Obsah článku
Výměna zdroje vytápění patří mezi největší investice, které může bytový dům řešit. Vedle plynových kotelen nebo dálkového vytápění se proto stále častěji objevuje také otázka tepelných čerpadel.
Technologie, která je dnes běžná u rodinných domů, může fungovat také pro dům s desítkami bytů. U bytového domu se ale výrazně mění měřítko celého projektu – potřebný výkon, množství vyrobeného tepla, spotřeba elektřiny, investiční náklady i nároky na technické řešení.
Pro SVJ proto není nejdůležitější otázkou, zda tepelné čerpadlo obecně funguje.
Mnohem důležitější je:
Bude ekonomicky fungovat právě v našem domě?
Tepelné čerpadlo není automaticky výhodné pro každý bytový dům
Princip tepelného čerpadla je relativně jednoduchý.
Zařízení získává část energie z okolního prostředí – nejčastěji ze vzduchu, země nebo vody – a pomocí elektrické energie ji převádí na teplo využitelné pro vytápění domu a případně přípravu teplé vody.
Díky tomu nemusí být všechno potřebné teplo vyrobeno přímo z nakoupené elektřiny.
Právě tento princip může vést k zajímavým provozním nákladům.
To ale ještě neznamená, že stačí nahradit současný zdroj tepelným čerpadlem a dům začne automaticky šetřit.
Výsledek závisí na celé řadě parametrů konkrétní budovy.
Začněte tím, kolik tepla dům skutečně potřebuje
Při úvahách o tepelném čerpadle je důležité znát energetickou potřebu domu.
Jinou situaci bude mít nezateplený panelový dům s původními okny a vysokou spotřebou tepla a jinou kompletně zrekonstruovaná budova.
Rozdíl může být obrovský.
Proto může být problematické navrhovat nový zdroj podle historického výkonu stávající kotelny.
Pokud například dům v posledních letech:
- vyměnil okna,
- zateplil fasádu,
- zateplil střechu,
- modernizoval otopnou soustavu,
- provedl hydraulické vyvážení,
mohla se jeho skutečná potřeba tepla výrazně změnit.
Prvním krokem by proto mělo být zjištění současné potřeby tepla a požadovaného výkonu zdroje.
Zateplený dům má obvykle lepší výchozí pozici
Tepelná čerpadla obecně pracují nejlépe v budovách, které nepotřebují zbytečně vysoké množství tepla a jejichž otopná soustava může fungovat s nižší teplotou topné vody.
Právě proto může být výhodné řešit výměnu zdroje až v návaznosti na renovaci domu.
Představme si SVJ, které plánuje:
- zateplení fasády,
- výměnu části oken,
- zateplení střechy,
- následnou modernizaci zdroje vytápění.
Po provedení prvních tří opatření může budova potřebovat výrazně méně tepla.
Nový zdroj potom může být navržen na skutečné potřeby zrekonstruovaného domu.
Obrácený postup může vést k tomu, že SVJ pořídí technologii podle parametrů budovy, které se za několik let zásadně změní.
Velmi důležitá je teplota topné vody
Jedním z klíčových parametrů pro provoz tepelného čerpadla je požadovaná výstupní teplota vody.
Zjednodušeně platí, že čím vyšší teplotu musí tepelné čerpadlo vyrábět, tím náročnější může být jeho provoz.
U podlahového vytápění bývají potřebné teploty relativně nízké.
V bytových domech jsou ale běžné radiátory.
To samo o sobě neznamená, že tepelné čerpadlo použít nelze. Důležité je zjistit, s jakými teplotami dokáže konkrétní otopná soustava fungovat během topné sezóny.
Po zateplení budovy mohou původní radiátory někdy vytopit místnosti i při nižší teplotě vody než před renovací.
Proto je potřeba hodnotit celý systém jako celek.
Co znamená topný faktor?
Při porovnávání tepelných čerpadel se často objevuje zkratka COP.
Topný faktor zjednodušeně vyjadřuje poměr mezi množstvím dodaného tepla a množstvím elektrické energie spotřebované tepelným čerpadlem za konkrétních podmínek.
Pokud má například zařízení v určitém provozním bodě COP 3, znamená to zjednodušeně, že při spotřebě 1 kWh elektřiny dodá přibližně 3 kWh tepelné energie.
Pro ekonomiku domu je ale důležitější sledovat provoz v průběhu celého roku než jeden údaj z katalogu.
Podmínky se totiž mění.
Jinak pracuje tepelné čerpadlo během mírného podzimního dne a jinak během velmi chladné zimní noci.
Proto je pro ekonomické hodnocení důležitá celoroční účinnost systému v reálném provozu.
Vzduch–voda bývá pro bytové domy zajímavou variantou
Jednou z nejčastěji zvažovaných technologií je tepelné čerpadlo vzduch–voda.
Výhodou je, že pro získávání energie nepotřebuje hlubinné vrty ani rozsáhlé zemní kolektory.
U bytového domu ale obvykle nejde o malou jednotku známou z rodinných domů.
Potřebný výkon může být výrazně vyšší.
Proto se mohou používat například sestavy několika tepelných čerpadel zapojených do kaskády.
Takové řešení má zajímavou výhodu: systém může postupně zapínat jednotlivé jednotky podle aktuální potřeby tepla.
Na jaře nebo na podzim může pracovat jen část zařízení. Při nízkých venkovních teplotách se přidají další.
Kam umístit venkovní jednotky?
Právě umístění může být u bytového domu jedním z nejsložitějších praktických témat.
Venkovní jednotky potřebují dostatečný přístup vzduchu a současně vytvářejí při provozu hluk.
U většího výkonu může být jednotek několik.
Možnosti mohou zahrnovat například:
- prostor vedle domu,
- technickou část pozemku,
- střechu,
- jiné vhodné konstrukční řešení.
Každá varianta má své výhody i omezení.
Důležité je posuzovat nejen samotnou hlučnost zařízení, ale také jeho vzdálenost od oken, okolní zástavbu, možné odrazy zvuku a přenos vibrací do konstrukce budovy.
Tuto část projektu není vhodné podceňovat.
Hluk se neřeší až po instalaci
Pokud má vedle domu pracovat několik velkých ventilátorů a kompresorů, je potřeba akustiku řešit už při návrhu.
Dodatečné odhlučňování hotové technologie bývá složitější než správný návrh od začátku.
Projekt může pracovat například s:
- vhodným umístěním jednotek,
- jejich orientací,
- vzdáleností od obytných místností,
- antivibračním uložením,
- akustickými opatřeními,
- způsobem regulace výkonu.
SVJ by proto nemělo hodnotit nabídku pouze podle ceny zařízení a deklarovaného výkonu.
Co se stane při velkých mrazech?
U systému vzduch–voda se podmínky mění podle venkovní teploty.
Právě v době, kdy dům potřebuje nejvíce tepla, má venkovní vzduch nejnižší teplotu.
Projekt proto musí počítat i s provozem během nejchladnějších období.
Jednou z možností je navrhnout systém tak, aby tepelné čerpadlo pokrývalo velkou část roční potřeby a při extrémních podmínkách mu pomáhal další zdroj.
Takovému řešení se často říká bivalentní systém.
Doplňkovým zdrojem může být podle konkrétního projektu například stávající kotel nebo jiný zdroj tepla.
Cílem nemusí být za každou cenu odstranit všechny ostatní technologie.
Důležitější je najít kombinaci, která bude dávat smysl provozně i ekonomicky.
Hybridní řešení může být zajímavější než úplná výměna
Představme si dům s funkční plynovou kotelnou.
SVJ nemusí automaticky stát před rozhodnutím:
„Buď plyn, nebo tepelné čerpadlo.“
Jednou z možností může být kombinace obou technologií.
Tepelné čerpadlo může pokrývat významnou část topné sezóny a stávající kotel zůstane jako doplňkový zdroj pro situace, kdy je jeho využití vhodnější.
Výhodou může být také určitá provozní flexibilita.
Ekonomika takového systému ale musí vycházet z konkrétního modelu spotřeby a cen energií.
Pozor na příkon elektrické energie
Tepelné čerpadlo sice využívá energii okolního prostředí, ale ke svému provozu potřebuje elektřinu.
U velkého bytového domu může jít o významný nový elektrický odběr.
Proto je potřeba prověřit:
- možnosti elektrické přípojky domu,
- rezervovaný příkon,
- hlavní jištění,
- rozvaděče,
- kabelové trasy,
- případnou potřebu úprav elektroinstalace.
Pokud by kvůli tepelnému čerpadlu bylo nutné výrazně modernizovat elektrické připojení budovy, musí se tyto náklady započítat do ekonomiky celého projektu.
Tepelné čerpadlo a fotovoltaika se mohou doplňovat
Pokud má bytový dům fotovoltaickou elektrárnu, nabízí se propojení obou technologií.
Část elektřiny potřebné pro provoz tepelného čerpadla může být v určitých obdobích vyrobena přímo na střeše domu.
Je ale potřeba počítat s výrazným sezónním rozdílem.
Fotovoltaika vyrábí nejvíce energie během jara a léta.
Největší potřebu tepla má budova naopak v zimě.
Proto není vhodné automaticky předpokládat, že fotovoltaika pokryje významnou část zimního vytápění.
Přesto mohou obě technologie spolupracovat například během přechodných období nebo při přípravě teplé vody.
A co ohřev teplé vody?
V bytovém domě není vytápění jediným významným odběrem energie.
Teplá voda se používá během celého roku.
Právě její příprava může být součástí projektu tepelného čerpadla.
Zde je ale opět důležité správné dimenzování.
Bytový dům může mít ráno a večer výrazné špičky spotřeby teplé vody. Systém proto může pracovat také s akumulačními zásobníky, které umožní připravit potřebné množství teplé vody předem.
Dobře navržená akumulace může být důležitou součástí celého energetického systému domu.
Kolik tepelné čerpadlo ušetří?
Na tuto otázku neexistuje univerzální odpověď.
A právě tady by měl být výbor SVJ velmi opatrný vůči jednoduchým marketingovým propočtům.
Výsledná úspora závisí například na:
- současné spotřebě tepla,
- současném zdroji vytápění,
- ceně současného paliva nebo tepla,
- ceně elektřiny,
- účinnosti stávajícího systému,
- skutečné účinnosti tepelného čerpadla,
- teplotě topné vody,
- klimatických podmínkách,
- způsobu regulace,
- přípravě teplé vody,
- investičních nákladech,
- nákladech na servis,
- případných dalších stavebních a technických úpravách.
Stejné tepelné čerpadlo proto může být v jednom domě ekonomicky velmi zajímavé a v jiném podstatně méně.
Nestačí porovnat cenu plynu a elektřiny
Jednou z častých chyb při jednoduchých propočtech je porovnání ceny jedné kWh plynu s jednou kWh elektřiny.
Takové porovnání samo o sobě nevypovídá o výsledných nákladech na vytápění.
Tepelné čerpadlo totiž z jedné kWh elektřiny dokáže dodat více než jednu kWh tepla.
Současně ale jeho účinnost není během celého roku konstantní.
Pro ekonomické porovnání je proto potřeba modelovat celkovou roční spotřebu a náklady jednotlivých variant.
Výbor může přirozeně zajímat otázka:
„Za kolik let se nám investice vrátí?“
Je to důležitý údaj, ale neměl by být jediný.
Zdroj vytápění je technologie s dlouhou životností a ovlivňuje fungování domu po mnoho let.
Do rozhodování proto může vstupovat také:
- předvídatelnost provozních nákladů,
- závislost na konkrétním palivu,
- stáří současného zdroje,
- očekávané investice do stávající kotelny,
- náklady na servis,
- možnost kombinace s dalšími technologiemi,
- budoucí energetická koncepce domu.
Pokud například stávající kotelna stejně potřebuje rozsáhlou modernizaci, je ekonomické srovnání jiné než v domě s téměř novým zdrojem.
Před rozhodnutím může být velmi užitečné vytvořit několik scénářů.
Například:
Varianta A – zachování současného zdroje
Jaké investice a provozní náklady čekají dům v dalších letech?
Varianta B – kompletní přechod na tepelné čerpadlo
Kolik bude stát technologie, úprava elektroinstalace, akumulace a další související práce?
Varianta C – hybridní systém
Jak by fungovala kombinace tepelného čerpadla a současného zdroje?
Varianta D – nejprve renovace domu, potom nový zdroj
Jak se změní potřebný výkon po zateplení?
Takové porovnání může být pro rozhodování mnohem užitečnější než jedna cenová nabídka od dodavatele.
Nezapomeňte na servis a životnost zařízení
Tepelné čerpadlo není bezúdržbové zařízení.
Obsahuje kompresory, ventilátory, čerpadla, regulační elektroniku a další komponenty.
U velkého bytového domu bude technologie pracovat velmi intenzivně.
Proto je vhodné už při výběru řešení zjistit:
- kdo bude zařízení servisovat,
- jaká je dostupnost náhradních dílů,
- jak rychle dokáže servis reagovat,
- zda je možné systém vzdáleně monitorovat,
- jaké jsou předpokládané servisní náklady,
- jak je řešena případná porucha jedné jednotky.
Právě kaskádní systémy mohou mít výhodu v tom, že výpadek jedné jednotky nemusí znamenat úplné zastavení výroby tepla.
Důležitá je také regulace
Ani kvalitní tepelné čerpadlo nemusí fungovat ekonomicky, pokud je celý systém špatně nastaven.
Regulace může ovlivňovat například:
- teplotu topné vody,
- výkon jednotlivých jednotek,
- využití akumulace,
- přípravu teplé vody,
- zapojování doplňkového zdroje,
- reakci na venkovní teplotu.
Moderní systém může zároveň poskytovat podrobná provozní data.
SVJ tak může sledovat, kolik elektřiny zařízení spotřebovalo a kolik tepla skutečně vyrobilo.
Jak poznat, že může tepelné čerpadlo dávat domu ekonomický smysl?
Dobrou výchozí pozici může mít například dům, který:
- prošel nebo plánuje energetickou renovaci,
- má rozumnou potřebu tepla,
- dokáže provozovat otopnou soustavu s vhodnými teplotami,
- má technický prostor pro potřebná zařízení,
- může vhodně umístit venkovní jednotky,
- má dostatečnou elektrickou infrastrukturu nebo ji lze přiměřeně upravit,
- dokáže využít tepelné čerpadlo také pro přípravu teplé vody,
- plánuje dlouhodobou modernizaci energetiky domu.
Ani splnění těchto bodů samo o sobě nezaručuje ekonomickou výhodnost.
Je to ale dobrý důvod nechat konkrétní variantu podrobně propočítat.
Kdy je naopak vhodné být opatrný?
Ekonomika může být složitější například v situaci, kdy:
- budova má velmi vysokou tepelnou ztrátu,
- otopná soustava vyžaduje vysoké teploty,
- není vhodné místo pro venkovní technologii,
- elektrická infrastruktura vyžaduje rozsáhlé investice,
- stávající zdroj je nový a velmi efektivní,
- projekt počítá s nerealisticky vysokou účinností,
- ekonomický model stojí pouze na dnešních cenách energií.
V takové situaci nemusí být správnou odpovědí automaticky „tepelné čerpadlo ne“.
Může být vhodnější nejprve řešit jinou část budovy a k výměně zdroje se vrátit později.
Nejprve dům, potom technologie
To je možná nejdůležitější princip celého rozhodování.
Tepelné čerpadlo by nemělo být samostatným projektem odtrženým od zbytku budovy.
Jeho návrh souvisí se zateplením, okny, střechou, radiátory, hydraulikou otopné soustavy, přípravou teplé vody, elektrickou přípojkou i případnou fotovoltaikou.
Pokud SVJ plánuje v následujících deseti letech rozsáhlejší renovaci, může být vhodné všechny tyto kroky koordinovat.
Výsledkem nemusí být pouze nový zdroj vytápění.
Může vzniknout ucelená energetická koncepce bytového domu, ve které jednotlivé technologie spolupracují.
Kdy tedy tepelné čerpadlo ekonomicky dává smysl?
Ve chvíli, kdy jeho přínos vychází z konkrétních parametrů daného domu – nikoliv pouze z obecného přesvědčení, že tepelné čerpadlo je úsporné.
Výbor by měl před rozhodnutím znát především:
- skutečnou potřebu tepla domu,
- potřebný výkon zdroje,
- parametry otopné soustavy,
- předpokládanou celoroční účinnost,
- spotřebu elektřiny,
- celkové investiční náklady včetně souvisejících úprav,
- očekávané provozní a servisní náklady,
- ekonomiku alternativních variant.
Teprve potom lze smysluplně porovnat, zda je pro konkrétní SVJ výhodnější tepelné čerpadlo, modernizace současného zdroje, hybridní systém nebo jiná varianta.
Nejlepší tepelné čerpadlo totiž není to s nejvyšším výkonem nebo nejzajímavějším údajem v katalogu. Je to systém navržený podle skutečných potřeb konkrétního bytového domu.
Poznámka redakce
Článek má informační charakter a věnuje se obecným praktickým, energetickým a technickým souvislostem využití tepelných čerpadel v bytových domech. Nejedná se o právní, energetické, finanční, technické ani jiné individuální odborné poradenství.
Ekonomika a technické možnosti tepelného čerpadla se mohou u jednotlivých bytových domů výrazně lišit podle stavu budovy, tepelné ztráty, otopné soustavy, stávajícího zdroje, spotřeby energie, cen energií, možností elektrické infrastruktury a konkrétního návrhu technologie. Při přípravě projektu je proto vhodné vycházet z aktuálních údajů o konkrétní budově a odborného návrhu celého systému.
