OHŘEV VODY: Přírodní energie

Předchozí část seriálu najdete zde.

Nejvýhodnější je použití tepelného čerpadla všude tam, kde máte vysokou spotřebu energie na vytápění a ohřev vody. To se týká nejen rodinného domu, ale také zahradního (i vnitřního) bazénu. Náklady na ohřev vody může až o 60 % za jistých podmínek snížit rovněž instalace solárních kolektorů. V tom případě ovšem potřebujete větší zásobník, aby dokázal naakumulovat teplo v době, kdy svítí slunce.

Tepelná čerpadla a jejich využití

Tepelná čerpadla umí získávat energii jak ze vzduchu, tak ze země nebo spodní vody. Jsou vybavena výparníkem, kondenzátorem, expanzním ventilem a kompresorem. „Hlavním důvodem, proč si lidé tepelná čerpadla pořizují, jsou úspory nákladů na chod rodinného domu,“ připomíná inženýr Václav Helebrant ze společnosti Stiebel Eltron. „Pořizovací cena zásobníku je sice poněkud vyšší (více než 40 000 Kč), ale díky provozním úsporám se ve vícečlenné domácnosti spolehlivě vrátí přibližně do deseti let, při vyšší spotřebě energie pak ještě dříve.“

Klasická tepelná čerpadla (TČ) dokážou topit i ohřívat vodu, ovšem kvůli efektivnímu provozu se tak nikdy neděje současně. Pokud tedy potřebujete mít ohřev vody nezávislý na vytápění nebo nechcete zbytečně zatěžovat topné TČ, řešením může být čerpadlo určené výhradně k ohřevu vody. Je to vlastně zásobník vody s malým TČ (např. Bosch, Master Therm, Junkers, Mountfield), kde zdrojem tepla může být i vnitřní znehodnocený (odpadní) vzduch. Tato tepelná čerpadla využívají podobně jako rekuperace odváděný vzduch, jen s tím rozdílem, že jeho teplo nepředávají čerstvému příchozímu vzduchu, ale vodě v nádrži a čerpadlo pak zásobuje teplou vodou centrálně celý dům. Objem zásobníku může být od 200 do 300 litrů. Zařízení lze nastavit na trvalé větrání nebo větrání jen při potřebě ohřevu vody.

Maximální teplota vody je 60 °C. Některé typy čerpadel dokonce umožňují tzv. kombinovaný ohřev vody a lze je propojit např. se solárním systémem. Kromě toho lze tepelný výměník připojit také na kotel na tuhá paliva, elektrický či plynový kotel.

Jaké jsou výhody tohoto typu vytápění?

Ing. Marek Bláha, Tepelná čerpadla, IVT, s. r. o.: „Moderní japonská technologie EcoCute umožňuje vysokoteplotnímu tepelnému čerpadlu SANDEN AquaEco o výkonu 3,5–4,5 kW, využívajícímu venkovní nebo odpadní vzduch, efektivně vyrábět teplou vodu o teplotě 65 °C i při venkovních teplotách –15 °C. Tepelné čerpadlo je vhodné pro rodinné domy s velkou spotřebou teplé vody, ve větších objektech lze tato čerpadla zapojit do kaskády pro získání vyššího výkonu, nebo připravovat teplou vodu decentrálně přímo v místě spotřeby.“

Ing. Petr Novotný, Stiebel Eltron: „Potřeba tepla na přípravu teplé vody je u všech ohřívačů stejná, provozní náklady jsou však pro různé typy ohřívačů odlišné. Novým trendem jsou speciální tepelná čerpadla, využívající teplo z okolního vzduchu v místě instalace. Pomocí chladicího okruhu připraví ve vestavěné nádrži teplou vodu. Nejčastěji jsou tyto ohřívače nabízeny ve stacionárním provedení o objemu 220 nebo 300 l (např. Tatramat TEC 220 nebo 300). Pořizovací cena zařízení je sice vyšší, ale návratnost investice je třeba u 220litrové verze v porovnání s elektrickým zásobníkovým ohřívačem necelých šest let.

Vyplatí se, nevyplatí?

Pokud si za nemalé prostředky pořizujete tepelné čerpadlo pro vytápění domu, bylo by chybou nevyužít plně jeho možností a neohřívat s ním i vodu, neboť úspora se oproti běžnému ohřevu v přímotopném bojleru u běžné 4členné domácnosti pohybuje při současných cenách okolo 7–8 tis. Kč/rok. Důležité je ovšem ohřívat vodu pomocí tepelného čerpadla celoročně, neboť v letních měsících má TČ vzduch/voda nejvyšší topný faktor a ohřev vody (případně i bazénové vody) je vysoce efektivní. Není pravda, že tepelné čerpadlo umí teplou vodu pouze předehřívat, naopak dnes je již obvyklé takové zapojení do systému, které zajistí plný ohřev až na teploty běžně okolo 60 °C. Některé typy TČ navíc umožňují ohřev vody i v režimu chlazení.

Venkovní bazén

Soukromé „plovárny“ tvoří zcela běžnou součást většiny zahrad rodinných domů. K nevýhodám tohoto komfortu však až donedávna patřila příliš krátká provozní sezona. Dnes lze bazénovou vodu ohřívat pomocí elektrického přímotopu nebo skoro zadarmo solárními panely či právě tepelným čerpadlem. Elektrické přímotopy jsou sice výkonné, nezávislé na slunci, ale jejich provoz je drahý (za 1 kW elektrické energie získáte pouze 1 kW tepelné energie). Solární panely jsou naopak nejlevnějším způsobem ohřevu vody, jejich účinnost je ovšem závislá na intenzitě slunečního svitu.

A tepelné čerpadlo? Kombinuje výhody solárního a elektrického ohřevu – je velmi efektivní a slunce nepotřebuje vůbec. Chcete-li kupříkladu vyhřát vodu v bazénu na 30 °C, pak vstupní elektrická energie představuje pouze 20 % z celkové hodnoty získaného tepla, zbylých 80 % je zcela zdarma. Prakticky to znamená, že k zisku potřebných 5 kW energie potřebujete jen 1 kW energie ze zásuvky a zbylé 4 kW dodá zcela zdarma okolní vzduch. To žádný jiný typ ohřevu nedokáže.

Práce pro sluneční paprsky

Z přímo dopadajícího slunečního záření voda v bazénu pohltí až 70 % energie. Požadavky na její teplotu jsou relativně nízké, optimální hodnoty pro rekreační plavání se pohybují v rozmezí 24 až 28 °C. Energetické ztráty bazénu závisí především na požadované teplotě vody. Zvýšení teploty vody o 5 °C může zvýšit spotřebu energie až o 100 %.

Existují dva základní způsoby solárního ohřevu. O něco levnější je varianta solárních absorbérů, nákladnější (ale výkonnější) je alternativa pomocí solárních kolektorů. Pro teplo nutné k ohřevu vody (na mytí, ale i jako topné vody do radiátorů) je nutno použít tzv. aktivní systémy k celoroční přípravě teplé vody (TV), ohřevu bazénové vody a k přitápění budov pomocí teplovodního či teplovzdušného vytápění.

Získanou energii je možné i dlouhodobě akumulovat v zásobnících (vodních, štěrkových aj.). Čím je delší doba akumulace, tím je systém dražší a méně ekonomický. Proto se nejčastěji používá krátkodobá, několikadenní akumulace s tzv. pružným topným systémem, umožňující automaticky snížit výkon, jsou-li solární zisky dostatečné. Průměrný počet hodin solárního svitu (bez oblačnosti) se v ČR pohybuje kolem 1 460 h/rok. V oblastech se silně znečištěnou atmosférou je nutné počítat s poklesem globálního záření o 5–10 %, někdy dokonce 15–20 %. Pro oblasti s nadmořskou výškou od 700 do 2 000 m n. m. lze počítat naopak s 5% nárůstem globálního záření.

Technické podmínky

V ČR dopadá na zemský povrch za rok průměrně 1 100 kWh/m2 energie. Pomocí kapalinových kolektorů se dá získat 300–800 kWh/m2 za rok, zisk se však v jednotlivých měsících výrazně liší (v zimě často nepokrývá potřebu, pro letní přebytky někdy není praktické využití). V průměrných solárních zařízeních lze v podmínkách ČR uvažovat s průměrnou roční výrobou 380–420 kWh/m2 kolektorové plochy za rok. U vakuových kolektorů se účinnost mění jen málo, takže uspokojivě pracují i v mrazivých dnech. Naopak u jednoduchých plochých kolektorů účinnost klesá s rozdílem teplot velmi prudce, takže je téměř nemožné ohřívat v nich vodu v zimě na více než 80 °C. Toto teplo je možné využívat jak pro předehřev topné vody, tak pro ohřev užitkové vody nebo ohřev bazénů.

Text: Petr Saulich, Foto: Archiv firem a redakce