Tepelné čerpadlá sú stále populárnejším riešením pre efektívne vykurovanie a chladenie domov, ako aj prípravu teplej vody. Využívajú energiu z okolitého prostredia - vzduchu, zeme alebo podzemnej vody - a pomocou moderných technológií ju premieňajú na teplo, ktoré môže byť následne využité pre vykurovanie, chladenie alebo ohrev vody. V tomto článku sa zameriame na tepelné čerpadlá vzduch-vzduch, stavebné povolenia a podmienky, ktoré sú s nimi spojené.
Úvod do tepelných čerpadiel
Tepelné čerpadlo je zariadenie, ktoré si berie teplo z prostredia s nižšou teplotou, aby ho následne previedlo na vyššiu teplotnú hladinu, ktorá je vhodná na ohrev vody alebo na vykurovanie. Skladá sa z niekoľkých dôležitých komponentov - výparníka, kompresoru, kondenzátoru a expanzného ventilu, ktoré sú navzájom prepojené v uzatvorenom cykle. Najčastejšie sa používajú kompresorové tepelné čerpadlá, v ktorých kompresor stláča a zahrieva chladivo, ktoré následne putuje do kondenzátora. Tam sa z neho odoberie teplo a dochádza k zmene skupenstva z plynného na kvapalné. Skondenzované chladivo potom pokračuje do výparníka, kde sa zasa ohrieva a mení z kvapaliny na plyn. Následne sa cyklus opakuje.
Typy tepelných čerpadiel
Podľa toho, odkiaľ tepelné čerpadlá teplo odoberajú a akej látke ho predávajú, rozlišujeme 4 základné typy čerpadiel:
- Zem/voda
- Voda/voda
- Vzduch/voda
- Vzduch/vzduch
Tepelné čerpadlo zem-voda
Tepelné čerpadlo zem-voda používa ako zdroj tepla pôdu, a to za pomoci hĺbkového vrtu alebo kolektorov rozprestretých v malej hĺbke a na väčšej ploche pozemku.
Zemný plošný kolektor
Zemný plošný kolektor funguje ako akumulátor tepla, v podstate ide o obrovský solárny kolektor. Teplo získava zo slnka počas teplejších mesiacov a ukladá ho v pôde. Pri využití plošného kolektora sa počíta, že potrebujete približne 1,5 až 2-násobok plochy obytnej časti domu. Nevýhodou tohto riešenia je, že na mieste, kde sú kolektory umiestnené, už nie je možné kopať alebo budovať hlbšie základy, aby sa nepoškodil systém.
Prečítajte si tiež: Využitie tepelných čerpadiel
Zemný vrt (sonda)
Zemný vrt využíva hlbinné teplo, ktoré je stabilnejšie po celý rok. Hĺbka vrtu je zvyčajne medzi 80 a 130 metrami a má priemer okolo 175 mm. Približná cena za 1 meter zemného vrtu na pozemku sa môže líšiť v závislosti od viacerých faktorov, ako je napríklad typ pôdy, prístupnosť terénu, hĺbka vrtu a technológia, ktorá sa používa.
Tepelné čerpadlo voda-voda
Tepelné čerpadlo voda-voda, ktoré využíva podzemnú vodu, vyžaduje studňu na odber vody a vsakovaciu studňu, kam sa voda po využití vracia. Tepelné čerpadlá, ktoré využívajú povrchovú vodu, sú závislé od sezónnych zmien teploty vody.
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
Tepelné čerpadlá vzduch-voda získavajú energiu z vonkajšieho vzduchu pomocou vonkajšej jednotky. Chladivo v systéme absorbuje teplo zo vzduchu, následne ho kompresor zvyšuje na vyššiu teplotu a prenáša ho do vykurovacieho systému (napr. podlahového kúrenia alebo radiátorov) a ohrevu teplej vody.
Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch
Tepelné čerpadla vzduch/vzduch fungujú na podobnom princípe ako klimatizácie, mnohé modely dokonca zvládajú oboje - v lete vzduch ochladzujú, v zime ohrievajú. Teplo získané zo vzduchu zasa odovzdávajú vo forme vzduchu do interiéru. Medzi hlavné výhody patrí prvotná nízka cena, podobne výhodné sú aj prevádzkové náklady.
Tepelné čerpadlo vzduch-voda: Detaily
Tepelné čerpadlo vzduch-voda je jedným z najrozšírenejších typov tepelných čerpadiel. Na trhu sa stretávame s dvoma hlavnými typmi tohto zariadenia - monoblok a split.
Prečítajte si tiež: Výhody Tepelných Čerpadiel Austria Email
Typy tepelných čerpadiel vzduch-voda
- Tepelné čerpadlo typu monoblok: Tepelné čerpadlo monoblok sa vyrába a montuje ako jeden celok v továrni.
- Tepelné čerpadlo typu split: V prípade splitového riešenia sú komponenty chladiaceho systému rozdelené medzi vonkajšiu a vnútornú jednotku.
Výhody a nevýhody tepelných čerpadiel
Pri väčšine typov tepelných čerpadiel sa nemusíte obávať rastúcich cien palív, pretože sa spoliehate na energiu prirodzene akumulovanú v prírodnom prostredí. Tú dokážu niektoré moderné čerpadlá premeniť nielen na teplo na kúrenie počas zimných mesiacov, ale vďaka spätnému chodu aj na efektívne chladenie priestorov v horúcom počasí.
Ďalšie výhody:
- Nízke prevádzkové náklady (ide o jeden z najúspornejších typov vykurovania). Efektivitu prevádzky udáva koeficient výkonu (COP), ktorý býva medzi 3 až 4, čo znamená, že z jednej kWh elektriny čerpadlo vyrobí 3 až 4 kWh tepla.
- Ekologickosť. Dobre navrhnutý systém môže ušetriť viac než 60 % emisií CO₂ v porovnaní s pôvodným fosílnym zdrojom.
- Spoľahlivá a komfortná prevádzka, ktorá si nevyžaduje takmer žiadne úsilie.
- Bezpečnosť zariadenia.
Nevýhody:
- Vyššie obstarávacie náklady (avšak tepelné čerpadlá sa vyznačujú vysokou návratnosťou a vzhľadom na ich šetrnosť k životnému prostrediu sa na tepelné čerpadlá vzťahujú i viaceré dotácie). Návratnosť investície závisí od počiatočných nákladov, ceny energií a efektívnosti čerpadla. Vo všeobecnosti sa investícia do tepelného čerpadla vzduch/voda vráti za 5 - 10 rokov.
- Pri niektorých typoch je montáž náročnejšia, je potrebné vytipovať vhodné umiestnenie vonkajšej jednotky z hľadiska hlučnosti a dbať na ostatné aspekty inštalácie, ako napr. odvedenie kondenzátu z vonkajšej jednotky, estetika riešenia a správna elektroinštalácia.
Špecifiká tepelných čerpadiel vzduch-voda
- Jednoduchšia inštalácia: Výhody zahŕňajú jednoduchšiu a rýchlejšiu inštaláciu bez nutnosti hĺbkových vrtov alebo kolektorov. Inštalácia je relatívne rýchla a zvyčajne trvá 1 až 3 dni, v závislosti od typu čerpadla, veľkosti systému a prípadných úprav vykurovacieho systému.
- Nižšie počiatočné náklady: Nižšie počiatočné náklady v porovnaní so systémami zem/voda.
- Možnosť inštalácie v rôznych typoch budov. Tepelné čerpadlo vzduch/voda je vhodné pre novostavby aj staršie rekonštruované budovy, najmä tie s dobrou tepelnou izoláciou.
- Efektivita pri nízkych teplotách: Väčšina moderných tepelných čerpadiel vzduch/voda dokáže pracovať efektívne aj pri nízkych teplotách, často až do -20 °C. Pri extrémnych mrazoch sa môže účinnosť znížiť, ale čerpadlá sú navrhnuté tak, aby udržali vykurovanie aj v týchto podmienkach. Efektivita tepelných čerpadiel v zime môže klesať v prípade extrémnych mrazov, keď systém potrebuje viac elektriny na udržanie tepla. Tepelné čerpadlo tak počas celého roka funguje v závislosti od klimatických podmienok, pričom jeho výkon a efektivita sa menia v súlade s vonkajšími teplotami.
- Hlučnosť: Vonkajšie jednotky tepelných čerpadiel vzduch/voda vydávajú určitú mieru hluku (približne 35-60 dB v závislosti od výkonu a modelu), čo je porovnateľné so zvukom klimatizácie.
- Potreba údržby: Tepelné čerpadlá vyžadujú základnú údržbu, ktorá zahŕňa kontrolu filtra, stavu vonkajšej jednotky a doplnenie chladiva, ak je to potrebné.
- Možnosť chladenia: Väčšina tepelných čerpadiel vzduch/voda má funkciu reverzácie, ktorá umožňuje ich využitie na chladenie počas letných mesiacov. V tomto režime čerpadlo odoberá teplo z interiéru a odvádza ho von, čím poskytuje komfortnú teplotu aj v teplejších obdobiach.
- Životnosť: Pri správnej údržbe má tepelné čerpadlo vzduch/voda životnosť približne 15 - 20 rokov.
Stavebné povolenie a legislatíva
Na inštaláciu tepelného čerpadla vzduch/voda sa vo všeobecnosti nevyžaduje špeciálne stavebné povolenie. Avšak, pri zemných tepelných čerpadlách využívajúcich vrty alebo plošné kolektory už vstupujú do hry predpisy na ochranu podzemných vôd a geologického prostredia. Hlboké vrty (napr. pre systém voda-voda či zem-voda) vyžadujú povolenie od príslušného vodohospodárskeho úradu a v niektorých prípadoch aj odborný geologický posudok. Slovenská legislatíva (napr. vodný zákon) stanovuje, že vŕtané studne pre tepelné čerpadlá musia byť ohlásené a schválené, pričom v chránených vodných oblastiach sú takéto vrty často obmedzené alebo zakázané.
Umiestnenie a hluk
Aj keď tepelné čerpadlá vzduch-voda zvyčajne nevyžadujú formálne stavebné povolenie, projekt rieši ich vhodné umiestnenie. Legislatíva síce priamo nepredpisuje konkrétnu vzdialenosť od susedného pozemku, no všeobecné hygienické predpisy o hluku a občianskoprávne normy o neprimeranom obťažovaní susedov hlukom sú relevantné. Kvalitný projekt zohľadní minimálnu vzdialenosť vonkajšej jednotky od susedov a navrhne jej situovanie tak, aby hlučnosť nerušila okolie (napr. umiestnenie ďalej od okien susedov, použitie antivibračných podložiek, príp. protihlukového krytu).
Energetické a ekologické predpisy
Od roku 2021 platí na Slovensku požiadavka, aby nové budovy spĺňali energetickú triedu A0 (takmer nulový dom). To v praxi znamená využívanie obnoviteľných zdrojov tepla, často práve tepelných čerpadiel, v kombinácii s kvalitným zateplením. Projekt musí preukázať, že navrhované tepelné čerpadlo prinesie požadované zníženie primárnej energie a emisií CO₂, aby budova splnila kritériá certifikácie. Tepelné čerpadlá využívajúce obnoviteľné teplo z okolia dokážu výrazne zlepšiť energetickú bilanciu - dobre navrhnutý systém môže ušetriť viac než 60 % emisií CO₂ v porovnaní s pôvodným fosílnym zdrojom.
Projektová dokumentácia
Kvalitne vypracovaný projekt tepelného čerpadla prináša viaceré technické výhody. Každá budova má jedinečné energetické potreby, preto kľúčovou úlohou projektu je správne stanovenie projektovaného tepelného výkonu a z toho vyplývajúci návrh veľkosti (výkonu) tepelného čerpadla. Projektant najprv vykoná výpočet tepelných strát budovy podľa platnej metodiky (zvyčajne STN EN 12831-1) pre dané klimatické pásmo a požadovanú vnútornú teplotu. Tento výpočet zohľadňuje tepelnoizolačné vlastnosti stavebných konštrukcií, veľkosť a orientáciu objektu, infiltrovanie a vetranie, ako aj extrémnu výpočtovú vonkajšiu teplotu.
Prečítajte si tiež: Samsung 12kW - parametre vnútornej jednotky
Správne dimenzovanie
Správne dimenzovanie má zásadný vplyv na hospodárnosť prevádzky. Predimenzované tepelné čerpadlo (s vyšším výkonom, než je potrebné) síce pokryje potreby aj v extrémnych mrazoch bez rezervného zdroja, avšak prináša viaceré nevýhody. Jednak je zbytočne drahšie z hľadiska počiatočnej investície a tiež môže trpieť neefektívnou prevádzkou - veľký kompresor bude pri bežných (miernejších) podmienkach často cyklovať (tzn. zapínať a vypínať sa v krátkych intervaloch), čo znižuje celkový faktor účinnosti a zároveň zvyšuje opotrebovanie kompresora.
Poddimenzovanie tepelného čerpadla naopak znamená, že tepelné čerpadlo nebude stíhať pokryť tepelnú stratu počas najchladnejších dní a bude musieť výrazne pomáhať doplnkový zdroj (napríklad elektrický doohrev alebo záložný kotol). To môže viesť k vyšším prevádzkovým nákladom v zimných špičkách a potenciálne k nedosiahnutiu tepelnej pohody v extréme.
Cieľom kvalitného návrhu je preto vyvážené dimenzovanie: tepelné čerpadlo pokrýva väčšinu (90-95 %) ročnej dodávky tepla, no v extrémnych mrazoch sa počíta s krátkodobým doplnkovým doohrevom (bivalentný režim). Za účelom správneho dimenzovania projektant často navrhuje tzv. bivalentný bod - vonkajšiu teplotu, pri ktorej ešte samotné tepelné čerpadlo pokrýva tepelnú stratu, a pod ňou už nastupuje doplnkový zdroj.
Príprava teplej vody
Projektový inžinier okrem vykurovania nezabúda ani na prípravu teplej vody (TV). Pri rodinných domoch sa obvykle uvažuje výkonová rezerva okolo 0,2 kW na osobu (cca 5 kWh/deň). To znamená, že pre štvorčlennú domácnosť treba k vykurovaciemu výkonu pripočítať ~0,8 kW na súčasnú prípravu teplej vody, aby TČ zvládlo aj odber teplej vody (prípadne sa navrhne vhodný objem zásobníka TV pre akumuláciu).
Energetická účinnosť
Správne navrhnutý systém dokáže výrazne zvýšiť energetickú účinnosť a tým znížiť prevádzkové náklady. Efektívnosť tepelného čerpadla sa najčastejšie vyjadruje vykurovacím faktorom COP (Coefficient of Performance) pre dané podmienky a ročným pracovným číslom SPF (Seasonal Performance Factor) zohľadňujúcim celú sezónu. Projekt má priamy vplyv na dosahované hodnoty COP/SPF tým, ako navrhne celý systém.
Kľúčovým faktorom je teplota vykurovacej vody: čím nižšiu teplotu musí tepelné čerpadlo dodávať do vykurovacieho systému, tým vyššiu účinnosť dosiahne. Ak je systém podlahového vykurovania dimenzovaný napríklad na 35 °C, môže tepelné čerpadlo pracovať s COP okolo 4-5 pri miernych vonkajších teplotách; naopak pri vysokej teplote vody 60 °C (typickej pre staré radiátorové sústavy) môže COP klesnúť k hodnote 2-3.
Ekonomika prevádzky
Návrh projektu zvažuje aj ekonomiku prevádzky. Okrem zníženia spotreby energie (kWh) vďaka vyššej účinnosti sa zameriava na využitie lacnejšej tarify elektriny, ak je k dispozícii. Napríklad v domácnostiach na Slovensku existuje tarifa pre tepelné čerpadlá, ktorá poskytuje nízku cenu elektriny po väčšinu dňa (20 hodín). Projektant navrhne zapojenie tak, aby tepelné čerpadlo maximalizovalo odber počas nízkej tarify a prípadne umožní dohrev TÚV či akumuláciu tepla v zásobníku v čase lacnej elektriny.
Integrácia do existujúceho systému
Mnohé inštalácie tepelných čerpadiel prebiehajú v existujúcich objektoch, kde už funguje nejaký vykurovací systém (kotol, radiátory, podlahovka) alebo iné technické zariadenia budov (napr. solárne kolektory, rekuperácia, klimatizácia). Jednou z úloh projektu je zabezpečiť plynulú integráciu tepelného čerpadla do tohto prostredia.
Dotácie a finančná podpora
Investícia do tepelného čerpadla je skvelým spôsobom, ako ušetriť na nákladoch za energie a prispieť k ochrane životného prostredia. Aby sa to stalo aj niečo dostupnejším pre širokú verejnosť, existuje niekoľko finančných podporných mechanizmov, ktoré môžu vlastníci tepelných čerpadiel využiť.
Druhy dotácií
- Štátna podpora a granty: Štátna podpora sa na Slovensku často realizuje prostredníctvom programov, ktoré sú orientované na zelenú politiku a obnoviteľné zdroje energie.
- Regionálne programy a iniciatívy: Okrem hlavných národných programov existujú aj regionálne iniciatívy, ktoré môžu poskytnúť dodatočné prostriedky.
- Podpora od energetických spoločností: Niektoré energetické spoločnosti majú svoje vlastné programy podpory, ktorými sa snažia motivovať svojich zákazníkov k prechodu na zelenšie alternatívy.
Podmienky pre získanie finančnej podpory
Pre získanie finančnej pomoci je potrebné splniť niekoľko základných kvalifikačných kritérií:
- Oprávnenosť projektu: Pri hodnotení projektu je nevyhnutné, aby navrhované riešenia boli v súlade s cieľmi dotácie, ktoré sú väčšinou zamerané na zníženie spotreby energie.
- Spôsobilosť žiadateľa: Žiadateľ musí často byť vlastníkom nehnuteľnosti, na ktorú sa tepelné čerpadlo inštaluje, a v niektorých prípadoch aj splniť určité finančné alebo ekologické kritériá.
Vplyv dotácií na náklady
Štátne dotácie sú navrhnuté tak, aby pomohli skrátiť návratnosť investície tým, že znížia počiatočné náklady spojené s inštaláciou tepelného čerpadla. Niektoré štúdie ukazujú, že v závislosti od konkrétnej výšky dotácie a typu tepelného čerpadla, môžu majitelia domov ušetriť až 30-50 % z celkových nákladov na inštaláciu.
tags: #tepelne #cerpadlo #vzduch #vzduch #stavebne #povolenie