Účty za vytápění v Německu rostou. Válka na Ukrajině a následné zastavení dodávek ruského plynu výrazně zvýšily cenu plynu a elektřiny. Domácnosti to cítí. Touha ušetřit peníze tím, že budete mít doma teplo, dosáhla historického maxima.
Jedním z řešení by mohl být přechod na tepelné čerpadlo (Wärmepumpe). Tyto systémy slibují, že budou levnější a ekologičtější než tradiční olejové nebo plynové kotle. Ale co přesně tato zařízení dělají?
Jak tepelná čerpadla získávají teplo ze studeného vzduchu
Tepelné čerpadlo odebírá teplo z okolí. K vytápění nebo chlazení domu využívá vzduch, zemi nebo podzemní vodu. V novostavbách je to nyní nejběžnější způsob vytápění. Je považován za efektivní a šetrný k životnímu prostředí, i když ke svému provozu vyžaduje elektřinu.
Technologie je založena na teplotních rozdílech. Využívá rozdílu mezi venkovní a vnitřní teplotou nebo mezi půdou a povrchem. Rekuperované teplo se musí dostat na využitelnou úroveň pomocí cyklování. Chladivo se používá jako prostředek pro přenos tepla. Prochází čtyřmi specifickými fázemi: vypařováním, kompresí, kondenzací a expanzí.
- Odpařování: Chladivo se odpařuje při venkovní teplotě. Protože zimní teploty mohou klesnout pod bod mrazu, musí mít chladivo velmi nízký bod varu.
- Komprese: Elektrický kompresor stlačuje páry chladiva. To zvyšuje jak tlak, tak teplotu. Výsledná teplota je výrazně vyšší než teplota uvnitř budovy.
- Kondenzace: Ohřátá stlačená pára předává teplo topné vodě přes výměník tepla. Voda je dostatečně ohřátá, aby mohla sloužit jako topné médium nebo horká voda. Chladivo kondenzuje do kapaliny, ale zůstává pod vysokým tlakem.
- Expanze: Kapalné chladivo prochází expanzním ventilem. Tím se tlak sníží na původní úroveň a cyklus se může opakovat.
Výhoda efektivity
Klíčový je poměr zdrojů energie. Za normálních podmínek asi osmdesát procent tepelné energie pochází z volného tepla z okolí prostřednictvím procesu odpařování. Elektřina potřebná pro cyklus tvoří pouze dvacet procent.
Vytápění venkovním vzduchem v zimě se zdá neintuitivní. Princip činnosti tepelného čerpadla to však umožňuje. Systém teplo spíše přenáší, než aby jej vytvářel od začátku. Tento rozdíl je rozdílem jak pro vaši peněženku, tak pro planetu.
Základní princip: 80 % bezplatného okolního tepla, 20 % elektřiny.
Právě tato účinnost vysvětluje, proč tato technologie získává na popularitě, a to i přes počáteční náklady na instalaci. Sezónní problém – nedostatek tepla – mění na řešitelný mechanický proces. Otázkou nyní je, zda se počáteční investice během životnosti zařízení vrátí. Tento výpočet závisí na místních cenách energií a konkrétní izolaci vašeho domu. Neexistuje žádná univerzální odpověď. Mechanika tepelného čerpadla ale zůstává nezměněna. Funguje prostřednictvím změn tlaku a fázových změn a přenáší teplo tam, kde je potřeba.
Jak typy tepelných čerpadel ovlivňují efektivitu vašeho domova
V závodě o efektivní vytápění vašeho domova jsou v zásadě tři hlavní soupeři: tepelná čerpadla se vzduchem, zemí a vodou. Každý má své vlastní vlastnosti. Každý má svá pravidla. Na Amazonu si nemůžete jen tak vybrat ten, který vypadá nejlevněji. Realita je mnohem složitější.
Vzduchová tepelná čerpadla jsou z nějakého důvodu nejběžnější. Jsou jednoduché. Jsou přímočaré. Tato zařízení odebírají tepelnou energii z venkovního vzduchu pomocí ventilátorů. Představte si to jako reverzibilní klimatizaci. Jejich instalace je poměrně jednoduchá. Potřebujete venkovní jednotku a vnitřní fancoilovou jednotku. Ale jednoduchost má svou cenu. V zimě účinnost klesá. Proč? Protože vzduch rychle vychladne.
Když venkovní teplota klesne, teplotní rozdíl mezi vaším teplým interiérem a zmrzlým venkovním světem se zvětší. Elektrický kompresor musí pracovat více. Na překlenutí této mezery spotřebuje více elektřiny. Čím chladněji je venku, tím je systém méně účinný. Toto je základní fyzika. Bojujete proti životnímu prostředí.
Tepelná čerpadla země (voda-voda) fungují jinak. Jsou široce považovány za nejúčinnější dostupný typ. Jako zdroj tepla využívají podzemní vodu. A spodní voda je stabilní. I v hluboké zimě zřídka klesnou pod deset stupňů Celsia. To je teplo ve srovnání se zmrzlým vzduchem. Tepelné čerpadlo nemusí pracovat zdaleka tak tvrdě.
Má to ale háček. Nejde to jen tak nikam nainstalovat. Majitelé domů musí vyvrtat dvě studny. Dva. A potřebují povolení. Spousta oprávnění. Odběr vody musí schválit místní úřady. Důležité je také chemické složení vody. Pokud je voda příliš žíravá nebo obsahuje hodně minerálů, může systém trpět. Ne každá lokalita má přístup k vhodné podzemní vodě. Pokud je nemáte, tato možnost nepřipadá v úvahu.
Tepelná čerpadla země-voda fungují na podobném principu, ale energii odebírají přímo ze země. Půda zadržuje teplo lépe než vzduch. Zůstává relativně konstantní po celý rok. Díky tomu jsou také vysoce efektivní. Zde máte dvě možnosti. Můžete vrtat hluboké studny. Nebo můžete položit velké, mělké trubky na široké ploše pozemku. Obojí vyžaduje výkopové práce. Obojí vyžaduje povolení.
Vrtání je v mnoha oblastech omezeno. Zónování se velmi liší. Můžete najít perfektní místo na papíře, jen aby vám místní rada řekla, že se nesmíte dotknout podzemních prostor. To je byrokratická překážka. Zvyšuje čas a náklady na projekt před položením prvního potrubí.
Tím se dostáváme k tvrdé pravdě. Ne každé tepelné čerpadlo funguje na každém místě. Geografie určuje vaše možnosti. Pokud je půda kamenitá, vrtání je drahé. Pokud je hladina spodní vody příliš nízká nebo je voda kontaminovaná, vodní čerpadla nebudou fungovat. Pokud žijete v husté městské oblasti bez místa na zahrádce, možná budete nuceni zvolit vzduchové čerpadlo navzdory jeho zimní neefektivitě.
Kromě typu čerpadla je důležitá i samotná budova. Tepelné čerpadlo je jen tak dobré, jak dobrá budova slouží. Potřebujete dobrou izolaci. Bez něj vytopíte ulici. Svou roli hraje i topný systém uvnitř. Tepelná čerpadla fungují nejlépe s nízkoteplotním rozvodem tepla. To znamená velké radiátory nebo ideálně podlahové vytápění. Malé, staromódní radiátory si nemusí účinně poradit s nižšími teplotami chladicí kapaliny. Mohli byste skončit se studeným domovem a vysokým účtem za energie.
Jakou cestu si tedy vyberete? Univerzální vítěz neexistuje.
Zde není vše tak jasné. Zda je tepelné čerpadlo skutečně ekologické, závisí zcela na konkrétním modelu. Přestože tři čtvrtiny tepelné energie pochází z obnovitelných zdrojů, jako je vzduch, voda nebo půda, systém stále vyžaduje elektřinu. Pohání kompresor a čerpadla. A že elektřina se často stále vyrábí v uhelných elektrárnách, spíše než ve větrných nebo solárních.
A co druhá klíčová výhoda? Finanční.
Úspory jsou možné, ale neproběhnou okamžitě. Nákup a instalace zařízení stojí předem desítky tisíc eur. U vzduchového tepelného čerpadla se bavíme o částce 20 000 až 25 000 eur. Můžete žádat o státní dotace na pokrytí některých nákladů, ale většinu nákladů budete muset stále hradit sami.
Pokud vezmeme v úvahu pouze provozní náklady, obrázek se změní. Pokud již systém máte, výrazně ušetříte ve srovnání s používáním topného oleje a plynu. Takovou analýzu provedl srovnávací portál Verivox. Vytápění účinným tepelným čerpadlem stojí v průměru o 39 % méně než plynem. I méně účinný model ušetří 11 %. Náklady na údržbu jsou také nižší. Očekávejte přibližně 100 eur ročně plus náklady na práci a cestovní náklady pro specialisty.
Z dlouhodobého hlediska je to levnější. Bariéra vstupu je ale vysoká. Majitelé domů musí nejprve zaplatit vysoké částky.
