U zrodu prvního tepelného čerpadla na světě stál před 171 lety českorakouský koumák Peter von Rittinger. Zapsal se do dějin energetiky úžasným způsobem, vlastně vymyslel něco, co se nápadně podobá perpetu mobile. Zasloužil by si více úcty a obdivu, než se mu dostává. Přišel totiž na to, jak v zimě topit a v létě chladit bez velkých nároků na energii, peníze i obsluhu zařízení. Teprve v tomto století si uvědomujeme, jak úžasný vynález to byl. Stále více domácností i firem do svého energetického systému tepelná čerpadla zařazuje, ať už se jim říká jakkoli, a tento trend nabývá na významu ruku v ruce s klimatickou změnou, jíž Evropa prochází. O tom všem nabídla řadu informací Eva Neudertová, ředitelka Asociace pro využití tepelných čerpadel:
Vaše asociace není nejmladší. Kdy přesně a proč vznikla? Cožpak se už před čtvrtstoletím vyráběla a používala tepelná čerpadla?
Asociace vznikla v roce 1999 a v roce 2000 byla zapsána. Čtvrtstoletí jsme tedy už oslavili a dá se říct, že vstupujeme do nejlepšího věku. Tepelná čerpadla tu byla dávno před námi. První funkční systém navrhl už v roce 1855 česko-rakouský vynálezce Peter von Rittinger, kdy zařízení sloužilo k přenosu tepla v průmyslovém procesu. Po roce 1990 se začal začal obor tepelných čerpadel rychle rozvíjet i v ČR. V kontextu poválečného fosilního zaměření československé energetiky a nevyužitého potenciálu elektrifkace, zvláště v 90. letech, doby rychlého rozvoje oboru tepelných čerpadel v ČR bez jednotných pravidel, kdy všichni výrobci i montážní frmy řešili stejné problémy jako kvalitu, legislativu, potřebu technických norem a vzdělávání, bylo nutné vytvořit odbornou autoritu, která sjednotí trh a pomůže moderním technologiím získat důvěru i prostor v energetické politice. To je ostatně úkol, který stále trvá. Jedno víme zcela jistě: tepelná čerpadla snižují spotřebu energie i emise a zároveň šetří peněženku.
Technologie se zdokonalují mílovými kroky. Co nám dnes tepelná čerpadla nabízejí a k čemu všemu mohou sloužit?
Technologie vznikla s cílem tvořit teplo, to zůstalo i v názvu (prvně pojmenováno jako „heatpump“ – čerpadlo na teplo). První masové použití bylo ale paradoxně pro chlazení. Vytápění se objevovalo až sekundárně, protože teplo jsme získávali z levných fosilních zdrojů. Historicky bylo jedinou alternativou chlazení vzduchem. Zavedl se proto termín „airconditioning“, neboli klimatizace, což bylo hlavně z důvodu marketingu. Ne každý asi ví, že nástěnná klimatizace se technicky řadí mezi tepelná čerpadla. Až v poslední době nízkoteplotních systémů, tedy u novějších staveb, se chladí i vodou, například ve stěnách, podlahách či stropech. Čerpadlo je buď jednosměrné (ať na teplo a teplou vodu či chlad), nebo obousměrné – reverzní. Právě tato zařízení, které umí až tři funkce v jedné – vytápět, chladit i ohřívat vodu je jak nyní, ale zvláště do budoucnosti a nejen pro domácnosti, obrovská devíza. Spotřeba tepla naštěstí díky renovacím a efektivním zařízením klesá, nicméně právě poptávka po chladu celosvětově exploduje. Dle Mezinárodní energetické agentury potřeba chladu v rezidenčním sektoru globálně vystřídá teplo v průběhu příštích 15 let. Právě Evropa, jako kontinent nejrychleji se oteplující, čelí paradoxu. Potřeba energie na vytápění se snižuje, protože dotace a podpory cílí hlavně na zateplení, což ale neodpovídá aktuálním potřebám. Akutnější je poptávka po chlazení, ta se za poslední dekádu zdvojnásobila. Většina evropských budov je totiž navržena tak, aby teplo zadržovaly, myslelo se na zimu, nikoli na odvod tepla. To se v kontextu pokračující klimatické změny, bez ohledu, kdo či co za to může, drasticky mění. Dnes možnost aktivního nebo pasivního chlazení zahrnuje přibližně 80 % nových realizací. To je významně více než před pěti lety. Z tepelného čerpadla se tak stává zařízení pro celoroční tepelný komfort, neslouží jen jako zdroj vytápění.
A další argumenty ?
V jednom zařízení zajistit v zimě teplo, v létě chlad, celoročně pak ohřev vody. To nedokáže s takovou efektivitou žádné jiné. Při napojení na další prvky moderní energetiky může odložit spotřebu (při napojení na akumulační nádrž) či po velkou část roku připravovat teplou vodu nebo chlad zdarma, když propojíte s efektivně navrženou fotovoltaikou. Tepelná čerpadla mají navíc vysokou účinnost, která závisí na více faktorech jako typu čerpadla, teplotě zdroje a otopné vody i na kvalitě návrhu celého systému. Obecně se ale u moderních zařízení sezónní topný faktor pohybuje přibližně mezi hodnotami 3–6. Z jedné jednotky elektřiny tak zařízení během roku dodá zhruba tři až šest jednotek tepla. Tento atribut pak oceňují nejen domácnosti a komerční objekty, ale i průmysl. Právě průmyslové instalace jsou zajímavé díky možnosti využívat odpadní teplo z chlazení nebo výrobních procesů a dodávat energii například pro ohřev vody, mytí, pasterizaci, sušení či další procesy. Uplatnění nacházejí čerpadla také v potravinářství, papírenském a chemickém průmyslu nebo v soustavách zásobovaní teplem.
Tato metoda vytápění a chlazení má řadu příznivců, ale také stále mnoho odpůrců. V čem vidí přednosti čerpadel první skupina?
Skeptici budou v energetické debatě vždy. Napomohly tomu i nekvalitní instalace často nekvalitních zařízení v době solárního a dotačního boomu v kontextu ukrajinského konfiktu, tedy v letech 2022–2023, s tím se v AVTČ potýkáme stále. Tepelná čerpadla ale mají výhodu v tom, že s nimi mají dobrou zkušenost domácnosti i frmy. Základem pro spokojenost jsou úspory a efektivita, uživatelé ale oceňují také dlouhou životnost a nízké nároky na obsluhu. Čerpadla vzduch-vzduch a vzduch-voda, která jsou na našem trhu nejrozšířenější, mohou při správném návrhu a pravidelném servisu běžně sloužit 12–15 let i déle. U systémů země-voda se životnost může pohybovat kolem 25–30 let. Důležitá je také schopnost tepelných čerpadel spolupracovat s dalšími technologiemi, například fotovoltaikou nebo akumulační nádrží. U dobře nastaveného systému může kombinace tepelného čerpadla a fotovoltaiky snížit roční náklady na energii o více než 80 %. Vždy ale záleží na velikosti a spotřebě domu, způsobu řízení a tarifu. Populární variantou je i propojení s rekuperací či domácí baterií.
Přesto od těch, kteří komentují možnosti tepelných čerpadel, slýchávám, že jsou příliš drahá, nespolehlivá, že nepomohou řešit úsporné vytápění ve starých rodinných a nezateplených domech… Jak to vlastně je?
Část kritiky vychází právě ze špatných zkušeností z období energetické krize, kdy poptávka raketově rostla a na trh vstoupily i frmy bez dostatečných zkušeností. Kvalita produktu, návrhu, dimenzování, instalace a následného servisu zásadně ovlivňuje hlučnost, spolehlivost i provozní náklady. Další kritické poznámky vznikají na základě pocitů. Prostě myslíme si, že čerpadla jsou na nic a hotovo. Naštěstí už se trh vrátil ke stabilním podmínkám a také zákazníci začali opět upřednostňovat kvalitu. Karta se obrací a lidé názor mění, tepelným čerpadlům na základě dobrých zkušeností začínají fandit. Neplatí ani to, že tepelné čerpadlo ve starším domě automaticky nefunguje. To je jeden z největších mýtů, se kterým se setkávám. Ve spolupráci s ČVUT jsme proto namodelovali úspory v rodinných domech různého stáří po vzoru zahraničních studií a příkladů, které známe. A výsledky mohou překvapit. U starších domů, například u staveb z osmdesátých let, je úspora mimořádně vysoká právě proto, že mají vyšší výchozí spotřebu a náklady na energie. Konkrétní propočty jsme publikovali na našich webových stránkách. Jednoduše: matika a fyzika ve výpočtech, měření z praxe na tradičnějších trzích, ale i spokojenost českých majitelů ukazuje, že technologie funguje. Potřebujeme z hlav lidí, včetně expertů návrhu budov, dostat opak. Proto je právě osvěta a vzdělávání zásadním úkolem asociace. Pokud se bavíme o nákladovosti čerpadel, je třeba se podívat na to, co kupujeme a co za to dostaneme. Návratnost investice se logicky liší případ od případu. Záleží na původním zdroji, cenách energií, stavu domu, zvoleném řešení i dotační podpoře. Není však výjimkou, že může při započtení dosažených úspor vycházet návratnost i na sedm let. Klíčové je to, že kvalitně navržený systém snižuje spotřebu energie svým principem 1 : 3–6, a tím omezuje citlivost domácnosti nebo frmy vůči cenovým výkyvům, kterých zažíváme stále víc.
A jsou stále ještě hlučná?
Moderní tepelná čerpadla již nejsou hlučná, pokud zvolíte kvalitní model a správně jej umístíte, to je zásadní. Hlučnost tedy není bariéra, která by od pořízení technologie měla domácnost jakkoliv odradit. Hluk zařízení klesá pod úroveň přirozeného hlukového pozadí běžného dne – vzdálené dopravy, šumění stromů a podobně a není vnímán jako rušivý element. Pomáhá tomu především plynulé řízení výkonu (čerpadlo je pak tzv. invertorové, neboli s modulací výkonu). Tepelné čerpadlo již vážně není jako starý vysavač, který funguje podle pokynu zapnout/vypnout. Dobře navržené čerpadlo běží skoro celou zimu na 20–40% výkonu, takže akusticky o něm téměř nevíte. Hlučnost se liší podle typu a konkrétního modelu. Systémy země-voda a voda-voda nemají venkovní jednotku s ventilátorem, a proto bývají velmi tiché. U nich může hladina akustického tlaku za stanovených podmínek klesnout i pod 35 dB. U návrhu čerpadel vzduch-voda vzduch- vzduch kvalitní frma zohlední vzdálenost od sousedních staveb a objektů, odraz zvuku od fasád, včetně té vaší, i polohu oken. U toho všeho je samozřejmě super, že někteří naši členové mají i právě v České republice výzkumná centra, takže vývoj a trendy jsou pod dohledem.
Úvodní foto : Hotjet CZ s.r.o.
Pokračování příště ….
