ve srovnání s jinými druhy TČ. Jejich venkovní jednotky jsou obvykle umístěny na vnější obvodové zdi objektu či na střeše. Lze však použít speciální tichá tepelná čerpadla nebo ta standardní umístit do různých pohledově řešených krycích boxů, které mohou zároveň tlumit hluk z kompresorů a ventilátorů.

Jiným případem je TČ země-voda, které už není tolik frekventované. Jeho pořizovací náklady jsou vyšší, ovšem účinnost patří k nejvyšším, a ekologická stopa k nejnižším. Finance na vstupu jsou navyšovány zejména nutností provést vertikální hlubinné vrty či instalovat horizontální plošné zemní kolektory. Systém vertikální může zasahovat až do hloubky přes 100 metrů, ale jeho kladem je, že může být realizován i na menším pozemku. V případě horizontálního systému je naopak zapotřebí disponovat větší stavební parcelou, ale potrubí je položeno zhruba 1 metr pod povrchem, výkopové práce jsou proto minimální. Zároveň je eliminováno riziko, které vyvstává v případě hlubinných vrtů – občasná studená místa ochlazující teplonosné médium, horizontální soustava totiž čerpá teplo z větší plochy než vertikální. Provozní náklady jsou v obou případech výrazně nižší než je tomu u čerpadla vzduch-vzduch nebo vzduch-voda už jen z toho důvodu, že není potřeba pořizovat vedlejší zdroj tepla. Teplota v zemi je stabilní po celý rok a jednotka je proto funkční i ve velmi mrazivém počasí.

Zdroj: archiv časopisu

Není úspora jako úspora

Tepelná čerpadla jsou mnohými odpůrci kritizována zejména kvůli vyšším investičním nákladům. Ne vždy jsou však zohledňovány provozní výdaje, které jsou v případě tepelného čerpadla zanedbatelné. A především se zapomíná na to, že TČ neslouží jen k ohřevu topné vody. Architekt, ideálně ve spolupráci s projektantem (i jednotlivými subdodavateli) může na základě majitelova zadání vytvořit velmi efektivní a hospodárný systém, který umožní tepelnému čerpadlu účinně spolupracovat s jinými zařízeními v domě a permanentně tak snižovat provozní náklady domu.

Efektivní koordinace

Tepelné čerpadlo není vždy jediným zdrojem tepla, bývá doplňováno například elektrokotlem nebo i lokálními topidly (krbem apod.), které však spínají jen občas. K chodu čerpadla je pak potřeba jen malé množství elektrické energie. Ta může být buď získávána od veřejného dodavatele elektřiny, ale také vyráběna individuálně. Tepelné čerpadlo je ideálně propojováno s fotovoltaickými elektrárnami na střechách obsluhovaných domů a jejich produkce běžně dostačuje potřebám TČ.

Ať už TČ souzní se solárními panely a nebo je kombinováno s rekuperačními jednotkami, větracími systémy, zavlažováním zahrady, osvětlením či stíněním oken, ve všech případech může být obsluha zjednodušena univerzálním řídicím systémem. Lze tak vytvořit efektivní inteligentní domácnost, která bere v úvahu teplotu vnějšího i vnitřního prostoru, upravuje činnost zařízení dle aktuálního slunečního svitu, větrá, topí a majitel může vše ovládat vzdáleně svým mobilním telefonem. Veškerý provoz je zefektivněn způsobem, který prodlužuje životnost tepelného čerpadla.

Volná energie z přírody

Tepelná čerpadla jsou účinná zařízení využívající různé zdroje tepla, které nabízí příroda či provoz domu. Při zohlednění hlavních parametrů jako jsou provozní náklady, komplikovanost obsluhy, životnost zařízení a cena, vychází jako jedno z nejvýhodnějších řešení realizace vytápění v novostavbě tepelné čerpadlo. V objektu slouží jako jediný zdroj tepla, případně funguje v součinnosti se zdrojem vedlejším.