Vedeli ste, že…

Vykurovanie tvorí až 68,3 % celkového konečného dopytu po energii v domácnostiach na Slovensku, nasleduje ohrev vody (14,8 %), osvetlenie (11,7 %), varenie (5,6 %) a klimatizácia (0,1 %). Slovenské domácnosti v roku 2019 najviac využívali zemný plyn (64,5 %), nasleduje druhotné teplo (26 %), elektrina (5,7 %), obnoviteľné zdroje energie (1,9 %), tuhé palivá (1,4 %) a ropné produkty (0,4 %). Keďže väčšinu tohto dopytu uspokojujú fosílne palivá, existuje značný priestor na zvýšenie podielu obnoviteľných zdrojov energie v oblasti vykurovania a chladenia.

Čo je tepelné čerpadlo?

Tepelné čerpadlo je zariadenie, ktoré môže poskytovať vykurovanie, chladenie a prísun teplej vody pre obytné, komerčné a priemyselné priestory. Využívanie tepelných čerpadiel na Slovensku je ešte v začiatkoch, a preto sa najčastejšie inštalujú v rodinných domoch. Distribúcia tepla sa zabezpečuje prostredníctvom systémov založených na vode, ako sú napr. radiátory alebo podlahové kúrenie, a pomocou klimatizačných zariadení.

Vlastnosti tepelného čerpadla z neho robia ideálnu technológiu pre akýkoľvek typ budovy. V minulosti kotol poskytoval teplo a klimatizácia chlad, integrácia tepelných čerpadiel teraz prináša ďalšie výhody. Odpadové teplo z chladenia môže byť zdrojom energie na vykurovanie a zásobovanie teplou vodou, ktorá následne uzatvára energetické cykly a tým sa môže znížiť celková energetická náročnosť budovy.

Ako funguje tepelné čerpadlo?

Tepelné čerpadlo využíva dva zdroje energie: primárny zdroj je odoberaný z dostupného tepla zo vzduchu, zeme alebo z vody a tvorí v priemere 60 – 80 % celkovej energie, sekundárnym zdrojom energie je elektrická energia v priemere 20 – 40 %. Tepelné čerpadlo na jednej strane odoberá teplo primárnemu zdroju energie a na druhej strane odovzdáva teplo do vykurovacieho systému.

Dôležitou súčasťou tepelného čerpadla je vonkajšia jednotka (výparník), vnútorná jednotka (kondenzátor), kompresor a chladivo. Aký je cyklus tepelného čerpadla? Chladivo sa vyparuje pri nízkom tlaku a teplote pomocou tepelnej energie získanej z vonkajšieho zdroja tepla. Kompresor zabezpečí stlačenie pary chladiva na vyšší tlak a zároveň zabezpečí zvýšenie teploty chladiva. Chladivo vo forme vysokotlakovej pary sa skvapalní pri vysokej teplote v kondenzátore odvedením tepla vykurovaciemu okruhu. Prostredníctvom výparníka sa znižuje tlak skvapalneného chladiva a výsledkom je prudké zníženie teploty. V tomto momente má chladivo rovnaké podmienky ako na začiatku cyklu a celý proces sa opakuje. Najväčšia účinnosť tepelného čerpadla sa dosahuje vtedy, ak je rozdiel medzi teplom odobraným z okolia a teplotou média nízky.

Viete, čo je COP?

COP (z angl. Coefficient of Performance) alebo inak výkonové číslo hovorí o tzv. účinnosti tepelného čerpadla. Jeho hodnota vyjadruje pomer medzi energiou, ktorú čerpadlo skutočne vyrobí, a energiou, ktorú čerpadlo pri svojej prevádzke spotrebuje. Pre tepelné čerpadlá platí, že čím je číslo COP vyššie, tým je jeho vykurovací faktor lepší. Mnoho výrobcov tepelných čerpadiel uvádza výkonové číslo pri rôznych podmienkach, je preto dobré všímať si, za akých podmienok bol koeficient určený, t. j. aká bola teplota primárneho média a aká bola teplota výstupnej vykurovacej vody.

Zdroje tepla tepelného čerpadla

Výber správneho tepelného čerpadla závisí najmä od dostupného zdroja tepla, miestnych podmienok regiónu, v ktorom sa budova nachádza, a od umiestnenia tepelného čerpadla. Na výber je pritom odoberanie tepla:

  • zo vzduchu,
  • zo zeme,
  • z vody.

Tepelná energia zo vzduchu

Tepelné čerpadlo vzduch/voda odoberá energiu z vonkajšieho vzduchu a získané teplo sa využíva na ohrev vody vo vykurovacom systéme. Výhodou je jednoduchá a rýchla inštalácia bez nárokov na veľkosť pozemku a nižšie investičné náklady v porovnaní s iným druhom zdroja tepla. Nevýhodou je vyššia spotreba elektrickej energie počas zimného obdobia, keď treba vynaložiť väčšie úsilie na ohrev vonkajšieho vzduchu, a možné problémy s hlučnosťou vonkajšej jednotky.

Alternatívou predchádzajúceho riešenia je tepelné čerpadlo vzduch/vzduch, ktoré tiež odoberá teplo z vonkajšieho vzduchu, ale vnútorný vzduch ohrieva priamo, bez sprostredkovania vykurovacieho systému. Dosahuje vyšší vykurovací faktor ako ostatné čerpadlá, obstarávacia cena je nižšia a zvyčajne poskytuje aj funkciu chladenia. Nevýhodou je obmedzený počet vnútorných jednotiek, nemožnosť ohrievať teplú vodu a hlučnosť vnútornej jednotky pri prevádzke na plný výkon.

V priemyselných aplikáciách, kde vzniká odpadové teplo, možno použiť tepelné čerpadlo typu vetrací vzduch/voda. Tepelné čerpadlo odoberá teplo z odpadového vzduchu a odovzdaný vzduch sa môže použiť na ohrev čerstvého vzduchu alebo vykurovanie či na ohrev vody v objekte. Takýmto spôsobom sa dá nahradiť rekuperačný výmenník odpadového vzduchu, avšak aplikácia tohto riešenia je limitovaná množstvom odpadového vzduchu.

Tepelná energia zo zeme

Tepelné čerpadlo zem/voda odoberá teplo zo zeme prostredníctvom dvoch zdrojov, zemných (plošných) kolektorov a zemných (hĺbkových) vrtov. Plošné kolektory naplnené nemrznúcou zmesou sa umiestňujú na pozemkoch s rozlohou 200 až 400 m2. Takéto riešenie je vhodné pre rodinné domy s dostatočne veľkým pozemkom. Výhodou je nižšia spotreba v porovnaní so vzduchovými čerpadlami a bezhlučné a bezúdržbové riešenie. Nevýhodou je potreba väčšieho pozemku, pričom na mieste umiestnenia kolektorov nie je možná výstavba, napríklad bazénu. Pri hĺbkových vrtoch sa plastové sondy naplnené nemrznúcou zmesou inštalujú do vrtov s hĺbkou 80 až 250 m. Výhodou je stabilný výkon aj pri nízkej teplote vzduchu, využitie hĺbkového vrtu aj na chladenie domácnosti a bezhlučné a bezúdržbové riešenie. Slabšou stránkou sú vyššie investičné náklady na realizáciu vrtov a stavebné povolenia.

Tepelná energia z vody

Tepelné čerpadlá voda/voda odoberajú teplo zo spodnej alebo geotermálnej vody. Zo studne sa odoberá spodná voda a po odčerpaní tepla sa cez druhú studňu vracia naspäť. Systémy voda/voda dosahujú najvyššie výkonové čísla vďaka konštantnej teplote spodnej vody počas celého roka. V porovnaní s tepelnými čerpadlami s vrtmi vyžadujú nižšie investičné náklady. Nevýhodou je využitie iba v lokalitách, kde je dostupné dostatočné množstvo kvalitnej a ľahko dostupnej spodnej vody, ako aj náklady na údržbu z dôvodu čistenia filtrov. Podobne ako pri plošných kolektoroch typu zem/voda, aj v prípade vodných plôch je umiestnenie plastových hadíc na dne rybníka, rieky alebo inej vodnej plochy riešením na odoberanie tepla. Výhodou sú veľmi nízke náklady na vybudovanie kolektora, nižšie prevádzkové náklady a bezhlučné a bezúdržbové riešenie. Na druhej strane sú vhodné iba pre objekty ležiace v blízkosti vodnej plochy.

Výhody a obmedzenia tepelných čerpadiel

Do tepelného čerpadla sa oplatí investovať, ak hľadáte zdroj tepla z obnoviteľných zdrojov energie. Inštalácia tepelného čerpadla je vo väčšine prípadov jednoduchá a následná prevádzka je ekonomicky nenáročná a bezobslužná. Inštaláciou zariadenia možno znížiť náklady na elektrické vykurovanie a je vhodné pre rodinné domy, v ktorých je navrhnuté nízkoteplotné podlahové alebo stenové vykurovanie.

Tepelné čerpadlo sa neodporúča inštalovať do rodinných domov, ktoré nemajú okná s dostatočnou tepelnou izoláciou. Investíciu do zariadenia si treba dobre priestorovo naplánovať. Takéto energetické riešenie nie je vhodné, ak nemáte možnosť umiestnenia vonkajšej jednotky tak, aby hlukom nerušila vás alebo okolie, prípadne ak nemáte možnosť vybudovať zemný kolektor, vrt alebo studňu. Ak uvažujete o využívaní tepelného čerpadla, treba zvážiť a porovnať aj iné možnosti zdroja tepla, napríklad zemný plyn, ak je k dispozícií prípojka na pozemku.

Kritériá pri výbere tepelného čerpadla

Pri výbere tepelného čerpadla treba zohľadniť zdroj tepla, lokalitu, veľkosť pozemku, podklady na výpočet tepelných strát a ziskov, vykurovaciu plochu, nároky na ohrev vody, počet osôb v domácnosti či iné požiadavky na tepelnú energiu, ako je napr. ohrev bazéna. Ďalej sa treba zamýšľať aj nad tým, či chceme, aby tepelné čerpadlo slúžilo aj na chladenie, aký je jeho požadovaný výkon, či máme k dispozícii aj odpadové teplo alebo či požadujeme podlahové kúrenie. Na základe týchto informácií sa obráťte na odborníkov, ktorí vám odporučia vhodný typ tepelného čerpadla.

Inštalácia a údržba tepelného čerpadla

Inštalácia tepelného čerpadla sa začína už jeho projektovaním. Preto sa obráťte na odborníkov, ktorý vám pomôžu s výberom vhodného zdroja energie, navrhnú typ tepelného čerpadla, poradia a preveria elektrické prípojky s ohľadom na potrebný výkon, navrhnú vykurovací systém, pomôžu vybaviť povolenia.

Nevyhnutná je aj údržba čerpadla, pričom tento servis realizuje špecializovaná firma, ktorá dodala projekt. Servisný pracovník minimálne raz za rok kontroluje stav tepelného čerpadla. Postup vykonávania servisných zásahov odporúčaných výrobcom je uvedený v návode na obsluhu. Servisný pracovník vykonáva úkony, ako je kontrola vzduchových a vodných filtrov, kontrola tesnosti zariadenia na únik chladiva, kontrola výkonnosti tepelného čerpadla, kontrola nemrznúcej zmesi, kontrola funkcie elektrických motorov kompresora, ventilátorov či čerpadiel a iné činnosti súvisiace s funkčnosťou tepelných čerpadiel.

Prekážky

Okrem cenového pomeru elektriny vzhľadom na konvenčné fosílne palivá patria medzi hlavné prekážky brániace rozsiahlemu používaniu tepelných čerpadiel nedostatočné uznanie výhod tejto technológie a vysoké investičné náklady. Zainteresované strany a spotrebitelia by mali lepšie porozumieť tomu, ako môže táto technológia účinne prispieť k zmierneniu emisií skleníkových plynov v oblasti vykurovania a chladenia a ušetriť náklady na energie.

Medzi kľúčové faktory, ktoré sa považujú za nevyhnutné na dosiahnutie rozsiahleho nasadenia tepelných čerpadiel, je vládna podpora a osobitné nariadenia podporujúce používanie tepelných čerpadiel. Energetické normy pre všetky typy budov sa postupne sprísňujú už od roku 2012. Posledná a najdôležitejšia norma vyžaduje takmer nulovú spotrebu energie a do platnosti vstúpi už 1. septembra 2021. Pre novostavby rodinných domov to znamená energetický štandard triedy A0, a preto základným riešením sa javí práve tepelné čerpadlo.

Návratnosť investície do tepelného čerpadla

Náklady na tepelné čerpadlá niekoľkonásobne prevyšujú náklady na konvenčné zariadenia. Návratnosť týchto technológií sa pohybuje v rokoch, najčastejšie je to v rozmedzí 7 až 10 rokov. Do bilancie návratnosti investície však vstupuje viacero faktorov. Od nadobúdacej ceny technológií cez požiadavky domácnosti (budovy) na potrebu energií a ich cenu až po vývoj klimatických pomerov a iné. Dodávatelia elektrickej energie do domácnosti ponúkajú pri nákupe elektriny potrebnej pre tepelné čerpadlo cenovo zvýhodnenú tarifu.

Štátne dotácie na tepelné čerpadlá

Rodinné domy sa môžu uchádzať o podporu vo forme poukážky na inštaláciu tepelných čerpadiel využívajúcich obnoviteľné zdroje energie vďaka národnému projektu Slovenskej inovačnej a energetickej agentúry s názvom Zelená domácnostiam. Projekt je financovaný z prostriedkov Európskeho fondu regionálneho rozvoja a štátneho rozpočtu Slovenskej republiky prostredníctvom Operačného programu Kvalita životného prostredia. Viac informácií je k dispozícii na stránke www.zelenadomacnostiam.sk. Základná sadzba dotácie pri kúpe tepelného čerpadla pre rodinný dom je 272 € na 1 kW výkonu tepelného čerpadla, maximálna výška podpory je 2 720 € na inštaláciu tepelného čerpadla. Príspevok sa neviaže len na samotné zariadenie, ale na cenu za kompletnú dodávku a montáž celého systému.

Zdroje:

[1] SIEA/www.zitenergiou.sk

[2] IVT/www.Ivt.sk

[3] Heat Pumps: Integrating technologies to decarbonise heating and cooling. European Copper Institure. [online]. Citované 4. 6. 2020. Dostupné na: https://www.ehpa.org/fileadmin/user_upload/White_Paper_Heat_pumps.pdf

[4] Zelené technológie – aké máme možnosti a aká je reálna návratnosť investície?. Odzakladov. [online]. Publikované 30. 7. 2019. Citované 4. 6. 2020. Dostupné na: https://odzakladov.sk/uspora-energie/zelene-technologie-ake-mame-moznosti-a-aka-je-realna-navratnost-investicie/

[5] Domácnosti spotrebujú približne štvrtinu energie v únii. Slovenská sporiteľňa. [online]. Publikované 27. 6. 2019. Citované 4. 6. 2020. Dostupné na: https://www.slsp.sk/sk/aktuality/2019/6/27/domacnosti-spotrebuju-priblizne-stvrtinu-energie-v-unii

QR Viac informácií o možnostiach čerpania dotácie na tepelné čerpadlá od Slovenskej inovačnej a energetickej agentúry získate na www.siea.sk/zelena-domacnostiam/.