Tepelná čerpadla nejsou jedinou možností (2)
Ve druhém čísle časopisu TZB Haustechnik byl publikován stejnojmenný článek [1], který pod správným názvem uvedl řadu nesprávných a zavádějících informací. Proto pokládám za vhodné zdůvodnit tento název informacemi objektivními.
Jedním z problémů článku [1] je, že nerozlišuje (nebo zaměňuje) pojmy „úspora energie“ a „náklady na vytápění“. Uvedený převzatý diagram „Porovnání nákladů na vytápění“ dokládá (bez podrobnějšího vysvětlení) jen to, že náklady na vytápění lehkým topným olejem (LTO) nebo zemním plynem (ZP) jsou jen o cca 10 % vyšší než na vytápění tepelným čerpadlem (TČ).
Pokud autor článku [1] chtěl obrázkem doložit, že „TČ není jedinou možností“, jak dosáhnout téměř shodných nákladů na vytápění, pak má samozřejmě pravdu. Pokud ale současně hovoří o programu Zelená úsporám, pak je třeba si uvědomit, že „Cílem programu Zelená úsporám je zajistit realizaci opatření vedoucích k úsporám energie a využití obnovitelných zdrojů“ [5]. Cílem programu tedy není doporučit systémy zajišťující nízké (nebo srovnatelné) náklady na vytápění. Pokud by autor v souvislosti s propagovaným extra lehkým topným olejem chtěl hovořit o úsporách energie, měl by například konstatovat, že „moderními kondenzačními kotli se v porovnání s dosud používanými snižuje spotřeba energie až o 11 % a v porovnání s kotli z roku 1970 a staršími až o 40 %“ [6] a pak se pozastavovat nad tím, proč program nepodporuje i „modernizaci“ kotelen na ZP a LTO, respektive extra lehkým topným olejem (ELTO).
Naproti tomu TČ cíle programu naplňují, protože v oblasti elektrického vytápění přinášejí výraznou úsporu energie. A pokud uvážíme značný podíl jádra na výrobě elektrické energie v ČR, pak – pokud přesáhne průměrný roční topný faktor TČ hodnotu cca 2 (což je většinou splněno) – zajišťují i úsporu primární energie [2].
Náklady na vytápění – náklady na energie
I když potřeba tepla pro vytápění u převážné většiny současných domácností představuje největší podíl z nároků na energie pro provoz, je podíl nákladů na vytápění zpravidla vždy menší, než podíl energetických nároků. Náklady na energie pro ostatní funkce domácnosti představují vždy významnou část celkových nákladů.
Při posuzování ekonomického efektu různých způsobů vytápění proto není možné porovnávat jen náklady na energii potřebnou pro vytápění. Rozhodující jsou až celkové náklady za veškerou energii, respektive všechny energie (míněno „druhy“ energie, např. ZP, LTO, elektrická energie atd.) potřebné pro provoz vytápěného objektu, tedy pro vytápění, přípravu teplé vody (TV) a všechny ostatní činnosti a spotřebiče (vaření, praní, osvětlení, chladnička, mraznička, myčka, výpočetní a audiovizuální technika, zahradní technika atd.). Ty jsou ovlivněny skutečností, že i při vytápění objektu (a přípravě TV) plynnými, kapalnými nebo pevnými palivy je vždy část (a to nemalá) potřebné energie kryta elektřinou, která má v tomto případě zcela jinou cenu než tehdy, kdy je i vytápění zajišťováno elektřinou.
Cena elektrické energie v domácnosti nevytápěné elektřinou je zhruba dvojnásobná oproti domácnosti elektřinou vytápěné. Rozdíl v ceně za 1 000 kWh odebrané elektrické energie je cca 2 500 korun. Důvodem této skutečnosti je (stručně řečeno), že pro distributora elektrické energie je žádoucí, aby distribuční soustava vybudovaná pro přenos určitého výkonu přenášela nejen tento výkon (kW), ale i tomu odpovídající práci (kWh). Malé odběry (kWh) jsou tedy pro něj logicky nevýhodné. To je další ekonomický přínos TČ – lze si jednoduše představit, jak by se respektování této skutečnosti projevilo po přepracování diagramu [1] „Porovnání nákladů na vytápění“ na diagram „Porovnání celkových nákladů na energie“.
Energetické nároky – energetická náročnost
Z energetického hlediska je každý vytápěný objekt (např. rodinný dům) charakterizován jednak svými energetickými nároky (potřebou energie), jednak svou energetickou náročností (spotřebou energie). Energetické nároky jsou dány množstvím energie, které objekt pro svou funkci objektivně potřebuje. Energetická náročnost je faktické množství ušlechtilé (primární), respektive nakupované „hnací“ energie, kterou spotřebují pro svou činnost systémy – zejména technická zařízení budov (TZB) – kryjící potřebné energetické nároky.
Rozdíl mezi oběma pojmy můžeme ilustrovat na příkladu vytápění rodinného domu.
Energetické nároky vytápění zcela jednoznačně určuje stavba, tj. architektonické řešení (členitost a prosklenost) a stavební provedení (materiálové provedení obvodového pláště) objektu. Jsou dány potřebou tepla pro krytí ztrát prostupem (ty jsou dány plochou obvodového pláště) a krytí ztrát větráním (ty jsou principiálně dány objemem objektu).
Poznámka 1: Pod pojmem energetické nároky vytápění jsou zde míněny souhrnně nejen tepelné ztráty objektu, ale i jeho tepelné zisky, související zejména s pasivním využíváním solární energie. I tyto skutečnosti je třeba objektivně posuzovat, aby případný efekt tepelných zisků v otopném období nebyl znevážen jejich negativním vlivem v období letním.
Poznámka 2: První, kdo rozhoduje o energetických nárocích vytápění, je architekt. Na to se často zapomíná, zapomínají na to často sami architekti. Právě architektonický návrh určuje dva základní ukazatele, které primárně o těchto nárocích rozhodují – členitost objektu, tj. poměr plochy obvodového pláště a obestavěného objemu a jeho prosklenost, tj. poměr plochy oken a celého obvodového pláště. Samozřejmě platí, že energetické nároky na vytápění jsou tím větší, čím je při daném obestavěném objemu větší členitost a při dané ploše obvodového pláště větší prosklenost.
Energetickou náročnost vytápění, tj. reálnou spotřebu primární energie, určují použité systémy TZB.
Energetickou náročnost objektu můžeme příznivě ovlivnit, respektive snížit úspornými opatřeními:
- přímo – řešením stavby: snižováním energetických nároků (potřeby energie), u stávajících objektů zateplením;
- nepřímo – řešením systémů TZB: snižováním energetické náročnosti (spotřeby energie) volbou takových systémů, které účelně a efektivně hospodaří s primární (nakupovanou „hnací“) energií a energií vůbec, například použitím TČ, solárních kolektorů, rekuperace tepla při větrání;
- kombinací obou opatření.
Není bez zajímavosti, že chceme-li úspornými opatřeními snížit energetickou náročnost většiny rodinných domů (do této většiny nezahrnujeme nízkoenergetické až pasivní domy – viz dále), zjistíme, že můžeme navrhnout dvě energeticky ekvivalentní řešení, kterými se docílí shodné snížení energetické náročnosti.
Z pohledu potřeby tepla pro krytí ztrát prostupem, která je u rodinných domů většinou převažující, můžeme docílit snížení energetické náročnosti například o 60 %:
- vhodným zateplením (a použitím jakéhokoliv klasického systému vytápění, tedy například i ELTO),
- použitím TČ s reálným celoročním topným faktorem 2,5.
Pokud bychom vzali do úvahy i potřebu tepla pro krytí ztrát větráním, které se u těchto objektů vesměs zajišťuje přirozeně, tj. infiltrací a exfiltrací, a bychom chtěli zajistit shodnou energetickou náročnost i této funkce, musíme dodat následující: Zatímco v objektu s TČ úsporu energie zajistí sám vytápěcí systém s TČ, který obstarává i ohřev větracího vzduchu, v zatepleném objektu bychom museli větrání přirozené potlačit utěsněním objektu a nahradit ho větráním nuceným s rekuperací tepla, které by muselo vykázat úsporu energie 60 %. Objekt by tedy musel být upraven a vybaven dalším systémem TZB.
Z uvedeného je zřejmé, že opravdu „tepelná čerpadla nejsou jedinou možností“, jak snížit energetickou náročnost vytápěného objektu, ale z jiných důvodů, než uvádí autor článku [1].
Zcela nesprávný je i častý názor, že TČ jsou výhodná především v nízkoenergetických (až pasivních) rodinných domech. Zde použití TČ pro vytápění ztrácí na významu, a to ze dvou důvodů:
1. Podíl potřeby tepla pro vytápění na potřebách všech energií zde významně klesá.
2. Pro TČ platí totéž co pro všechna energetická zařízení – jejich měrná cena (pořizovací cena za jednotkový výkon) roste s klesajícím výkonem. Čím nižší je potřeba tepla ze zdroje, respektive jeho výkon, tím horší je ekonomický efekt TČ a naopak.
Uvedené samozřejmě platí pro rodinné domy obvyklé velikosti, kde se odpovídající topný výkon zdroje pohybuje na úrovni několika málo kW. Na místě je zdůraznit i to, že TČ nesnižuje energetické nároky vytápění (protože musí dodat stejné množství tepla jako jakýkoliv jiný zdroj), snižuje „jen“ energetickou náročnost vytápění ve smyslu předchozího.
Kombinace úsporných opatření – paradox TČ
Na obr. 1 je graficky znázorněn efekt dvou energeticky ekvivalentních opatření popsaných v předchozím odstavci. S nimi je porovnáván energetický efekt jejich kombinace. Je zřejmé, že TČ se shodným topným faktorem 2,5 v zatepleném objektu ušetří opět 60 % z aktuální potřeby tepla (tč1), která se snížila na 40 %, ušetří tedy 40 × 0,6 = 24 %. Zatímco shodná investice do zateplení ušetří při vytápění klasickým zdrojem 60 %, při vytápění TČ ušetří „jen“ 24 % (Z + TČ). Tato určitá nevýhoda přináší ale na druhé straně i určitou výhodu: se zateplením souvisí nejen snížení potřeby tepla, ale i snížení potřebného topného výkonu. Nejen TČ, ale celý vytápěcí systém (včetně otopné soustavy) pak může být dimenzován na nižší výkon, a bude tedy levnější. U stávajících objektů se příznivě zvětší předimenzovanost otopné soustavy – viz dále.
Obr. 1: Potřeba tepla a spotřeba energie pro vytápění při výchozím stavu objektu a při použití základních úsporných opatřeních a jejich kombinace (sledována je jen potřeba tepla pro krytí ztrát prostupem)
Je úlohou nejen technickou, ale především ekonomickou rozhodnout, kterému ze tří posuzovaných řešení dát přednost. Pokud bychom posuzovali dosažené úspory v úrovni absolutních hodnot potřeb a spotřeb, pak obrázek názorně dokumentuje, že se snižující se potřebou tepla (a s přihlédnutím k ostatním potřebám energií) TČ ztrácí na významu (sloupce TČ a tč1).
Na obr. 1 je dále naznačeno (sloupce FTČ, TČ + TO a tč2), jak můžeme v objektu s TČ vysvětlit nejen úsporu energie zateplením (FTČ), ale popsat i efekt jakéhokoliv jiného úsporného opatření, které dodává do objektu s TČ teplo „odjinud“ (TČ + TO a tč2 – např. teplovzdušný krb nebo solární kolektory). Platí, že při snížení potřeby tepla zateplením nebo při dodávce tepla „odjinud“ TČ ušetří jen tolik energie, kterou by potřebovalo na výrobu tepla ušetřeného nebo dodaného „odjinud“.
Dodávka tepla „odjinud“ ale nesnižuje potřebu tepla v objektu a neovlivňuje dimenzování vytápěcího systému! U takových opatření při shodné investici fakticky platí uvedené relace úspor energií. V objektu s TČ ušetří takové opatření jen cca 40 % nakupované „hnací“ energie oproti objektu s klasickým zdrojem energie.
Dá se tedy říci:
- TČ degraduje efekt dalších úsporných opatření – to můžeme označit za paradoxní vlastnost TČ;
- v objektu s TČ mají další úsporná opatření mnohem menší význam, než v objektu s klasickým zdrojem tepla.
Tepelné čerpadlo – perpetuum mobile
Energii obecně a teplo, jako jednu z jejích forem, charakterizují parametry:
- kvantitativní, tj. množství energie, respektive tepla (např. v kWh);
- kvalitativní, tj. potenciální úroveň energie, v daném případě úroveň teplotní (uváděná ve°C).
Je obecně známo, že TČ „jen“ zajišťuje dopravu, respektive přečerpávání tepla z jedné nevyužitelné (tzv. nízkopotenciální) teplotní úrovně na vyšší využitelnou úroveň (např. pro vytápění nebo přípravu TV). Princip TČ je postaven na exaktních, obecně známých termodynamických principech („levotočivý“ oběh zajišťující přeměnu mechanické energie v teplo). Přesto nelze mít námitky proti tomu, občas toto zopakovat nebo zmínit, že TČ opravdu není perpetuum mobile. A to i proto, že čas od času se i v současnosti objevují snahy nabídnout zařízení lepší než TČ, které nemá k perpetuu mobile příliš daleko [3].
Z předchozího popisu se dá principiálně odvodit i základní vlastnost TČ, a to připodobněním jeho funkce k dopravě zcela jiné energie, třeba mechanické. Tak jako například při stěhování klavíru z přízemí do druhého patra je třeba vydat více energie než při stěhování do patra prvního (protože se musí překonat vyšší „potenciální rozdíl“ daný výškami charakterizujícími potenciální úroveň polohové energie), bude se i TČ namáhat více, bude-li překonávat při transportu určitého množství tepla větší potenciální, tj. teplotní rozdíl.
V obou případech se energie potřebná k transportu přemění v teplo. Při stěhování klavíru bude toto teplo ztrátové a odvede se do okolí. Výhoda TČ spočívá v tom, že vynaložená energie se nepromění v teplo ztrátové, ale v teplo užitečné (cca z 95 %), které navyšuje přepravované teplo. TČ tedy neovlivňuje dopravované teplo jen kvalitativně (zvyšuje jeho teplotní úroveň), ale i kvantitativně (zvyšuje jeho množství)! Pro hodnocení celkového efektu TČ se používá tzv. topný faktor, který je dán podílem vyprodukovaného využitelného tepla a potřebné hnací energie. Topný faktor je logicky závislý na „přečerpávacím teplotním rozdílu“ a s růstem tohoto rozdílu klesá [4].
Využitelný teplotní rozdíl tj. pracovní rozdíl mezi výstupní teplotou ohřívaného média (otopné vody) a vstupní teplotou nositele nízkopotenciálního tepla (např. vzduchu, vody, nemrznoucí kapaliny převádějící teplo ze země) je podle typu TČ, přesněji řečeno podle typu kompresoru a v něm použité pracovní látky (chladiva) až cca 65 °C. V rozsahu rozdílu teplot 20 až 65 °C se topný faktor pohybuje v rozsahu od 5 do 1,5 [4].
Z uvedeného je zřejmé, že je žádoucí, aby TČ pracovalo vždy s co nejmenším pracovním rozdílem teplot. To při vytápění zajišťuje především tzv. ekvitermní regulace teploty otopného média. Její princip spočívá v tom, že teplota otopného média se řídí v závislosti na venkovní teplotě tak, aby při dané teplotě se výkon otopné soustavy právě rovnal tepelné ztrátě objektu. Ekvitermní regulace je základním předpokladem pro dosažení maximálního efektu TČ. Pro dosažení co nejvyššího efektu, pracují kvalitní TČ ve dvou režimech s možností volby priority, a to v režimu vytápění (s ekvitermní regulací) a v režimu přípravy TV (s řízením na žádanou konstantní teplotu).
Z předchozího je dále zřejmé, že není pravda, že „je nezbytnou podmínkou, aby v objektu bylo instalováno podlahové vytápění“ [1]. Například při venkovní teplotě –15 °C a žádané teplotě otopného média 50 °C leží odpovídající pracovní rozdíl 65 °C stále ještě v možném rozsahu TČ. Na obr. 2 je dále znázorněna závislost zobrazující ekvitermní průběh teplot otopné vody v soustavě s velkoplošnými otopnými tělesy, navržené na pracovní rozdíl teplot 50/45 °C při vnější výpočtové teplotě –15 °C. Přestože problematika ekvitermní regulace je ve vytápěcím systému s TČ složitější, než je zde naznačeno, je i jen z tohoto obrázku zřejmé, že vytápěcí systém pracuje většinu provozní doby s teplotami podstatně nižšími, než při výpočtové vnější teplotě –15 °C.
Obr. 2: Průběh teplot otopné vody na vstupu a výstupu z otopné soustavy (OS) (při ekvitermní regulaci a otopné soustavě navržené na pracovní rozdíl teplot 50/45 °C při vnější výpočtové teplotě –15 °C)
A přihlédneme-li k četnosti průběhu teplot v průběhu roku (obr. 4), pak období s teplotami nižšími než 0 °C představuje jen cca třetinu otopné sezóny. Z toho je zřejmé, že TČ může bezproblémově pracovat i v systému s klasickými otopnými tělesy. A vzhledem k tomu, že v dřívější době byly „radiátorové“ soustavy vesměs předimenzovány (i vlivem různých např. zátopových přirážek nebo se mohou stát předimenzované po „zateplení“ objektu), praktické zkušenosti prokázaly úspěšnou funkci TČ i v objektech se starými „radiátorovými“ systémy.
Poznámka 3: V době před deseti až patnácti lety, kdy se TČ začínala u nás ve větší míře používat, někteří kolegové topenáři pokládali TČ jen za „jiný kotel“ (podobně jako autor [1]) a přistupovali k jejich nasazování „klasicky“, tj. shodně jako při nasazování kotlů na ZP, či LTO. V té době nebyla u těchto kotlů v širší míře používána kondenzační technika a dostatečná teplota spalin, zabraňující nežádoucí kondenzaci, se zajišťovala řízením teploty ohřívaného média na dostatečně vysokou úroveň. V případě podlahového vytápění se pak žádaná nižší teplota zajišťovala směšováním. Stejným způsobem navrhovali i zapojení TČ a předpokládali provoz s konstantní teplotou ohřívaného média například 50 °C a nižší teplotu pro podlahové vytápění zajišťovali rovněž směšováním. To je samozřejmě z energetického hlediska to nejhorší, co se může v systému s TČ udělat.
Efekt tepelného čerpadla – topný faktor
V předchozím odstavci bylo řečeno, že efekt TČ se posuzuje jeho topným faktorem. Není neobvyklé, respektive spíše je obvyklé, že se předpokládá, že úspora energie je úměrná topnému faktoru. (Někteří neseriózní dodavatelé TČ tento předpoklad nevyvracejí, ale naopak využívají, aby zavádějícím způsobem informovali o výhodách TČ – viz např. reklamní slogan „světový rekord v topném faktoru“). Tak tomu není a tento předpoklad výrazně zkresluje význam topného faktoru (TF). K tomu je třeba uvést, že poměrná spotřeba energie (SE) pro krytí 100 % potřeby tepla tepelným čerpadlem je dána vztahem:
SE = 100/TF (%)
Poměrná úspora energie (ÚE) je:
ÚE = 100 – 100/TF (%)
Obě tyto závislosti jsou znázorněny v diagramu na obr. 3, do kterého je dále zanesena bodová závislost, charakterizující nárůst poměrné úspory energie ∆ÚE při zvyšování TF z hodnoty TF = 1 (přímotop) skokově o ∆TF = 1.
∆ÚE = ÚE (TF + 1) – ÚE (TF) (%)
Z diagramu je zřejmé, že rychlost nárůstu poměrné úspory energie klesá s rostoucím TF. Význam diagramu dokresleme následujícím příkladem. Předpokládejme, že z celoroční energetické bilance vytápěného objektu, která respektuje proměnnost venkovní teploty a ekvitermní řízení teploty otopného média i celoroční přípravu TV (a tedy i související proměnnost topného výkonu a topného faktoru TČ), vypočteme, že v daném objektu se stávající klasickou otopnou soustavou by TČ pracovalo s průměrným celoročním topným faktorem 2,5. Stejným způsobem pak vypočteme, že podlahovým vytápěním by se mohl zvýšit topný faktor na 3,5 až 4. Změnou otopné soustavy bychom tedy zvýšili úsporu energie z 60 % asi na 70 %, tj. cca o 10 %.
Obr. 3: Grafické vyjádření relací mezi energetickým efektem TČ a jeho topným faktorem
Je pak opět nejen otázkou ekonomickou, ale i technickou, zvážit, zda by takováto náročná rekonstrukce otopné soustavy v zabydleném domě byla opravdu přínosem. Obecně lze říci, že jakékoliv opatření zvyšující topný faktor je vždy třeba komplexně a objektivně technicky a ekonomicky posoudit (neboť ať chceme, či nechceme, příroda nedá nic zadarmo).
Potřeba tepla pro vytápění – dimenzování TČ
Potřeba tepla pro vytápění se nejlépe znázorňuje v diagramu četnosti vnějších teplot (obr. 4). Základem diagramu je charakteristická křivka četnosti teplot, tj. čára vnějších teplot. K libovolné teplotě přiřazuje počet dnů v roce, kdy je průměrná denní teplota nižší než daná teplota. K teplotě určující počátek otopného období pak přiřazuje délku otopného období.
Zakreslíme-li do diagramu mezi svislicemi vymezujícími délku otopného období žádanou teplotu vytápěného prostoru, pak plocha mezi křivkami vnitřních a vnějších teplot a oběma svislicemi je úměrná potřebě tepla pro vytápění. Svislé úsečky mezi křivkami teplot jsou úměrné potřebnému topnému výkonu při různých vnějších teplotách.
Posuďme nyní tuto potřebu z poněkud jiného zorného úhlu, sledujme jakýkoliv zdroj tepla (tedy nejen TČ) fiktivně rozdělený do tří shodných výkonových stupňů a určeme, jak se jednotlivé stupně podílejí na krytí potřeb tepla pro vytápění. Velice často (a zcela nesprávně) se tato úloha řeší pro lineární rozložení vnějších teplot v průběhu otopné sezóny. Na obr. 5 je znázorněn podíl potřeb tepla krytý jednotlivými stupni pro tento případ. Z diagramu vyplývá, že první dva stupně (tj. 2/3 výkonu zdroje) kryjí 88,2 % potřeby tepla a na poslední – třetí stupeň (tj. na 1/3 výkonu zdroje) zbývá jen 11,8 % potřeby tepla.
 |
 |
| Obr. 4: Relace teplotních a energetických parametrů ve vytápěcím systému, znázorněná v diagramu četnosti teplot | Obr. 5: Krytí potřeb tepla třemi shodnými výkonovými stupni zdroje, při vnější/vnitřní výpočtové teplotě –15/22 °C |
Mnohem kontrastnější je tento „zbytek“, řešíme-li tuto úlohu při reálném průběhu vnějších teplot, tj. pomocí reálné křivky četnosti teplot v průběhu roku. Řešení je rovněž znázorněno na obr. 5. Z uvedených údajů vyplývá, že za objektivně reálné situace, první dva stupně (tj. 2/3 výkonu zdroje) kryjí dokonce 96,9 % potřeby tepla a na poslední třetí stupeň (tj. na 1/3 výkonu zdroje) připadá povinnost krýt pouhých 3,1 % potřeby tepla! Uvedené poměrné hodnoty se neliší příliš ani při jiných vnitřních a vnějších výpočtových teplotách, ani při použití TČ vzduch/voda, jehož výkon s klesající vnější teplotou klesá.
Označíme-li 2/3 výkonu zdroje za základní výkon zdroje (100 %), pak tento základní výkon zdroje vesměs pokryje více než 90 % potřeby tepla pro vytápění. Abychom zajistili zbývajících méně než 10 % potřeby tepla tímto zdrojem, museli bychom jeho výkon zvýšit na 150 %! To platí pro jakýkoliv zdroj, nejen pro TČ.
Z těchto důvodů se většinou TČ používá v tzv. bivalentním zapojení, kdy TČ hradí potřebu tepla jen do určité vnější teploty, cca 0 až –5 °C, tzv. teploty bivalence, tj. jeho výkon se volí v úrovni cca 2/3 potřebného výkonu a zbývající část (méně než 10 %) potřeby tepla se kryje doplňkovým, tzv. bivalentním zdrojem, nejčastěji elektrokotlem, ale i kotlem na zemní plyn apod. Doplňkový zdroj pracuje většinou souběžně s TČ (paralelně – tzv. paralelní bivalence – výhodnější řešení), někdy i samostatně (alternativně – tzv. alternativní bivalence – nevýhodnější řešení). Samozřejmě je možné navrhnout systém s TČ jako monovalentní, který musí být dimenzován ve smyslu předchozího a který může vykazovat vyšší topný faktor. Pro posouzení takového navýšení topného faktoru platí samozřejmě to, co již bylo řečeno.
Tepelné čerpadlo včera a dnes – počty instalací
První článek o TČ jsem publikoval před téměř třiceti lety [2]. V souladu se skutečnostmi v článku uvedenými v oné době nepřinášelo nasazení TČ ekonomický efekt. Zatímco základní principy a souvislosti v něm uvedené zůstaly zachovány (neboť jsou-li správné, nejsou závislé na čase), další okolnosti se od té doby změnily zcela zásadně, a to jak z pohledu ekonomického, tak technického:
- došlo k prudkému nárůstu cen energií,
- došlo k intenzivnímu vývoji základních komponentů TČ.
Použití nových komponentů představuje generační skok ve vývoji TČ. Patří mezi ně deskové výměníky tepla, tiché ventilátory, mikroprocesorové řídicí systémy a zejména spirálové kompresory (Scroll). Jejich nová koncepce, která podstatně zmenšila počet pohybujících se částí i způsob jejich pohybu, významně prodlužuje životnost kompresorů. Podle tzv. krátkodobých zkoušek jejich životnosti se předpokládá životnost minimálně 20 až 25 let. Reálně tato životnost zatím nemohla být ověřena, protože první TČ s těmito kompresory pracují „zatím jen“ cca 10 až 12 let. Změna těchto okolností vedla k tomu, že TČ je v současné době jedním (a znovu lze zopakovat, že žádný ze seriózních dodavatelů TČ netvrdí, že jediným!!!) z účinných „úsporných opatření“.
Nepravdivost konstatování, že „vytápění TČ je pouze okrajovou záležitostí“ [1] dokumentují nejlépe dvě skutečnosti:
- každoročně trvale rostoucí počet instalací, nejen v ČR, ale i v zahraničí. Uvádí se, že např. ve Švýcarsku TČ vytápí více než 60 % nových rodinných domů a ve Švédsku více než 90 % [7],
- i renomované topenářské firmy, zavedené dříve jen na klasické vytápěcí systémy zařadily do své nabídky TČ [8] a [9].
Závěr
Tepelné čerpadlo je vcelku jednoduché ve svém principu, ale relativně složité v aplikačních souvislostech. S ohledem na rozsah článku, jsou zde jen některé z nich vysvětleny nebo alespoň naznačeny.
Ing. Luděk Klazar
Autor působí ve společnosti PZP Komplet, a. s.
Obrázky: archiv autora
Článek byl zpracován v rámci řešení Programu výzkumu a vývoje IMPULS ev.č. FI-IM4/006, MPO ČR.
Literatura:
1. Richtermoc, R.: Tepelná čerpadla nejsou jedinou možností. In: TZB Haustechnik, 2009, č. 2, s. 52, 53.
2. Klazar, L.: Použitelnost tepelných čerpadel v bytové výstavbě. In: Topenářství – instalace, 2005, č. 8, s 34–41.
Článek je přetiskem z časopisu Topenářství z roku 1981 a byl uveden v rubrice „O čem jsme dříve psali“ s poznámkami a připomínkami autora po (téměř) 25 letech.
3. Klazar, L.: Co je a co není tepelné čerpadlo. In: Topenářství – instalace, 2007, č. 2, s. 42–48, č. 3, s. 30–34.
4. Klazar, L.: Jak je to vlastně s topným faktorem (2). In: Topenářství – instalace, 2009, rukopis předán k publikování.
5. www.zelenausporam.cz
6. www.hoval.cz
7. www.avtc.cz
8. www.buderus.cz
9. www.vaillant.cz
Článok bol uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.
