Tepelná čerpadla jsou stále oblíbenější volbou nejen pro vytápění a ohřev vody, ale také pro chlazení místností v domě. Díky své schopnosti odebírat energii z vnějšího prostředí (ze vzduchu, vody nebo země) a následně tuto energii velmi efektivně přeměnit na teplo nebo chlad, nabízejí všestranné řešení pro domácnosti i firmy. Jejich výhodou je vysoká účinnost, nezávislost na uhlí nebo zemním plynu a nízké provozní náklady, snadná instalace i údržba a ekologičnost, což z nich činí atraktivní volbu pro moderní a energeticky úsporné bydlení pro domácnosti i firmy. Jaké jsou ale hlavní výhody i nevýhody tepelných čerpadel? Jaké typy tepelných čerpadel existují, jak se od sebe liší a kam se případně hodí nebo nehodí? To vše se dozvíte v našem článku.

Začněme tedy první otázkou – proč vůbec přejít na tepelné čerpadlo?

Tepelná čerpadla jsou skvělou volbou pro domácnosti, které chtějí přejít z vytápění plynem či elektřinou a výrazně snížit náklady.

Přechodem z vytápění plynem na tepelné čerpadlo můžete ušetřit až polovinu ročních nákladů.

Když se rozhodnete přejít od přímého vytápění elektřinou (například elektrickými přímotopy nebo kotli) na tepelné čerpadlo, můžete dosáhnout ještě větších úspor. Přímé vytápění elektřinou znamená, že každý kilowatt spotřebované elektřiny vytvoří jen 1 kWh tepla. Naproti tomu tepelné čerpadlo využívá elektřinu mnohem efektivněji – z každé 1 kWh elektřiny dokáže vyrobit 3–5 kWh tepla, což dramaticky snižuje energetické nároky a náklady na vytápění. To znamená až 2/3 úspory oproti přímému vytápění. Pokud jste tak doposud platili za elektřinu ročně 60 000 Kč, můžete ušetřit až 40 000 Kč, jen díky tomu, že tepelné čerpadlo dokáže teplo produkovat mnohem účinněji a ekonomičtějším způsobem než tyto nehospodárné typy elektrických topení. Návratnost tepelného čerpadla se tak projeví už za pár let a kromě výrazných úspor získáte také skoro bezobslužný a spolehlivý systém pro vytápění na zimu i pro klimatizaci nemovitosti v létě, což výrazně zvyšuje komfort v obývané nemovitosti na maximum.

Výhody tepelných čerpadel

• Vysoká účinnost – tepelná čerpadla mohou mít topný faktor (COP) mezi 3 až 5. To znamená, že na každou 1 kWh spotřebované elektřiny vyrobí 3 až 5 kWh tepla, což z nich činí mnohem efektivnější systém vytápění než tradiční topné systémy (elektrické topení, plynové kotle, kotle na tuhá paliva – dřevo/uhlí).
• Úspora nákladů – přestože je počáteční investice do tepelného čerpadla vyšší, díky nižším provozním nákladům se investice rychle vratí (návratnost se pohybuje kolem 5-8 let u tepelného čerpadla pro běžný rodinný dům). V dlouhodobém horizontu může čerpadlo snížit náklady na vytápění a ohřev vody až o 2/3, výsledná návratnost i roční úspora se ale vždy odvíjí od toho, z jakého topného systému přecházíte. Při přechodu z vytápění elektrokotlem na tepelné čerpadlo můžete dosáhnout návratnosti investice přibližně za 2,5 roku, zejména pokud využijete dotace z programu Nová zelená úsporám. Čím energeticky náročnější je vaše budova, tím rychleji se investice vrátí. Tato návratnost může být ještě kratší, pokud během této doby dojde k růstu cen energií nebo pokud jej například nakombinujete s dalšími technologiemi (fotovoltaika, větrná elektrárna), které vám pomohou elektřinu si přímo vyrábět.
• Ekologická šetrnost – tepelná čerpadla využívají obnovitelné zdroje energie (teplo ze vzduchu, vody nebo země), což vede k nižším emisím CO₂ ve srovnání s tradičními systémy vytápění.
• Kombinace s fotovoltaikou – tepelná čerpadla mohou být kombinována s fotovoltaickými elektrárnami. V takovém případě může elektřina vyrobená solárními panely pohánět čerpadlo, což dále snižuje provozní náklady a zvyšuje energetickou soběstačnost.
• Dlouhá životnost a snadná údržba – kvalitní tepelná čerpadla mají životnost 15–20 let, což je srovnatelné s tradičními topnými systémy, jako jsou plynové kotle. Na rozdíl od těchto systémů však mají nižší provozní náklady a jejich údržba je jednodušší. Většinou postačí pravidelná kontrola technikem, který provede základní údržbu, jako je čištění filtrů a kontrola chladicího okruhu. Tato nízká potřeba údržby činí tepelné čerpadlo velmi pohodlným a spolehlivým řešením, které vám ušetří čas i peníze po dlouhá léta. Navíc díky absenci spalovacích procesů nedochází k tak rychlému opotřebení jako u kotlů na plyn nebo dřevo, což přispívá k jejich dlouhé životnosti.
• Zvýšení hodnoty nemovitosti (energetické štítek) – instalace tepelného čerpadla kromě toho, že pomáhá zvýšit komfort uživatelů nemovitosti a přispívá ke snížení nákladů za energie, tak také mohou výrazně vylepšit energetickou náročnost budovy, což se odrazí na hodnotě energetického štítku budovy, který je povinným dokumentem při prodeji či pronájmu nemovitosti. Tento štítek hodnotí energetickou náročnost budovy a čím lepší hodnocení získá, tím více stoupá tržní hodnota nemovitosi. Tepelné čerpadlo díky své vysoké účinnosti a využívání obnovitelných zdrojů energie snižuje celkovou spotřebu energie budovy, což může vést k lepšímu hodnocení v rámci energetické třídy (např. z C na B nebo dokonce A). Zlepšení energetického štítku tak může mít pozitivní vliv v případě prodeje nebo pronájmu nemovitosti.
• Vhodná pro pasivní domy – tepelná čerpadla jsou pro pasivní a nízkoenergetické domy ideální volbou, protože tyto domy jsou navrženy s cílem minimalizovat tepelné ztráty. Mají vynikající izolaci, kvalitní okna a dveře, což znamená, že potřebují velmi málo energie k udržení příjemné vnitřní teploty. Tepelné čerpadlo v tomto prostředí využívá svou vysokou účinnost na maximum, což vede k ještě nižším provozním nákladům. Navíc čerpadlo nejen vytápí, ale může být využito i k ohřevu vody a chlazení v létě, což zajišťuje celoroční komfort bez nutnosti dalšího topného nebo chladicího zařízení. Díky tomu je energetická spotřeba takového domu minimální, což zvyšuje energetickou soběstačnost. Tepelná čerpadla jsou také ekologická, protože čerpají energii z obnovitelných zdrojů, jako je vzduch, voda nebo země. V kombinaci s fotovoltaikou se mohou stát ještě efektivnějším a nezávislým systémem, který prakticky eliminuje potřebu externího zdroje energie. Další výhodou je nízká údržba tepelných čerpadel, což je v souladu s konceptem pasivního bydlení, kde je důraz kladen na dlouhodobou úsporu a nízké provozní náklady.
• Možnost chlazení – některá tepelná čerpadla jsou schopna v létě pracovat v opačném režimu a chladit budovu, což z nich činí univerzální řešení pro celoroční klimatizaci. Tento proces funguje tak, že místo odebírání tepla z okolního prostředí a jeho přenesení do budovy, čerpadlo naopak odvádí teplo z interiéru ven. Tento režim se nazývá reverzní cyklus a umožňuje, aby tepelné čerpadlo plnilo dvojí funkci – vytápění v zimě a chlazení v létě. Efektivita chlazení je přitom velmi vysoká, jelikož proces funguje podobně jako u klimatizace, ale s využitím stejných zařízení. Tento univerzální systém snižuje potřebu samostatné klimatizační jednotky a přispívá k optimalizaci celoroční energetické spotřeby. Výhodou je, že takové čerpadlo pokryje potřeby jak vytápění, tak i chlazení, čímž se zvyšuje jeho celková hodnota pro uživatele.
• Podpora z dotačních programů – tepelná čerpadla často splňují podmínky pro různé dotační programy, což může výrazně snížit počáteční náklady na pořízení.

Nevýhody tepelných čerpadel

• Vyšší počáteční investice – instalace tepelného čerpadla, zejména systémů země-voda nebo voda-voda, je nákladná. Náklady však lze často výrazněji snížit díky dotačním programům.
• Náročnost instalace – některé typy (zejména země-voda) vyžadují provedení zemních prací nebo vrtů, což může být časově náročné a vyžaduje dostatek prostoru a také může samotnou instalaci čerpadla výrazně prodražit.
• Závislost na teplotě – u tepelných čerpadel vzduch-voda klesá účinnost při velmi nízkých venkovních teplotách. Moderní tepelná čerpadla jsou však navržena tak, aby fungovala efektivně i při teplotách kolem -25 °C.
• Instalační požadavky – některé typy tepelných čerpadel, zejména země-voda, vyžadují dostatek prostoru a rozsáhlé zemní práce (plošné kolektory nebo hlubinné vrty), což nemusí být vždy možné nebo praktické. Zároveň to může výrazně prodražit samotnou instalaci a prodloužit výrazně celkovou návratnost investice.
• Potřeba elektrické energie – ačkoli jsou tepelná čerpadla velmi efektivní, stále potřebují elektrickou energii pro svůj provoz. Při výpadku elektřiny nebo v případě, kdyby došlo k velmi výraznému zdražení elektřiny, je lepší mít k dispozici jiný záložní topný systém.
• Úprava stávajících systémů – v některých starších budovách je nutné upravit stávající topné systémy, například nahradit vysokoteplotní radiátory za nízkoteplotní nebo instalovat podlahové vytápění, aby se plně využil potenciál nízkoteplotních tepelných čerpadel.
• Hluk – venkovní jednotky tepelných čerpadel vzduch-voda mohou při provozu vytvářet určitý hluk, což je potřeba zohlednit při instalaci, zejména v husté zástavbě nebo v blízkosti obytných místností. U tepelných čerpadel se za velmi tiché považují venkovní jednotky s hlučností kolem 40–50 dB. Pro lepší představu, 40 dB je zhruba úroveň hluku v tiché knihovně, zatímco 50 dB je podobné tlumenému hovoru. Hlučnost může být vyšší během odtávání výparníku v zimě nebo při špičkovém zatížení kompresoru. Aby bylo zajištěno, že hluk nebude narušovat komfort obyvatel nebo sousedů, je vhodné venkovní jednotky instalovat mimo ložnice nebo obytné prostory, například směrem do zahrady nebo na méně exponovanou část budovy. Důležitým faktorem při eliminaci hluku je také vhodná vzdálenost od oken a sousedních domů. V případě nutnosti je možné instalovat zvukové bariéry, jako jsou zástěny nebo speciální kryty, které pomáhají tlumit hluk. Podle platných evropských norem pro venkovní hluk jsou stanoveny limity pro hlučnost v obytných zónách, a to zejména v noci. Například v noci by neměla hladina hluku přesáhnout 40 dB. Pokud je jednotka instalována v blízkosti sousedních domů, je nutné dodržovat tyto hlukové limity a případně použít další opatření, aby se hladina hluku snížila na přijatelnou úroveň. Dále je vhodné dbát na to, aby byl pod jednotkou zajištěn správný odtok vody při odtávání v zimních měsících, protože stojící voda pod čerpadlem může zmrznout a vytvářet nebezpečné náledí, což může také zvýšit hlučnost.

Porovnání tepelného čerpadla s elektrokotlem nebo plynovým kotlem

Takto vypadá modelový příklad návratnosti pro orientační srovnání tepelného čerpadla s elektrokotlem a plynovým kotlem.

Kotlíkové dotace skončily. Kde lze nyní čerpat peníze na tepelné čerpadlo?

Kotlíkové dotace skončily, ale stále existují možnosti, jak získat finanční podporu na pořízení tepelného čerpadla. Aktuálně je největší podporou program Nová zelená úsporám (NZÚ), který prošel od září 2024 některými změnami.

Jednou ze zásadních změn je zrušení zvýhodněné dotace ve výši až 125 000 Kč na kombinaci tepelného čerpadla vzduch-voda a fotovoltaických panelů. Maximální dotace na samotné tepelné čerpadlo nyní činí 90 000 Kč, a to v případě, že je čerpadlo využito i pro ohřev vody.

Na druhé straně byla rozšířena možnost získat dotaci prostřednictvím Nové zelené úsporám Light, která cílí na seniory a domácnosti s nižšími příjmy. V rámci tohoto programu mohou žadatelé obdržet až 150 000 Kč na výměnu zdroje tepla, včetně přechodu na tepelné čerpadlo. Nově se mohou o tuto dotaci ucházet také majitelé kotlů na uhlí emisní třídy 3 a vyšší, kteří chtějí přejít na ekologičtější alternativu.

Pro zájemce o ekologické vytápění je tedy stále k dispozici několik možností, jak snížit počáteční investici do tepelného čerpadla a dlouhodobě šetřit na nákladech na vytápění.

Jak vlastně funguje tepelné čerpadlo?

Tepelné čerpadlo využívá principy termodynamiky k přenosu tepla z jednoho místa/média na jiné. Tento přenos tepla probíhá prostřednictvím chladicího okruhu, který zahrnuje komponenty jako výparník, kompresor, kondenzátor a expanzní ventil.

Teplo je získáváno z vnějšího prostředí (tím je například voda – podzemní vrty, vzduch z venkovního prostředí nebo ze země za pomocí zemních kolektorů) a přenášeno do interiéru budovy. Základním principem, na kterém čerpadla fungují, je fakt, že teplo existuje i v prostředích, která se nám mohou zdát jako chladná/studená – například venkovní vzduch v zimě nebo podzemní voda. Tepelné čerpadlo je schopné toto „nízkopotenciální“ teplo zachytit, zvýšit jeho teplotu a přenést ho tam, kde je potřeba.

Když tepelné čerpadlo odebere teplo z venkovního prostředí (např. ze vzduchu, vody nebo země), přenese toto teplo do chladicího média.

Místem přenosu tepelné energie z chladicího okruhu je tzv. chladič, který v praxi často funguje jako vyrovnávací nádrž. Tato nádrž slouží k akumulaci tepla, které je následně distribuováno do hydraulického systému budovy (soustava potrubí, která rozvádí teplo (obvykle teplou vodu) do různých částí domu, kde je potřeba). Teplo je pak přenášeno buď do radiátorů, podlahového, stropního nebo nástěnného vytápění. V některých případech se také používají konvektory (podlahové nebo samostojné/stojanové), které ohřívají vzduch v místnosti, avšak tento systém je v rodinných domech méně častý.

Teplá voda pro domácí použití (např. v koupelně nebo kuchyni) může být napojena na stejnou vyrovnávací nádrž, případně se může vyrábět samostatně, například pomocí teplovodního tepelného čerpadla. Čím menší je rozdíl mezi teplotou zdroje tepla (např. venkovní vzduch nebo podzemní voda) a výstupní teplotou (např. topná voda), tím efektivněji tepelné čerpadlo pracuje. Proto je klíčové, aby celý systém vytápění, včetně chladičů a výměníků tepla, byl efektivně navržen a přizpůsoben konkrétním podmínkám budovy.

Tato konstrukční řešení umožňují využít nízkopotenciální teplo k vytápění budovy s minimálními energetickými ztrátami. Zvlášť důležité je to u vzduchových tepelných čerpadel, kde se teplo odebírá z okolního vzduchu, protože jsou často používána pro svou dostupnost a nižší pořizovací náklady oproti čerpadlům využívajícím jiné zdroje tepla.

Typy tepelných čerpadel

Tepelná čerpadla fungují tak, že využívají teplo z okolního prostředí (např. vzduchu, země nebo vody) a přeměňují ho na vyšší teplotu, kterou můžete využít k vytápění domácnosti. V běžných budovách se nejčastěji čerpá teplo z následujících zdrojů:

• Vzduch – tepelná čerpadla vzduch-voda fungují tak, že odebírají teplo z venkovního vzduchu, což je jejich hlavní výhoda oproti jiným typům čerpadel. Na rozdíl od systémů, které vyžadují speciální přírodní zdroje (jako je geotermální energie nebo podzemní voda, čerpadla vzduch-voda) nepotřebují čerpadla na principu vzduch-voda žádné specifické přírodní podmínky (nevyžaduje vrty nebo výkopové práce, jako je tomu u jiných typů čerpadel) a mohou být instalována téměř kdekoli, což výrazně zjednodušuje a zlevňuje jejich instalaci. Jedná se tak o nejčastěji instalovaný typ čerpadla v domácnostech a provozech. Tepelná čerpadla vzduch-voda jsou oblíbená zejména v novostavbách a také při rekonstrukcích starších budov, kde poskytují efektivní a ekologický způsob vytápění s nižšími investičními náklady. Proces funguje tak, že čerpadlo nasává venkovní vzduch, který je přiveden k výměníku tepla. I když je vzduch studený, například v zimních měsících, čerpadlo je schopno odebrat z něj teplo pomocí speciálního chladiva. Toto chladivo v plynném stavu prochází kompresorem, kde dochází ke zvýšení jeho teploty. Následně toto zahřáté chladivo předá teplo topnému systému domu, který může být použit jak pro vytápění, tak pro ohřev vody. Na rozdíl od těchto systémů existují také čerpadla vzduch-vzduch, která fungují na podobném principu, ale rozdíl je v tom, kam je teplo přenášeno. Místo toho, aby se získané teplo přenášelo do vody pro vytápění nebo ohřev, u vzduch-vzduch čerpadel se teplo přenáší přímo do vzduchu uvnitř budovy. Tyto systémy jsou často používané v kombinaci s klimatizací a slouží především k vytápění vzduchu v místnostech. Tento typ čerpadla není vhodný pro ohřev vody, ale může být efektivním řešením pro vytápění interiérů, zejména pokud chcete mít kombinaci vytápění a chlazení v jednom systému.
• Země (solanka) – tepelná čerpadla využívající solanku, známá také jako čerpadla země-voda, získávají energii z geotermálního tepla uloženého v zemi. Tepelná čerpadla s tímto zdrojem jsou účinná, ale jejich instalace vyžaduje výkopové práce nebo vrty, což může být dražší. Tento systém čerpá teplo prostřednictvím okruhu naplněného solankou (směsí vody a nemrznoucí látky), který je zakopaný pod zemí. Země si i v zimních měsících uchovává stabilní teplotu kolem 4 až 10 °C, což umožňuje efektivní získávání tepla po celý rok. Solanka proudí trubkami uloženými buď horizontálně v mělkých výkopech, nebo vertikálně ve vrtech hlubokých desítky metrů. Jakmile solanka nasaje teplo z okolní země, přenáší ho do tepelného čerpadla, kde probíhá proces, který výrazně zvýší teplotu – díky kompresi chladiva uvnitř zařízení. Teplo je pak přeneseno do topné vody, která cirkuluje v budově. Instalace tohoto systému je sice účinná, ale náročná na prostor a výkopové práce, což může zvýšit celkové náklady. Na druhou stranu poskytuje stabilní a efektivní způsob vytápění díky konstantnímu teplu z podzemí, což z něj činí jedno z nejspolehlivějších řešení pro tepelná čerpadla. Další variantou, která využívá energii ze země, je tepelné čerpadlo země-vzduch. Tento systém získává teplo ze země, ale místo ohřevu vody ho přenáší přímo do vzduchu, který je pak distribuován po domě pomocí vzduchových rozvodů nebo ventilátorů. Je to méně běžné řešení než systém země-voda a hodí se především tam, kde je instalována vzduchotechnika nebo vzduchové vytápění. Teplo je stále čerpáno z půdy pomocí zemních kolektorů nebo vrtů, ale výsledkem není ohřev vody, ale ohřátý vzduch.
• Voda – tepelná čerpadla využívající vodu pro vytápění pracují na principu přenosu tepla z podzemní vody, která se odebírá z vrtů nebo studní a označují se tedy jako tepelná čerpadla voda-voda. Tento typ tepelného čerpadla využívá konstantní teplotu podzemní vody, která se obvykle pohybuje mezi 7 až 12 °C, i během zimních měsíců. Ale zároveň je využití tepelných čerpadel využívající vodu méně častý kvůli složitějším podmínkám pro instalaci. Proces začíná tím, že čerpadlo odebírá podzemní vodu, která prochází výměníkem tepla, kde se odebere část tepla z vody a ta následně odchází zpět do země, případně do jiné studny. Odebírané teplo z vody se v tepelném čerpadle stlačuje pomocí kompresoru. Tento proces výrazně zvyšuje teplotu chladiva, což umožňuje čerpadlu vytopit vodu až na požadovanou úroveň, vhodnou pro vytápění budov nebo ohřev vody v domácnosti. Výstupní teplota topného systému může dosahovat i více než 50 °C. Stěžejním principem je stlačení plynného chladiva ve výměníku tepla, čímž se teplota chladiva výrazně zvýší. Toto zahřáté chladivo pak ohřívá topnou vodu, která cirkuluje systémem vytápění. I když podzemní voda sama o sobě není nijak výrazně teplá, tento technologický proces umožňuje efektivní získávání tepla a jeho přeměnu na teploty vhodné k vytápění budov. Dalším typem tepelných čerpadel jsou pak čerpadla na principu voda-vzduch. Na rozdíl od systému voda-voda, tepelná čerpadla typu voda-vzduch přenášejí získané teplo z vody do vzduchu, který následně cirkuluje vytápěným prostorem. Zde podzemní voda stále slouží jako primární zdroj tepla, ale místo ohřevu vody v topném systému je ohříván vzduch, který se pak distribuuje po budově pomocí ventilace nebo vzduchových kanálů. Tento systém je méně častý a hodí se pro budovy, kde je zaveden vzduchový systém vytápění.

Využití jednotlivých typů tepelných čerpadel v praxi

Tepelná čerpadla využívající vzduch patří dnes k nejčastěji využívaným řešením a stále nejoblíbenějším zdrojem tepla u budov a domácností.

Tepelná čerpadla vzduch-voda si získávají stále větší popularitu nejen v novostavbách rodinných domů, ale najdou uplatnění i při renovacích starších budov. Důvodem je právě jejich snadná dostupnost a nižší investiční náklady oproti jiným typům. Novější modulační tepelná čerpadla navíc poskytují velmi dobré sezónní výkonnostní faktory i u starších budov, což z nich činí efektivní a ekologickou volbu pro vytápění.

Hlavním důvodem je snadná instalace čerpadel na bázi vzduch-voda, nízké náklady  v porovnání s jinými typy čerpadel, stále vysoká účinnost a to, že je lze nainstalovat v podstatě kdekoliv (limitujícím faktorem je pouze místo a případně vedení potrubí).

Protože na rozdíl od jiných typů čerpadel není nutné pro provoz čerpadla kopat vrt nebo řešit zemní kolektory. Za vzduchem následuje geotermální teplo, které se získává pomocí solanky v podzemních sondách nebo zemních kolektorech. Tento systém je sice velmi účinný, ale jeho realizace je náročnější a dražší. Dalšími technikami jsou například geotermální energetické koše, které se využívají v menší míře. Velmi zřídka se využívá podzemní nebo studniční voda, protože je její aplikace technicky a legislativně složitější.

Výhody jednotlivých typů tepelných čerpadel

Každý ze zdrojů tepla má své specifické výhody a nevýhody, které je třeba zvážit při plánování instalace tepelného čerpadla. Ty jsme se vám pokusili shrnout do následující tabulky.

Rozdíl mezi monoblokovými tepelnými čerpadly a čerpadly s dělenou konstrukcí (split)

Existují dva základní typy tepelných čerpadel: monoblok a dělené provedení (Split), a každý z nich má svá specifika, výhody i nevýhody.

Monoblok

Monobloková tepelná čerpadla mají celý chladicí okruh umístěný uvnitř jediné jednotky. Tento systém může být instalován buď uvnitř budovy, nebo venku. Pro vnitřní instalaci je potřeba propojit tepelné čerpadlo s okolím pomocí dvou vzduchových kanálů – jeden pro přívod a druhý pro odvod vzduchu. Zároveň je třeba dbát na správné rozmístění těchto kanálů, aby nedocházelo ke ztrátám tepla a vzduch nekoloval zpět do přístroje (nedocházelo ke „zkratu“ proudění). Správná izolace je klíčová, aby se předešlo vzniku tepelných mostů, které mohou snižovat účinnost systému.

Pokud se čerpadlo instaluje venku, což je běžnější u rodinných domů, je nutné vzít v úvahu několik faktorů. Umístění venkovní jednotky co nejblíže vnitřní jednotce snižuje tepelné ztráty v potrubí. Při venkovní instalaci je ale nutné zajistit, aby čerpadlo mělo možnost odtávání námrazy – voda z odmrazení musí volně odtékat a nesmí se pod čerpadlem hromadit, což by vedlo k nebezpečnému náledí. Také je třeba zvážit úroveň hluku, aby venkovní jednotka nerušila okolí.

Správné umístění venkovní jednotky je proto velmi důležité, protože čerpadlo může při provozu vytvářet hluk, který je potřeba zohlednit, zejména v obytných zónách.

Dělené provedení (Split)

Dělené systémy tepelných čerpadel, známé jako Split, mají uzavřený chladicí okruh, který je rozdělen na dvě části – venkovní a vnitřní jednotku. Ve venkovní jednotce se nachází kompresor, výparník a expanzní ventil. Vnitřní jednotka obsahuje kondenzátor, hydrauliku a často i malou akumulační nádrž. Tyto dvě jednotky jsou propojeny potrubím, ve kterém cirkuluje chladivo.

Venkovní jednotka by měla být umístěna co nejblíže k vnitřní, aby bylo minimalizováno množství chladiva a snížily se tepelné ztráty. Stejně jako u venkovního monobloku je zde důležitá prevence proti námraze a emise hluku do okolí.

Instalace Splitového systému vyžaduje odborníka na chlazení, který musí propojit venkovní a vnitřní jednotku, správně nastavit tlak chladiva a provést evakuaci a plnění systému.

V obou případech je důležité zvolit správné umístění a způsob instalace, aby tepelné čerpadlo fungovalo co nejefektivněji a zároveň nepřinášelo zbytečné potíže, jako je hluk nebo ztráta účinnosti.

Rozdíl mezi nízkoteplotním a vysokoteplotním tepelným čerpadlem

Při výběru vhodného tepelného čerpadla se můžete setkat s pojmy jako nízkoteplotní nebo vysokoteplotní tepelná čerpadla. Tyto dvě kategorie tepelných čerpadel se liší nejen výstupní teplotou a účinností, ale i tím, pro jaké typy budov a vytápěcích systémů jsou nejvhodnější.

Nízkoteplotní tepelná čerpadla jsou ideální pro moderní a dobře izolované domy, které využívají podlahové vytápění nebo jiné nízkoteplotní topné systémy. Na druhé straně, vysokoteplotní tepelná čerpadla jsou navržena pro starší budovy s klasickými radiátory, jež vyžadují vyšší teplotu vody k zajištění dostatečného tepla.

Nízkoteplotní tepelné čerpadlo

Nízkoteplotní tepelná čerpadla, jak název napovídá, pracují při nižších výstupních teplotách, obvykle v rozmezí 35–55 °C. Tato teplota je ideální pro moderní nízkoenergetické nebo pasivní domy, které využívají podlahové vytápění, velkoplošné stěnové vytápění nebo radiátory navržené pro nižší teplotní spád. Nízkoteplotní čerpadla jsou navržena tak, aby fungovala s vysokou účinností i při nižších venkovních teplotách, což znamená, že mohou efektivně vytápět dům i v zimě, pokud je dobře izolovaný.

Výhody nízkoteplotního tepelného čerpadla

1. Vyšší efektivita – nízkoteplotní tepelná čerpadla mají vyšší topný faktor (COP), což znamená, že jsou energeticky úspornější. To vede k nižším provozním nákladům.
2. Vhodné pro moderní stavby – ideální volba pro novostavby a domy s kvalitní izolací, kde je potřeba nízkoteplotního topného systému.
3. Kompatibilita s podlahovým vytápěním – podlahové vytápění pracuje nejlépe při nízkých teplotách vody, což je přesně to, co nízkoteplotní čerpadlo nabízí.
4. Nižší náklady na instalaci – pokud se nízkoteplotní čerpadlo instaluje do nové stavby s odpovídajícím vytápěcím systémem, mohou být náklady na instalaci nižší než u vysokoteplotního systému.

Nevýhody nízkoteplotního tepelného čerpadla

1. Nevhodné pro starší domy – u starších nebo špatně izolovaných budov s tradičními radiátory může být nízkoteplotní čerpadlo neefektivní. Takové budovy často vyžadují vyšší výstupní teploty, aby bylo možné dům dostatečně vytopit.
2. Potřeba kvalitní izolace – aby nízkoteplotní systém fungoval správně, je třeba mít dobře izolovaný dům a kvalitní vytápěcí systém.

Vysokoteplotní tepelné čerpadlo

Vysokoteplotní tepelná čerpadla jsou navržena tak, aby dosahovala výstupních teplot až 80 °C, což je srovnatelné s tradičními plynovými nebo elektrickými kotli. Tento typ čerpadla je ideální pro starší budovy, které nejsou dostatečně zateplené, nebo pro objekty s klasickými radiátory, jež vyžadují vyšší teploty vody, aby bylo možné dům vytopit.

Výhody vysokoteplotního tepelného čerpadla

1. Vhodné pro rekonstrukce – starší budovy, které nemají podlahové vytápění a využívají klasické radiátory, mohou těžit z vysokoteplotního čerpadla, aniž by bylo nutné provádět zásadní úpravy topného systému.
2. Schopnost ohřevu vody na vysokou teplotu – tyto systémy jsou schopné dodávat teplou vodu pro vytápění i pro spotřebu, což je výhodné pro domy, které vyžadují vysoké teploty.
3. Kompatibilita s tradičními topnými systémy – vysokoteplotní čerpadla jsou skvělou náhradou za staré kotle, protože dokážou využívat stávající vytápěcí infrastrukturu.

Nevýhody vysokoteplotního tepelného čerpadla

1. Nižší efektivita – vysokoteplotní čerpadla mají obvykle nižší topný faktor než nízkoteplotní čerpadla, což znamená vyšší provozní náklady.
2. Vyšší pořizovací náklady – tyto systémy bývají dražší na pořízení a instalaci, což může prodloužit návratnost investice.
3. Vyšší spotřeba energie – kvůli nutnosti dosahovat vysokých teplot mohou vysokoteplotní čerpadla spotřebovávat více energie, což je méně ekologické.

Provozní režimy tepelných čerpadel

Tepelné čerpadlo, které zajišťuje kompletní dodávku tepla a teplé vody do budovy, se označuje jako monovalentní systém. Tento systém využívá výhradně elektrickou energii jako hnací sílu. Součástí monovalentního systému může být integrované topné těleso (přímotop), které napomáhá tepelnému čerpadlu během špičkového zatížení, například při velmi nízkých venkovních teplotách. I přes to, že může čerpadlo v těchto situacích krátkodobě potřebovat pomoc přímotopu, stále dosahuje dobrého sezónního koeficientu výkonu díky efektivnímu provozu po většinu roku. Druhá možnost využití topného tělesa je krátkodobé ohřátí zásobníku vody z hygienických důvodů. Výběr vhodného provozního režimu vyžaduje zkušenosti s plánováním a někdy i konzultaci s výrobcem, protože faktory jako emise CO2 a provozní náklady hrají důležitou roli.

Další možností je bivalentní provoz. Tento systém využívá kombinaci dvou zdrojů energie – tepelné čerpadlo a další primární zdroj (např. plynový kotel nebo dálkové vytápění). Tento režim je vhodný pro budovy, kde už je instalován jiný topný systém, například starší kotel, který může pokrýt potřeby teplé vody nebo špičkové zatížení během zimy. Oblíbenou variantou je také kombinace tepelného čerpadla s obnovitelnými zdroji energie, jako jsou solární panely nebo kamna na biomasu. Tyto systémy jsou známé jako hybridní systémy a umožňují flexibilní a efektivní vytápění s nízkými provozními náklady. Existují také hybridní jednotky, které kombinují tepelné čerpadlo s plynovým kotlem v jednom zařízení. Tyto systémy jsou vhodné především pro starší budovy po rekonstrukci, kde si systém dokáže sám zvolit, zda je výhodnější využívat elektřinu nebo plyn.

Pokud si majitel přeje, aby tepelné čerpadlo sloužilo také k chlazení, je možné zvolit tzv. reverzibilní systémy, které lze přepínat mezi režimy vytápění a chlazení. Při jejich instalaci je nutné pečlivě plánovat rozmístění výměníků tepla, zejména u podlahových a stropních systémů, kde by nesprávná teplota přívodu mohla vést ke kondenzaci vlhkosti a tvorbě plísní. Konvektory jsou dalším vhodným řešením, které lze použít pro oba režimy.

Praktická chladiva

Pro chladicí okruhy tepelných čerpadel lze použít různá chladiva. Výběr vhodného chladiva závisí na několika faktorech, jako je termodynamika, bezpečnostní požadavky, ekologické aspekty a dostupnost daného média. Neexistuje univerzální chladivo, které by pokrylo všechny potřeby, což znamená, že při návrhu systému je vždy nutné najít kompromis.

V posledních letech získávají na významu přírodní chladiva, zejména díky přísnějším předpisům, jako je nařízení EU o F-plynech (517/2014). Mezi tato chladiva patří oxid uhličitý (R 744) a uhlovodíky jako propen (R 1270) a propan (R 290), které jsou považovány za dlouhodobě udržitelné a šetrné k životnímu prostředí. Tyto látky nejsou regulovány stejně přísně jako halogenované uhlovodíky, které mohou být potenciálně nebezpečné, jelikož jsou hořlavé. Při použití chladiv, jako je propan, je důležité dbát na bezpečnost, zejména kvůli jejich vysoké hořlavosti.

Komerčně používané syntetické chladivo R410A je stále hojně zastoupeno, ale jeho vysoký GWP (Global Warming Potential) a rostoucí cena ho činí méně atraktivním. Jako alternativu výrobci tepelných čerpadel nabízejí různá syntetická přechodová chladiva s nižšími hodnotami GWP, z nichž některá jsou dokonce mírně hořlavá.

Hodnota GWP

GWP (Global Warming Potential) je ukazatel, který měří vliv dané látky na globální oteplování a její příspěvek ke skleníkovému efektu. Hodnota GWP popisuje, jak daná látka přispívá k oteplování ve srovnání s oxidem uhličitým (CO2), který má základní hodnotu 1.

Tato hodnota vyjadřuje, kolik tepla zachytí 1 kg chladiva v atmosféře ve srovnání s 1 kg CO2. To znamená, že čím vyšší je hodnota GWP, tím více chladivo přispívá k oteplování planety.

Níže jsou uvedeny příklady chladiv s jejich hodnotami GWP a třídami bezpečnosti:

SyntetickéPřírodní

Třídy bezpečnosti u chladiv

Značky A1, A2L, A2, A3 se vztahují k bezpečnostní třídě chladiv a označují jejich hořlavost a toxické vlastnosti podle mezinárodní normy ISO 817. Tato klasifikace pomáhá určit, jakým způsobem může být chladivo používáno a jaké bezpečnostní opatření je třeba dodržovat při jeho instalaci a provozu.

• A1 chladiva jsou nejbezpečnější z hlediska hořlavosti, což umožňuje jejich použití bez větších omezení v obytných prostorách.
• A2L a A2 chladiva, byť méně hořlavá než A3, vyžadují důkladnější plánování a bezpečnostní opatření.
• A3 chladiva jsou považována za vysoce hořlavá, což znamená, že jejich použití musí být pod přísným dohledem, včetně speciální instalace a opatření proti riziku vznícení.

Parametry účinnosti tepelných čerpadel

Parametry účinnosti tepelných čerpadel hrají klíčovou roli při výběru a provozu těchto zařízení. Jsou rozhodujícím faktorem, který ovlivňuje nejen výkon, ale také celkové náklady na provoz a ekologický dopad. Mezi nejdůležitější parametry patří COP (topný faktor), který ukazuje, kolik tepla dokáže čerpadlo vyprodukovat ve vztahu ke spotřebované elektrické energii. Tento parametr však popisuje pouze ideální podmínky v laboratorním prostředí.

Důležitějším ukazatelem v praxi je sezónní topný faktor (SCOP), který zohledňuje skutečný provoz zařízení v reálných podmínkách během celého roku. Zahrnuje vlivy, jako je teplota zdroje tepla, kvalita instalace, typ a způsob vytápění nebo větrací zvyky v budově. Dalšími důležitými parametry jsou například provozní režim, skutečná teplota zdroje tepla a hlučnost.

Při volbě tepelného čerpadla je proto důležité nejen sledovat technické specifikace výrobce, ale také se zaměřit na podmínky konkrétní instalace, aby čerpadlo pracovalo co nejefektivněji a dlouhodobě poskytovalo maximální úspory.

COP – Topný faktor

Jedním z klíčových parametrů pro hodnocení účinnosti tepelných čerpadel je COP (Coefficient Of Performance). Tato hodnota ukazuje, kolik tepla je tepelné čerpadlo schopné dodat v porovnání s množstvím spotřebované elektrické energie. Je důležité poznamenat, že COP je stanoven v laboratorních podmínkách a vztahuje se výhradně na tepelné čerpadlo samotné, nikoli na celý otopný systém.

Jak se COP počítá: Pokud má tepelné čerpadlo COP 4, znamená to, že za každou kilowatthodinu spotřebované elektrické energie dokáže čerpadlo vyprodukovat 4 kWh tepla. Významným faktorem je zde provozní teplota a teplotní rozdíl mezi zdrojem tepla (např. venkovní vzduch, zemní kolektor) a teplotou topné vody.

Sezónní topný faktor (SPF)

SPF (Seasonal Performance Factor) nebo sezónní topný faktor udává skutečnou účinnost tepelného čerpadla během celého roku. Na rozdíl od COP, který je měřen za ideálních podmínek v laboratorních testech, SPF bere v úvahu celý systém a reálné podmínky, jako jsou sezónní výkyvy teplot, spotřeba elektrické energie na pomocné systémy (např. oběhová čerpadla), a také nouzový provoz (např. elektrické topné těleso pro extrémně chladné dny).

Proč je u tepelných čerpadel parametr tak SPF důležitý? Tento faktor ukazuje skutečnou účinnost a výkonnost tepelného čerpadla během celého roku, protože zohledňuje všechny aspekty, které ovlivňují provoz a spotřebu energie. To zahrnuje:

• Pomocné systémy – oběhová čerpadla, která přenášejí teplo z podzemní vody nebo solanky, a systémy pro distribuci tepla v objektu.
• Špičkové zatížení – výkon topného tělesa, které může být aktivováno při extrémně nízkých teplotách, kdy výkon tepelného čerpadla nemusí být dostačující.

SPF je tedy reálnější ukazatel efektivity celého systému v různých ročních obdobích a může se výrazně lišit od laboratorně stanovené hodnoty COP.

Další důležité parametry

• Skutečná teplota soustavy – tento parametr odkazuje na reálnou provozní teplotu topného systému v domě. Tato teplota by měla být nastavena co nejefektivněji, aby systém využíval co nejméně energie. Nízkoteplotní systémy (například podlahové vytápění) vyžadují nižší teplotu topné vody (obvykle kolem 30–40 °C), což zvyšuje účinnost tepelného čerpadla. Naopak radiátorové systémy vyžadují vyšší teplotu vody (60 °C a více), což může snižovat účinnost. Nižší teplota soustavy je tedy klíčovým faktorem pro dosažení vysoké energetické účinnosti.
• Prahová topná teplota – prahová topná teplota označuje bod, při kterém tepelné čerpadlo dosáhne své maximální efektivity. Pokud teplota venkovního vzduchu (u vzduchových čerpadel) nebo země (u zemních čerpadel) klesne pod tuto prahovou hodnotu, čerpadlo začne pracovat méně efektivně. Při velmi nízkých teplotách musí být doplněno například elektrickým topným tělesem. Prahová teplota je důležitá pro plánování výkonu čerpadla v chladných oblastech.
• Provozní režim – provozní režim čerpadla definuje, jakým způsobem a za jakých podmínek tepelné čerpadlo pracuje. Existují různé režimy, například:
  • Monovalentní režim – čerpadlo samo pokrývá veškerou potřebu tepla bez potřeby jiných zdrojů energie.
  • Bivalentní režim – čerpadlo spolupracuje s dalším zdrojem tepla (např. kotel na plyn nebo elektřinu) a pokrývá pouze část potřeby tepla, zejména při špičkovém zatížení.

  Chladicí režim je další možností, kdy čerpadlo místo vytápění prostor chladí, a to pomocí reverzibilních čerpadel, která mohou pracovat v obou směrech (topení i chlazení). Reverzibilní režim, kdy čerpadlo slouží i k chlazení, také může ovlivnit účinnost, zejména pokud je chlazení prováděno ve velké míře nebo často. Čím více energie je potřeba pro chlazení, tím větší jsou nároky na tepelné čerpadlo.

• Skutečná teplota zdroje – tento parametr se týká teploty zdroje tepla, z něhož čerpadlo získává energii. U čerpadel vzduch-voda je to teplota venkovního vzduchu, u zemních čerpadel je to teplota podzemního tepla. Čím vyšší je teplota zdroje, tím efektivněji může čerpadlo pracovat. Při nižších teplotách (například venkovní vzduch pod -5 °C) klesá účinnost čerpadla, a to může vyžadovat doplňkový zdroj tepla.
• Skutečný objem horké vody – jedná se o množství teplé vody, které je čerpadlo schopné produkovat pro domácí použití. Tento parametr je důležitý pro domácnosti s větší spotřebou teplé vody (např. více koupelen nebo domácnosti s více členy). Kapacita nádrže na teplou vodu musí odpovídat potřebám domu. Některá čerpadla mohou být méně efektivní při ohřevu velkého množství teplé vody, a proto je důležité zohlednit tento parametr při výběru.
• Větrací návyky – větrání prostor má vliv na efektivitu vytápění budovy. Pokud je časté a dlouhé větrání, budova rychle ztrácí teplo, což zvyšuje nároky na tepelný výkon čerpadla. Optimální větrací návyky znamenají rychlé a krátké větrání s otevřenými okny dokořán, což minimalizuje tepelné ztráty. Dobře větrané prostory mohou mít lepší kvalitu vzduchu, aniž by byly nadměrně zatěžovány topné systémy.
• Kvalita instalace – správná instalace tepelného čerpadla má zásadní vliv na jeho účinnost a dlouhodobý provoz. Kvalitní instalace zahrnuje:
  • Dobře navržené potrubní systémy pro minimalizaci tepelných ztrát.
  • Správné umístění venkovní jednotky (u vzduchových čerpadel) pro snížení hluku a lepší přístup k teplu.
  • Kvalitní izolace potrubí, aby nedocházelo k úniku tepla. Špatně nainstalované systémy mohou způsobit nadměrnou spotřebu energie, snížit životnost zařízení a způsobit další problémy s výkonem.

Hlučnost tepelných čerpadel

Hlučnost tepelných čerpadel je jedním z klíčových faktorů, který je nutné zvážit při výběru a instalaci, zejména u vzduchových tepelných čerpadel. Hluk, který tato zařízení produkují, pochází především z kompresoru a ventilátorů, které nasávají vzduch z okolí a následně ho cirkulují. Ačkoli moderní čerpadla jsou navržena tak, aby byla co nejtišší, hlučnost může být problémem, zejména v hustě obydlených oblastech nebo při instalacích blízko sousedních domů.

V Česku platí právní předpisy ohledně maximální hladiny hluku, kterou mohou tepelná čerpadla produkovat. Podle norem by hladina hluku u venkovních jednotek v obydlených oblastech neměla přesáhnout 50 dB ve dne a 40 dB v noci. Je tedy důležité vybrat čerpadlo, které splňuje tyto limity, a zajistit, aby bylo správně nainstalováno.

Co způsobuje hluk u tepelných čerpadel

1. Kompresor – hlavní zdroj hluku. Jak chladivo cirkuluje a stlačuje se, dochází k vibracím a zvukům, které kompresor vydává.
2. Ventilátor – ventilátor, který nasává vzduch pro ohřev, může produkovat výraznější hluk, zejména při vysokých otáčkách.
3. Vibrace – pokud není jednotka správně namontována nebo umístěna na nevhodný povrch, mohou se vibrace přenášet do okolí, což zesiluje vnímání hluku.
4. Odmrazování – venkovní jednotky při nízkých teplotách pravidelně provádějí cykly odmrazování, které mohou také krátkodobě zvýšit hladinu hluku.

Jak eliminovat hluk tepelných čerpadel

1. Správné umístění – je klíčové umístit venkovní jednotku daleko od oken ložnic nebo sousedních domů. Umístění jednotky na pevný, tlumící povrch, například betonovou desku s gumovými podložkami, může výrazně snížit přenos vibrací.
2. Akustické kryty – speciální kryty pro venkovní jednotky mohou pomoci snižovat hluk, aniž by omezovaly funkci tepelného čerpadla.
3. Vzdálenost od stěn – zamezení instalace čerpadla blízko zdi může zabránit odrážení hluku a jeho šíření do vnitřních prostor budovy.
4. Údržba – pravidelná kontrola a servis tepelného čerpadla může pomoci předejít zvýšení hlučnosti způsobené opotřebovanými komponenty, které mohou časem začít vibrovat nebo drhnout.
5. Nastavení výkonu – některá moderní tepelná čerpadla umožňují modulaci výkonu, což znamená, že mohou fungovat na nižších otáčkách, pokud to podmínky dovolují, čímž se snižuje hlučnost.