Vysokoteplotní tepelné čerpadlo
Kategorie
Popis úsporného opatření
Vysokoteplotní tepelné čerpadlo
Jedná se o tepelné čerpadlo jehož výstupní teplota dosahuje teplot přes 80°C bez použití elektrické dohřevu. Standardní tepelná čerpadla jsou schopná ohřát topnou vodu maximálně na 55 °C.
Vysokoteplotní TČ je v podstatě kaskáda dvou "standardních" tepelných čerpadel (kompresorů) za sebou a předehřáte chladivo se dále stlačí a ohřeje. Tento typ tepelného čerpadla je vhodný tam kde je nutné ohřívat topný systém trvale nad 45°C. Tedy bez zásahu do topného systému. Možná výstupní teplota je regulovatelná od 30 - 80°C.
Daní za tento zisk je snížení topného faktoru vysokoteplotních tepelných čerpadel, a tím prodražení provozních nákladů. Dalším negativem je vyšší pořizovací cena vysokoteplotního zařízení způsobená rozšířením zařízení o další kompresor a kondenzátor.
Vhodné jsou také pro provozy, kde je vělká spotřeba teplé vody jako jsou hotely, sportoviště, ubytovny, termální lázně atd. kde je spotřeba 3000 - 100 000 litrů teplé vody denně.
Dále jsou vhodná u starších domů, kde není předpoklad či nelze měnit stávající otopnou soustavu a otopná tělesa. U klasických tepelných čerpadel je nutné otopné těleso vyměnit za větší (cca o 20-30%) z důvodu nízké teploty a tedy nižšího výkonu tělesa. U vysokoteplotních toto není třeba.
Nejnovětší vysokoteplotní čerpadla využívají jako chladivo CO2.
Vysokoteplotní tepelné čerpadlo vzduch-voda
Měrné ceny, úspory, návratnosti
| Orientační měrné náklady |
Na vytápění lze orientačně počítat: 120 000 + 22 000*výkon v kW
Tedy například instalace o 240 kW výkonu na vytápění je cena instalace cca 5 500 000 Kč. | |
| Životnost | 15-20 | let |
| Orientační cena energie ze zdroje | 0,7-0,9 Kč/kWh podle COP TČ | |
| Návratnost | Záleží na původním zdroji vytápění. V případě přechodu z biomasy (např. štípané dřevo) na tepelné čerpadlo je TČ nenávratné díky vyšší ceně energie. V případě přechodu z elektrokotle je návratnost pod 10 let. |
Spočtěte si sami
Pro vyčíslení množství paliva, ročních nákladů na energie a porovnání s ostatními palivy a zdroji je vhodné použít například kalkulačku "Porovnání nákladů na vytápění" na portálu tzbinfo:
https://vytapeni.tzb-info.cz/tabulky-a-vypocty/138-porovnani-nakladu-na-vytapeni-tzb-info
Výhody, nevýhody, mýty
Silné stránky
- Alternativní zdroje energie, který lokálně neprodukuje žádné škodliviny
- Zdroj energie, o který se nemusíte starat. Spíná dle venkovní teploty a aktuální potřeby na vytápění či přípravu teplé vody
- V případě přechodu z vytápění přímotopy na tepelné čerpadlo jsou provozní náklady třetinové. Z přechodu z plynu pak poloviční, ale aditivní úspora je na úspoře zásuvkové běžné elektřiny díky výhodnějšímu tarifu.
- U kvalitních vzduchových čerpadel se hodnota akustického tlaku ve vzdálenosti 5m od venkovní jednotky pohybuje pod hodnotu 40dB(A), což se dá přirovnat např. k tikotu budíku vzdáleného 2m.
- Vyšší teplota topné vody tedy je možné použít „standartní“ velikost otopných těles.
- Při správném návrhu není třeba bivalentní zdroj energie.
Příležitosti
- Dotační příspěvek od státu do roku 2021 (viz dotace u jednotlivé kategorie)
- U RD lze získat na celý objekt výhodnou sazbu D57d (20h nízký tarif).
- U bytových domů a podnikatelů je výhodná sazba pouze pro samotný zdroj vytápění C57d. Zbytek objektu má pak druhé hodiny s odlišnou sazbou (většinou C02d)
Slabé stránky, hrozby
- Je potřeba zkontrolovat jistič, zda „utáhne“ také tepelné čerpadlo.
- Životnost TČ je závislá od správného návrhu, projektu, návrhu odvodu kondenzátu od venkovní jednotky a pravidelného servisu
- TČ v zimním období musí často odmrazovat, aby nezamrznul kondenzát u venkovní jednotky
- Při větších aplikacích nad 3kg objemu chladiva v jednotce nutné revize „úniku chladiva“
Mýty
- TČ není obnovitelný zdroje energie. Kompresor je poháněn elektřinou ze sítě. Čistý obnovitelný zdroj energie je například biomasa že energie ze slunce (fotovoltaika).
- Hladina akustického výkonu není nikterak vysoká. Hluk je srovnatelný s myčkou na nádobí. Jen u nekvalitních značek je hluk vyšší a je třeba myslet na případné akustické zábrany.
- Není třeba se obávat, že TČ dům nevytopí. Je potřeba jen správně výkon navrhnout na tepelnou ztrátu domu.
- Mýtem také je, že po 15-20 letech končí životnost TČ, ale stačí vyměnit pouze kompresor v řádu 40-60tis. Kč a ne celé TČ.
Související úsporné opatření
Tepelné čerpadlo typu vzduch - voda
Tepelné čerpadlo typu vzduch - vzduch
Tepelné čerpadlo typu voda - voda
Tepelné čerpadlo typu země - voda
Plynové absorpční tepelné čerpadlo
FAQ
Co jsou vysokoteplotní tepelná čerpadla (VTTČ)?
Vysokoteplotní tepelná čerpadla jsou pokročilou technologií, která se od konvenčních tepelných čerpadel liší schopností dodávat teplo při podstatně vyšších teplotách. Zatímco standardní tepelná čerpadla ohřívají topnou vodu maximálně na 55 °C, VTTČ pro vytápění domácností a ohřev vody typicky dosahují teplot v rozmezí 60 °C až 85 °C, což je srovnatelné s tradičními kotli na olej nebo plyn. V průmyslových aplikacích mohou některé modely dodávat teplo v rozmezí 90 °C až 150 °C, s výhledem na dosažení až 200 °C. V českém kontextu se VTTČ často definují jako systémy s výstupní teplotou nad 80 °C bez elektrického dohřevu.
Jakým způsobem dosahují VTTČ vyšších teplot ve srovnání s klasickými tepelnými čerpadly?
VTTČ dosahují vyšších výstupních teplot díky několika klíčovým technologickým vylepšením. Využívají robustnější kompresory a výměníky tepla, které jsou navrženy pro práci s vyššími teplotami a tlaky. Důležitou roli hrají také speciální chladiva s vyššími kritickými teplotami a větší tepelnou kapacitou, jako jsou přírodní chladiva jako CO2 (R744) a propan (R290), která umožňují efektivní provoz při zvýšených teplotách. Dalšími metodami jsou kaskádové systémy (dvě chladivové okruhy) a vstřikování par (EVI). Sofistikované řídicí systémy navíc optimalizují provoz pro dosažení požadovaných vysokých teplot. V některých případech mohou být integrovány doplňkové zdroje tepla pro dodatečné zvýšení teploty.
Jak se liší účinnost VTTČ od klasických tepelných čerpadel?
Účinnost tepelných čerpadel se měří pomocí koeficientu účinnosti (COP) a sezónního koeficientu účinnosti (SCOP). Zatímco klasická nízkoteplotní tepelná čerpadla jsou optimalizována pro nižší výstupní teploty a dosahují SCOP typicky nad 4,7, VTTČ se pro výstupní teploty 60 °C až 80 °C obvykle pohybují v rozsahu SCOP 2 až 2,5. Přesto moderní VTTČ v praxi často dosahují srovnatelné nebo dokonce lepší účinnosti než některé nízkoteplotní modely a jsou výrazně účinnější než tradiční plynové kotle, s účinností dosahující až 400 % (COP 4).
Jaké jsou typické výstupní teploty, kterých mohou VTTČ dosáhnout?
Výstupní teploty VTTČ se liší v závislosti na aplikaci a konkrétním modelu. Pro domácí využití se typicky pohybují v rozmezí 60 °C až 90 °C. V průmyslu mohou některé VTTČ dosahovat 90 °C až 150 °C, s výhledem na až 200 °C. Některé modely s chladivem CO2 dokážou produkovat horkou vodu o teplotě 80 °C i za náročných venkovních podmínek a mohou krátkodobě dosáhnout i přes 100 °C.
Jaká je cena vysokoteplotních tepelných čerpadel ve srovnání s klasickými modely?
Pořizovací cena vysokoteplotních tepelných čerpadel je obecně vyšší než u nízkoteplotních modelů, přičemž se odhaduje o 10 % až 50 %. Některé zdroje uvádějí průměrný cenový rozdíl kolem 29 665 Kč. Cena VTTČ je ovlivněna použitými pokročilými technologiemi, kvalitou komponent a jejich topným výkonem. Nicméně, rozdíl v ceně se údajně zmenšuje.
Jsou provozní náklady VTTČ vyšší než u klasických tepelných čerpadel?
Provozní náklady VTTČ mohou být vyšší než u nízkoteplotních modelů kvůli vyšší energetické náročnosti při dosahování vyšších teplot. V závislosti na cenách elektřiny a alternativních paliv mohou být také dražší na provoz než tradiční kotle. Nízkoteplotní tepelná čerpadla mají obvykle nižší provozní náklady díky vyšší účinnosti při nižších teplotách.
Proč jsou VTTČ vhodná pro modernizaci starších budov?
Významnou výhodou VTTČ je jejich lepší kompatibilita s existujícími topnými systémy, včetně standardních radiátorů. Jejich schopnost dodávat teplo při vyšších teplotách znamená, že často není nutné vyměňovat radiátory nebo provádět rozsáhlé úpravy stávajícího potrubí a izolace budovy. To z nich činí ideální volbu pro modernizaci starších objektů, kde by instalace nízkoteplotního tepelného čerpadla vyžadovala značné dodatečné investice do zlepšení izolace a výměny topných těles.
Jaký je dopad VTTČ na životní prostředí?
Dopad VTTČ na životní prostředí závisí na několika faktorech. Vyšší spotřeba energie ve srovnání s nízkoteplotními modely může vést k vyšším nepřímým emisím uhlíku, v závislosti na zdroji elektřiny. Nicméně, mnoho moderních VTTČ využívá ekologičtější přírodní chladiva, jako je R290 a R32, která mají nižší potenciál globálního oteplování, což pomáhá snižovat jejich přímý dopad na životní prostředí. Celkově jsou tepelná čerpadla, včetně vysokoteplotních modelů, považována za klíčový prvek dekarbonizace vytápění.
Dotační potenciál
| Rodinné domy | Relevantní. Možno získat státní příspěvek jak z krajské kotlíkové dotace určenou na výměnu kotlů na uhlí 1. a 2. emisní třídy napojených do otopné soustavy nebo lze využít dotace Nová zelená úsporám určenou na výměnu elektrokotlů za tepelné čerpadlo. |
| Bytové domy | Relevantní. U stávajících objektů nutno zjistit, zda distributor elektrické energie poskytne dostatečný příkon elektrické energie pro tepelné čerpadlo a případný bivalentní zdroj (elektrokotel). U objektu napojených na CZT nutno prověřit, zda je odpojení v souladu s politikou daného města/obce. V každém případě je nutné stavební povolení. Je možné získat dotaci Nová zelená úsporám či IROP. |
| Školská zařízení | Relevantní. Možnost získání dotace z Operačního programu životního prostředí PO 5.1, |
| Administrativní budovy | Relevantní. Možnost získání dotace z Operačního programu podnikání inovace pro konkurence schopnost. |
| Hotely | Relevantní, dotaci lze získat pouze přes finanční nástroj (bezúročnou půjčku) od Českomoravské hypoteční banky – program ÚSPORY ENERGIE |
| Obchodní centra | Relevantní, většinou se instalují tzv. rooftopy, které v sobě obsahují kombinaci VZT jednotky a tepelného čerpadla. |
| Sklady | Skladové prostory je většinou vhodné vytápět sálavými panely nebo plynovými teplovzdušnými jednotkami. |
| Výrobní podnik | Možnost získání dotace z Operačního programu podnikání inovace pro konkurence schopnost |
Termíny a definice
| Nejpoužívanější pojmy | popis | jednotka |
|---|---|---|
| AZE | Alternativní zdroj energie. Někdy také jako netradiční zdroje energie. Patří do skupiny obnovitelných zdrojů, ale pro svojí funkci potřebují energii z fosilních paliv. Například tepelné čerpadlo elektřinu z energetického mixu ČR (cca 60% uhlí) nebo kogenerační jednotka zemní plyn pro výrobu elektřiny. Pouze v případě, že tepelné čerpadlo 100 % odebírá energii ze sítě z obnovitelných zdrojů, lze v krajním případě i o tepelném čerpadle mluvit jako o obnovitelným zdroji. | |
| Bivalence | Bivalnce nebo také bivalentní zdroj energie je druhý zdroj energie v případě "výpadku" prvního. Nejčastěji se o bivalenci mluví u tepelných čerpadel, které při nejnižších teplotách vypínají díky své nízké učinnosti a spíná elektrokotel, který připraví požadovanou teplotu topné vody do systému. | |
| C56d | Dvoutarifní sazba: NT 22 hodin – tepelné čerpadlo (určeno pro podnikatelský sektor, SVJ (společné spotřeby) aj krom domácností. | |
| COP | Topný faktor. Bezrozměrové číslo COP udává poměr topného výkonu ku příkonu tepelného čerpadla. Čím je vyšší topný faktor, tím lepší je tepelné čerpadlo, protože je jeho provoz levnější. Topný faktor také závisí na rozdílu teplot v primárním a sekundárním okruhu. Čím je rozdíl teplot nižší, tím je topný faktor vyšší. | (-) |
| D57d | Distribuční tarif elektrické energie od roku 2017 jak pro tepelné čerpadlo či elektrické vytápění (20h nízký tarif). Dříve pro TČ D56d. Podnikatelská sazba zůstává C56d. | |
| Dvoutarifní sazby | Sazba elektrické energie, kdy je den (24h) rozdělen na vysoký a nízký tarif například v poměru 4/20. Spínání NT je řízen dálkovým signálem (HDO) a není zpravidla kontinuální 4hodiny. | |
| EHPA | Evropská značka kvality tepelných čerpadel (někdy také značka kvality Q). | |
| Invertor | Tepelná čerpadla s frekvenčně řízenými kompresory (invertorem) přizpůsobuje výkon tepelného čerpadla aktuální potřebě tepla pro vytápění domu. Tepelné čerpadlo díky tomu spíná méně často a nepotřebuje akumulační nádrž. | |
| Kompresor | Zařízení na stlačování plynů. Může jít o různé principy stlačování, např. pístový komresor, odstředivý kompresor, šroubový, zubový aj. | |
| Kondenzátor | Část klimatizace (tepelného čerpadla) - tepelný výměník pro chlazení páry (chladiva) a její přeměnu (kondenzaci) na kapalinu (kondenzát). U chlazení je kondenzátor umístěn venku, u tepelných čerpadel uvnitř objektu na topné straně. U kompaktních tepelných čerpadel je pak součástí venkovní jednotky také samotný kondenzátor. | |
| Kontrola úniku chladiva | Nutné provádět u tepelných čerpadel a chladících zařízení, kde je větší množství chladiva jak 3kg. Viz nařízení evropského parlamentu a rady č. 842/2006 | |
| NT | Nízký tarif elektrické energie | |
| Obnovitelné zdroje | Zdroje energie nebo surovin pro člověka, které se částečně nebo úplně obnovují v přirozeném nebo antropogenně ovlivňovaném koloběhu látek a energií (např. energie větru, slunce, přílivu a odlivu, energie biomasy). | |
| Odmrazování | U tepelný čerpadel vzduch/voda či vzduch/vzduch v zimních měsících (venkovní teplota +5-7 °C a máně) dochází ke kondenzaci vodní páry na straně výparníku a pro zabránění zamrznutí tepelné čerpadlo tzv. odmrazuje (ohřívá výparník především díky reverzaci TČ). Pod tepelným čerpadlem však může vzniknout silná vrstva námrazy a proto se TČ umisťuji na stojany či zavěšují na fasády. Odmrazovací (reverzní) cyklus trvá cca 3-5 minut a opakuje se cca po 60-100 minutách. | |
| R134a | Chladivo v okruhu tepelného čerpadla či klimatizace, která se od 1. 1. 2015 nesmí volně prodávat a užívat v nových zařízeních viz nařízení 517/2014 o fluorovaných skleníkových plynech. Je pouze možný prodej v rámci servisu stávajících zařízení. | |
| R410A | Nejčastěji používané chladivo pro tepelná čerpadla nebo chladivové okruhy. | |
| R744 | Chladivo používané nejčastěji pro vysokoteplotní tepelná čerpadla. Jedná se o chladivo CO2. | |
| SCOP | Sezónní topný faktor. Obvykle se pohybuje u kompresorových tepelných čerpadel mezi 2,5 a 4,2, u absorpčních tepelných čerpadlech pak kolem 1,5. Udává průměrný topný faktor za topnou sezónu, tedy poměrvyrobeného tepla za topnou sezónu ku spotřebované pohonné energii. Čím je vyšší topný faktor, tím lepší je tepelné čerpadlo, protože je jeho provoz levnější. Topný faktor také závisí na rozdílu teplot v primárním a sekundárním okruhu. Čím je rozdíl teplot nižší, tím je topný faktor vyšší. | |
| Topný faktor | Poměr mezi výkonem dodávaným tepelným čerpadlem a jeho příkonem (viz také COP). Topný faktor se mění v závislosti na vstupní teplotě (nemrznoucí směsi, vzduchu či vodě(potoka)) do tepelného čerpadla a výstupní teplotě vody do otopné soustavy. | |
| VT | Vysoký tarif elektrické energie | |
| Výparník | Část klimatizace (tepelného čerpadla), kde dochází ke změně kapalného skupenství chladiva na plynné, absorpci tepla a následném odvodu do kompresoru, tzv. "studená" část okruhu. U chlazení je výparník v interieru, v případě tepelného čerpadla venku. U všech tepelných čerpadel vzduch – voda je nutné počítat s tím, že se na výparníku sráží voda a při nižších teplotách se tvoří námraza. Jednotka má z tohoto důvodu tzv. funkci odmrazování. | |
| Vysokoteplotní TČ | Standardní tepelná čerpadla jsou schopná ohřát topnou vodu maximálně na 55 °C. Vysokoteplotní TČ dokážou ohřát vodu až na 90°C. První stupeň vysokoteplotního tepelného čerpadla je totožný se systémem standardního tepelného čerpadla a pracuje s médiem R-410a. Teplo získané z okolního vzduchu je předáváno topné vodě. Je-li požadavek na teplotu topné vody vyšší než 55 °C je u vysokoteplotního systému zapojen druhý stupeň. V tomto případě první stupeň nepředává teplo topné vodě, ale médiu druhého stupně R-134a. Po dalším ohřevu média dojde ke zvýšení teploty topné vody na 65–90 °C. |
