Tepelná čerpadla

Nabídka nejrůznějších topných systémů je v současné sobě v České Republice poměrně dost široká a zákazník se nemusí v záplavě reklamních sloganů dostatečně orientovat, aby odhalil ty, které jsou skutečně úsporné, ekologické a dlouhodobě udržitelné. Jedním velmi propagovaným a přitom značně diskutabilním zdrojem tepla je tepelné čerpadlo. Není úmyslem tohoto článku popisovat princip tepelného čerpadla, ten můžete najít např. na www.sweb.cz/stavimetc, www.ekowatt.cz nebo v knize "Stavíme tepelné čerpadlo" od A. Žeravíka. Cílem je spíše naznačit problematické otázky tepelného čerpadle týkající se ekologie a úspory energie.

Tepelné čerpadlo (TČ) je zdroj tepla. Ke svému chodu využívá tzv. nízkopotencionální teplo, které je odebíráno většinou ze země pomocí zemního registru, z podzemní vody pomocí dvou studní, z povrchové vody, z odpadního vzduchu ventilačního systému nebo v nejhorším případě z venkovního vzduchu. Pro samotný pohon tepelného čerpadla se v naprosté většině případů používá elektřina. Kvalita tepelného čerpadla je určována pomocí tzv. topného faktoru. Ten je definován jako podíl vyrobené energie na výstupu a energie potřebné pro pohon, tedy jednodušeji podíl mezi vyrobeným teplem a spotřebovanou elektřinou. Topný faktor je tím vyšší čím je nižší rozdíl teplot nízkopotencionálního zdroje a výstupní teploty do otopného systému. Běžně dosahovaný roční průměr topného faktoru TČ s využitím tepla ze země či podzemní vody je max. 3,5 a s využitím tepla venkovního vzduchu max. 2,5, což znamená, že TČ vyrobí 3,5 krát resp. 2,5 krát více tepla než spotřebuje elektřiny.

Podívejme se ovšem nyní na výrobu elektřiny v České republice. Více než 99 % výroby elektřiny je pokryto z neobnovitelných zdrojů (35 % uran, 60 % fosilní paliva, 4 % velké vodní elektrárny, méně než 1 % obnovitelné zdroje). Účinnost výroby elektřiny včetně ztrát v síti je přibližně 28%, neboli na výrobu jedné kilowatthodiny spotřebované elektřiny připadne 3,57 kWh potencionální primární energie. Za předpokladu prakticky konstantního výkonu jaderných elektráren během roku, lze tvrdit, že nárůst spotřeby v zimních měsících o zhruba 50 % je zcela pokryt pouze fosilními zdroji. Do výpočtu zátěže skleníkovým plynem CO2 z tepelných čerpadel či jiných sezónních spotřebičů nelze počítat s třetinovou produkcí elektřiny z nefosilních jaderných elektráren.

Z uvedených účinností plyne, že TČ s průměrným ročním topným faktorem okolo 3,2 má stejnou produkci skleníkových plynů jako dobře provozovaný moderní pyrolitický kotel na uhlí. Při srovnání s plynovým kondenzačním kotlem vychází ekvivalentní topný faktor zhruba na 3,6, kterého dosahuje běžně zapojené tepelné čerpadlo jen velmi zřídka. Lze sice říci, že výší topný faktor může již přinést jakousi energetickou úsporu, ale ve skutečnosti je za úsporné považováno až tepelné čerpadlo s průměrným ročním topným faktorem vyšším než 5.

Dalším problémem TČ je standardní neúplné pokrytí tepelné ztráty objektu, což se volí zejména kvůli snížení investičních nákladů. Jako doplňkový zdroj se nejčastěji používá elektrický přímotop. Toto řešení je však ekologicky naprosto nevhodné. Jako lepší alternativa se jeví pokrytí zbytkové tepelné ztráty malými kamínky na dřevo (např. tzv. krbová vložka) eventuálně navrhnout tepelné čerpadlo na stoprocentní pokrytí ztráty. Nejlepším řešením je však snížení tepelné ztráty objektu na potřebnou úroveň zateplením objektu.

Nespornou výhodou tepelných čerpadel z ekologického hlediska jsou nulové lokální emise škodlivin do ovzduší a výborná regulovatelnost zejména ve srovnání se starším kotlem na tuhá paliva nebo dokonce se starými lokálními topidly. Velmi dobrá regulovatelnost a nízké emise jsou však dnes již samozřejmou vlastností většiny moderních topných systémů na plynná, kapalná i tuhá paliva. Za ekologicky nepříznivou lze považovat lákavě výhodnou sazbu D55 na odběr elektřiny zajišťující například v jihomoravském kraji odběr po dobu 22 hodin denně za pouhých 0,91 Kč/kWh, což jistě majitele tepelných čerpadel k úsporám příliš nemotivuje.

Za environmentálně přijatelné lze považovat tzv. malé tepelné čerpadlo, které má standardní výkon okolo 1,5 kW. Toto čerpadlo lze osadit do regenerovaných domů s nízkou spotřebou, nebo i do nových pasivních domů (Veronica 3/2003). Malé tepelné čerpadlo využívá standardně odpadní vzduch a zajišťuje kromě přitápění také ohřev vody.