Ako vybrať tepelné čerpadlo

Produkty ešte len pripravujeme.

Môžete sa ale pozrieť na ostatné kategórie.

Ako vybrať tepelné čerpadlo - kompletný poradca pre výber vhodného typu, výkonu a parametrov vykurovacieho zdroja do rodinného domu.

Prečo sa dnes tak veľa ľudí rozhoduje pre tepelné čerpadlo

Tepelné čerpadlo sa za posledných pár rokov zmenilo z okrajovej technológie na jeden z najčastejšie zvažovaných zdrojov vykurovania pre novostavby aj rekonštrukcie na Slovensku. Dôvod je jednoduchý - berie väčšinu energie potrebnej na vykurovanie priamo z okolitého prostredia (vzduchu, zeme alebo vody) a na jej "prečerpanie" na vyššiu teplotu potrebuje len zlomok tejto energie vo forme elektriny. Kým klasický elektrický kotol premení 1 kWh elektriny na 1 kWh tepla, bežné tepelné čerpadlo z rovnakej 1 kWh elektriny vyrobí typicky 3 až 4,5 kWh tepla. Práve tento pomer je dôvodom, prečo sa tepelné čerpadlo dlhodobo oplatí aj napriek vyššej vstupnej investícii oproti plynovému kotlu.

Zároveň platí, že výber tepelného čerpadla nie je jednoduchá záležitosť "vezmem najsilnejšie, nech mám istotu". Zle zvolený typ, poddimenzovaný alebo naopak zbytočne predimenzovaný výkon dokáže výrazne znížiť účinnosť prevádzky, skrátiť životnosť kompresora a v konečnom dôsledku predĺžiť návratnosť investície o roky. Tento článok vás prevedie všetkými krokmi, ktoré by ste mali prejsť pred kúpou - od výberu typu čerpadla, cez správne dimenzovanie výkonu, až po parametre, na ktoré sa oplatí pozerať v technickom liste.

Dôležité upozornenie na úvod: tento článok je čisto informačný a poradenský. Nešpecifikuje konkrétne modely ani ceny konkrétnych produktov - jeho cieľom je, aby ste po jeho prečítaní vedeli, na čo sa pýtať, ako počítať a čomu sa vyhnúť, nech už si čerpadlo kupujete kdekoľvek.

Ako tepelné čerpadlo funguje - v skratke

Princíp je rovnaký ako u chladničky, len obrátený. Chladivo v okruhu čerpadla sa v tzv. výparníku odparuje pri nízkej teplote a tlaku a pri tom odoberá teplo z okolia (vzduchu, zeme alebo vody). Kompresor potom paru chladiva stlačí, čím sa výrazne zvýši jeho teplota. Horúce chladivo následne v kondenzátore odovzdá teplo do vykurovacej vody (do radiátorov, podlahového kúrenia alebo zásobníka teplej vody) a samo sa pri tom ochladí a skvapalní. Cez expanzný ventil sa tlak opäť zníži a cyklus sa opakuje. Jediná energia, ktorú do celého procesu reálne dodávate, je elektrina potrebná na pohon kompresora a obehových čerpadiel - zvyšok tepla "berie" čerpadlo z prostredia zadarmo.

Práve pomer medzi dodanou elektrinou a získaným teplom sa vyjadruje veličinou COP (Coefficient of Performance) pre okamžitý výkon a SCOP (Seasonal COP) pre priemerný sezónny výkon za celé vykurovacie obdobie. SCOP je z pohľadu kupujúceho oveľa dôležitejšie číslo, pretože zohľadňuje aj to, ako sa čerpadlo správa v mraze, keď je zdroj tepla (napríklad vonkajší vzduch) studenší a čerpadlo musí pracovať usilovnejšie.

Tri základné typy tepelných čerpadiel

Vzduch-voda (najrozšírenejší typ)

Čerpadlo odoberá teplo z vonkajšieho vzduchu pomocou vonkajšej jednotky (podobná ako pri klimatizácii, len väčšia) a odovzdáva ho do vykurovacej vody vo vnútornej jednotke alebo priamo v kombinovanej jednotke. Je to najčastejšia voľba pre rodinné domy aj na Slovensku, pretože inštalácia nevyžaduje žiadne zemné práce - stačí umiestniť vonkajšiu jednotku na spevnenú plochu alebo konzolu pri dome. Bežný sezónny výkonový koeficient SCOP sa pri tomto type pohybuje v rozmedzí 3,2 až 4,5, v závislosti od konkrétneho modelu, klimatickej zóny a teploty vykurovacej vody, s ktorou systém pracuje.

Nevýhodou je, že účinnosť klesá so silnejúcim mrazom - v najstudenších dňoch roka (pod -10 až -15 °C) je COP citeľne nižšie ako pri jarných alebo jesenných teplotách okolo +7 °C. Preto sa vo väčšine návrhov počíta s tzv. bivalentným bodom (viac nižšie).

Zem-voda (zemný kolektor alebo vrt)

Teplo sa odoberá zo zeme - buď plošným zemným kolektorom uloženým v hĺbke približne 1,2 až 1,5 metra na ploche zodpovedajúcej 1,5 až 2-násobku vykurovanej plochy domu, alebo vertikálnym vrtom do hĺbky 80 až 150 metrov (v závislosti od geologických podmienok a potrebného výkonu). Teplota zeme je v priebehu roka oveľa stabilnejšia ako teplota vzduchu (typicky 8 až 12 °C v našich podmienkach), preto zemné čerpadlá dosahujú vyššie a stabilnejšie SCOP, bežne v rozmedzí 4,0 až 5,0, aj v tuhej zime.

Kompenzáciou za vyššiu účinnosť je výrazne vyššia vstupná investícia (zemné práce alebo vrt) a potreba dostatočne veľkého pozemku pri plošnom kolektore, prípadne povolenia na hĺbkový vrt. Návratnosť rozdielu v investícii oproti vzduch-voda variantu závisí od konkrétnej lokality a ceny energií, vo všeobecnosti sa pohybuje v horizonte 8 až 15 rokov.

Vzduch-vzduch (klimatizačné jednotky v režime vykurovania)

Ide v princípe o klimatizačné splitové jednotky, ktoré dokážu pracovať aj v reverznom, vykurovacom režime. Teplo sa neodovzdáva do vody, ale priamo do vzduchu v miestnosti. Investícia je najnižšia spomedzi všetkých troch typov a inštalácia najjednoduchšia, no systém nevie ohrievať teplú úžitkovú vodu ani napájať klasické radiátory alebo podlahové kúrenie - je vhodný skôr ako doplnkový alebo lokálny zdroj tepla (napríklad do jednej miestnosti, chaty alebo ako podpora existujúceho vykurovania), nie ako jediný centrálny zdroj pre celý rodinný dom. Sezónne COP sa tu bežne pohybuje medzi 3,0 a 4,0.

Vizuálne porovnanie troch typov

COP a SCOP - najdôležitejšie čísla v technickom liste

Pri porovnávaní konkrétnych modelov sa stretnete s viacerými hodnotami COP, vždy uvedenými pri konkrétnej kombinácii vonkajšej teploty a teploty vykurovacej vody (napríklad "COP pri A7/W35" znamená vonkajší vzduch +7 °C, teplota vody na výstupe 35 °C). Čím nižšia je požadovaná teplota vykurovacej vody, tým vyššie COP čerpadlo dosahuje - preto tepelné čerpadlá výrazne lepšie fungujú s podlahovým kúrením (typicky 30-35 °C) ako s vysokoteplotnými radiátormi (45-55 °C).

Kľúčová vlastnosť čerpadiel so vzduchom ako zdrojom tepla je, že ich účinnosť sa mení počas roka podľa vonkajšej teploty. Pri teplote okolo +7 °C (bežná jesenná/jarná teplota) dosahuje kvalitné čerpadlo COP okolo 4,0. Pri poklese na 0 °C klesá COP na približne 3,2. Pri -7 °C (bežný mrazivý deň na Slovensku) je to už len okolo 2,6 a v extrémnom mraze -15 °C sa COP môže priblížiť k hodnote 2,0. Práve preto je sezónny SCOP dôležitejší ako jednorazová hodnota COP pri jednej teplote - reálne zachytáva, ako sa čerpadlo správa počas celého vykurovacieho obdobia, nielen za ideálneho počasia.

Ako sa COP mení s vonkajšou teplotou

Z grafu je vidno, prečo je dôležité poznať klimatickú zónu, v ktorej dom stojí, a prečo dodávatelia počítajú s tzv. bivalentným bodom - teplotou, pod ktorú už samotné tepelné čerpadlo nestíha pokryť celú tepelnú stratu domu a nastupuje doplnkový (bivalentný) zdroj, najčastejšie elektrická vykurovacia tyč zabudovaná priamo v čerpadle. Pre väčšinu lokalít na Slovensku sa bivalentný bod nastavuje niekde medzi -5 °C a -10 °C - v praxi to znamená, že čerpadlo pokrýva samostatne asi 95-98 % ročnej potreby tepla a len v niekoľkých najmrazivejších dňoch roka mu pomáha doplnkový zdroj.

Ako správne dimenzovať výkon tepelného čerpadla

Najčastejšia chyba pri výbere tepelného čerpadla nie je zlý typ, ale zlý výkon - buď poddimenzovaný (čerpadlo nestíha v mraze a musí extrémne často dohrievať elektrickou tyčou, čo výrazne zvyšuje spotrebu), alebo predimenzovaný (čerpadlo príliš často štartuje a vypína sa - tzv. cyklovanie - čo skracuje životnosť kompresora a znižuje reálnu účinnosť oproti katalógovým hodnotám).

Správny postup výberu výkonu vždy vychádza z výpočtu tepelnej straty domu, nie z jeho podlahovej plochy odhadom "od oka". Tepelná strata sa počíta podľa normy STN EN 12831 a zohľadňuje plochu a orientáciu obalových konštrukcií, hrúbku a typ izolácie, veľkosť a typ okien, výšku miestností aj klimatickú oblasť. Orientačne (a naozaj len orientačne, presný výpočet nič nenahradí) sa pri bežnom rodinnom dome v strednej klimatickej zóne Slovenska pohybuje tepelná strata:

Novostavba so zateplením podľa aktuálnych noriem (nízkoenergetický alebo pasívny štandard): približne 30-50 W na m² podlahovej plochy
Staršia zateplená stavba (dodatočne zateplená, kvalitné okná): približne 50-70 W na m²
Staršia nezateplená stavba: 80-120 W na m² aj viac

Pre orientačný dom s podlahovou plochou 120 m² to znamená tepelnú stratu približne 5-6 kW pri novostavbe, 7-8 kW pri zateplenom staršom dome a 10-12 kW aj viac pri nezateplenom staršom dome. Tieto čísla slúžia len na prvú orientáciu pred rozhodovaním, aký rádovo výkon budete potrebovať - záväzný by mal byť vždy výpočet od projektanta alebo montážnej firmy na základe konkrétneho energetického štítku a skutočného stavu domu.

Prečo netreba počítať na najmrazivejší deň roka

Bežný laický prístup "nech mám čerpadlo na najhorší možný mráz, aby som mal istotu" vedie priamo k predimenzovaniu. Návrhová vonkajšia teplota pre výpočet tepelnej straty (napríklad -12 °C alebo -15 °C podľa lokality) sa v priebehu vykurovacej sezóny vyskytuje len na pár dní v roku - drvivá väčšina sezóny prebieha pri teplotách medzi 0 °C a +10 °C, kde má čerpadlo najvyššiu účinnosť. Práve preto sa výkon čerpadla bežne navrhuje tak, aby pokrylo 90-100 % tepelnej straty pri návrhovej teplote, a zvyšok extrémnych špičiek preberie bivalentný zdroj - je to ekonomickejšie riešenie ako kupovať väčšie a drahšie čerpadlo len kvôli pár dňom v roku.

Postup návrhu výkonu - prehľadná schéma

Ďalšie parametre, na ktoré sa oplatí pozerať

Teplota vykurovacej vody a typ vykurovacích telies

Ako už bolo spomenuté, čím nižšia teplota vykurovacej vody, tým vyššie COP. Podlahové kúrenie pracujúce s teplotou vody 30-35 °C je preto ideálnym partnerom pre tepelné čerpadlo. Ak dom vykuruje klasickými radiátormi navrhnutými na vyššiu teplotu (napríklad 55/45 °C), buď treba počítať s nižšou celkovou účinnosťou systému, alebo (ak to rozpočet a stav domu dovolia) zvážiť výmenu za väčšie nízkoteplotné radiátory, ktoré dokážu odovzdať rovnaký tepelný výkon pri nižšej teplote vody vďaka väčšej výmenníkovej ploche.

Hlučnosť vonkajšej jednotky

Vonkajšie jednotky vzduch-voda a vzduch-vzduch čerpadiel obsahujú ventilátor a kompresor, ktoré produkujú hluk. Bežné hodnoty akustického výkonu sa pohybujú medzi 55 a 65 dB(A) meraných priamo pri jednotke, čo vo vzdialenosti niekoľkých metrov a s prirodzeným poklesom hluku so vzdialenosťou klesá na úroveň bežnej konverzácie alebo nižšie. Napriek tomu je dôležité pri návrhu umiestnenia zohľadniť vzdialenosť od spálne (vlastnej aj susednej) a od hranice pozemku - nočný útlm hluku má vlastné legislatívne limity a sused so spálňou pod oknom, kam smeruje výfuk vzduchu z jednotky, môže byť oprávnene nespokojný. Výrobcovia dnes ponúkajú aj tzv. tiché (silent) prevádzkové režimy, ktoré znížia otáčky ventilátora a hluk o niekoľko decibelov výmenou za mierne nižší výkon v danom čase.

Chladivo a jeho ekologický profil

Staršie modely používali chladivá s vysokým GWP (Global Warming Potential - potenciál globálneho otepľovania), novšie modely čoraz častejšie prechádzajú na chladivá s nízkym GWP (napríklad R290 - propán), ktoré sú šetrnejšie k životnému prostrediu v prípade úniku, no vyžadujú prísnejšie bezpečnostné opatrenia pri inštalácii kvôli horľavosti. Pri porovnávaní modelov sa oplatí pozrieť, aké chladivo sa používa a aké je jeho GWP číslo - nižšie je z dlhodobého hľadiska lepšie, aj vzhľadom na budúcu európsku reguláciu F-plynov.

Príkon a spôsob regulácie výkonu (on/off vs. invertorové riadenie)

Moderné tepelné čerpadlá takmer výhradne používajú invertorový kompresor, ktorý plynulo mení svoje otáčky (a teda výkon) podľa aktuálnej potreby domu, namiesto staršieho princípu jednoduchého zapínania a vypínania na plný výkon. Invertorová regulácia znamená menej cyklovania, stabilnejšiu vnútornú teplotu a spravidla aj vyššiu reálnu (nie len katalógovú) účinnosť počas prechodných období roka, keď dom potrebuje len časť maximálneho výkonu čerpadla.

Príprava teplej úžitkovej vody

Väčšina tepelných čerpadiel vzduch-voda a zem-voda dokáže popri vykurovaní ohrievať aj vodu v zásobníku teplej úžitkovej vody (TÚV). Treba si však uvedomiť, že ohrev TÚV prebieha pri vyššej teplote (typicky 50-55 °C kvôli prevencii légie/legionely) ako vykurovanie podlahovým kúrením, čo mierne znižuje priemerné COP počas ohrevu vody oproti bežnému vykurovaciemu režimu. Niektoré systémy preto kombinujú tepelné čerpadlo s doplnkovým elektrickým ohrevom TÚV alebo s väčším zásobníkom, ktorý sa ohrieva mimo špičky (napríklad v noci pri lacnejšej sadzbe elektriny).

Orientačné porovnanie prevádzkových nákladov

Nasledujúci prepočet je čisto ilustratívny model, nie ponuka konkrétneho produktu ani aktuálny cenník energií - slúži len na znázornenie rádovo, o čo môže byť tepelné čerpadlo výhodnejšie oproti iným bežným zdrojom tepla. Uvažujme modelový rodinný dom s ročnou potrebou tepla na vykurovanie 10 000 kWh (bežná hodnota pre stredne veľký, primerane zateplený rodinný dom na Slovensku):

Plynový kondenzačný kotol s účinnosťou približne 92 % potrebuje na dodanie 10 000 kWh tepla asi 10 870 kWh plynu.
Priame elektrické vykurovanie (elektrický kotol alebo priamotopy) s účinnosťou blízkou 100 % potrebuje priamo 10 000 kWh elektriny.
Tepelné čerpadlo so sezónnym SCOP 3,8 (bežná realistická hodnota pre kvalitné vzduch-voda čerpadlo v našich klimatických podmienkach) potrebuje na dodanie rovnakých 10 000 kWh tepla len približne 2 630 kWh elektriny (10 000 / 3,8).

Aj bez toho, aby sme sa viazali na konkrétne aktuálne ceny energií (tie sa menia a líšia podľa dodávateľa aj tarify), je z tohto prepočtu jasne vidieť princíp: tepelné čerpadlo potrebuje na rovnaký výsledný komfort tepla len necelú tretinu množstva elektriny v porovnaní s priamym elektrickým vykurovaním. Práve tento fyzikálny pomer (nie marketingové tvrdenia) je dôvodom, prečo sa čerpadlá dlhodobo oplácajú - konkrétnu úsporu v eurách pre váš dom a aktuálne ceny energií si vieme spolu prepočítať individuálne.

Ilustrácia - spotreba energie pre rovnaké množstvo tepla

Časté chyby pri výbere tepelného čerpadla

Za roky skúseností s vykurovacou technikou sa opakovane stretávame s niekoľkými typickými chybami, ktorým sa dá vopred vyhnúť:

Výber výkonu podľa plochy domu bez výpočtu tepelnej straty. Ako sme si ukázali vyššie, dva rovnako veľké domy môžu mať tepelnú stratu líšiacu sa aj o 100 %, podľa kvality zateplenia a okien. Odhad "od oka" vedie často k predimenzovaniu.

Ignorovanie teploty vykurovacej sústavy. Kupujúci sa sústredia na SCOP v katalógu, no zabúdajú, že reálna hodnota v ich dome závisí od toho, s akou teplotou vody bude čerpadlo skutočne pracovať - vysokoteplotné radiátory citeľne znížia reálnu účinnosť oproti katalógovej hodnote meranej pri nízkej teplote.

Podcenenie hluku vonkajšej jednotky. Umiestnenie príliš blízko spálne (vlastnej či susednej) môže spôsobiť dlhodobý problém, ktorý sa dodatočne rieši ťažko a draho (protihlukové kryty, presun jednotky).

Zabudnutie na bivalentný zdroj a jeho reguláciu. Ak sa bivalentný zdroj (spravidla elektrická tyč v čerpadle) zapína príliš skoro alebo príliš často kvôli nesprávnemu nastaveniu regulácie, spotreba elektriny sa môže výrazne zvýšiť oproti očakávaniu, aj keď je samotné čerpadlo správne dimenzované.

Podcenenie hydraulického vyregulovania sústavy. Tepelné čerpadlo je citlivé na správny prietok vody cez výmenník aj na vyregulovanie jednotlivých vykurovacích okruhov - zanedbaná hydraulika dokáže znížiť reálnu účinnosť systému bez ohľadu na to, aké kvalitné je samotné čerpadlo.

Zhrnutie - na čo sa sústrediť pri výbere

Ak si máte z tohto článku odniesť len pár bodov, nech sú to tieto: po prvé, nechajte si spočítať skutočnú tepelnú stratu domu, nie odhad podľa plochy. Po druhé, zvoľte typ čerpadla podľa dostupného pozemku, rozpočtu a časového horizontu návratnosti - vzduch-voda pre väčšinu bežných domov, zem-voda ak máte pozemok a plánujete dlhodobo. Po tretie, pozerajte sa na SCOP pri realistickej teplote vykurovacej vody vášho domu, nie len na najlepšie katalógové číslo. Po štvrté, nepodceňujte hydraulické vyregulovanie a umiestnenie vonkajšej jednotky vzhľadom na hluk. A napokon, počítajte s tým, že skutočná úspora závisí od kombinácie správne zvoleného výkonu, typu vykurovacej sústavy a aktuálnych cien energií - žiadne číslo z internetu nenahradí individuálny výpočet pre konkrétny dom.

Časté otázky

Oplatí sa tepelné čerpadlo aj do staršieho, nezatepleného domu?

Áno, ale s výhradami. Nezateplený dom má vyššiu tepelnú stratu, takže bude potrebovať výkonnejšie (a teda drahšie) čerpadlo a jeho reálne SCOP bude nižšie, ak dom vykuruje vysokoteplotnými radiátormi. V mnohých prípadoch sa oplatí aspoň čiastočné zateplenie (strecha, okná) spraviť pred inštaláciou čerpadla alebo súčasne s ňou - investícia do zateplenia sa vráti v podobe menšieho (lacnejšieho) čerpadla a vyššej prevádzkovej účinnosti.

Dá sa tepelné čerpadlo skombinovať s existujúcim plynovým kotlom?

Áno, takéto riešenie sa nazýva hybridný systém - tepelné čerpadlo pokrýva väčšinu vykurovacej sezóny, kým starší plynový kotol slúži ako záložný alebo špičkový zdroj pri najväčších mrazoch namiesto elektrickej dohrievacej tyče. Toto riešenie môže byť zaujímavé najmä tam, kde je kotol ešte funkčný a nechce sa investovať do jeho okamžitej výmeny.

Ako dlho vydrží tepelné čerpadlo a čo sa najčastejšie opotrebúva?

Bežná životnosť kvalitného tepelného čerpadla sa pohybuje okolo 15-20 rokov, pri pravidelnej údržbe aj dlhšie. Najviac namáhanou súčiastkou je kompresor, ktorého životnosť priamo súvisí s počtom štartov a zastavení (cyklovaním) - preto je správne dimenzovanie výkonu tak dôležité aj z pohľadu dlhodobej spoľahlivosti, nielen účinnosti.

Potrebujem na tepelné čerpadlo stavebné povolenie?

Pri vzduch-voda čerpadle sa spravidla vystačí s ohlásením stavebných úprav alebo je inštalácia posudzovaná ako udržiavacie práce, keďže sa nezasahuje do nosnej konštrukcie domu ani pozemku vo veľkom rozsahu - konkrétny postup sa však líši podľa obce a je vhodné si to overiť vopred na stavebnom úrade. Pri zemnom vrte je situácia zložitejšia, keďže ide o banskú činnosť podliehajúcu ohláseniu banskému úradu a v niektorých prípadoch aj vodoprávnemu konaniu, ak sa vrt dostane do styku s podzemnou vodou.

Môže tepelné čerpadlo úplne nahradiť súčasný kotol bez akýchkoľvek úprav vykurovacej sústavy?

Nie automaticky. Ak dom vykuruje vysokoteplotnými radiátormi navrhnutými na teploty okolo 70-90 °C (typické pre staršie inštalácie s pôvodným plynovým alebo tuhopalivovým kotlom), treba počítať buď s nižšou účinnosťou čerpadla, alebo s výmenou/doplnením radiátorov za nízkoteplotné varianty s väčšou plochou. Odborný technický posudok pred výmenou zdroja je preto vždy na mieste.

Je tepelné čerpadlo hlučné aj vo vnútri domu?

Vnútorná jednotka (ak je oddelená od vonkajšej) obsahuje najmä obehové čerpadlo a elektroniku, jej hlučnosť je zvyčajne porovnateľná s bežnou práčkou alebo nižšia a pri správnom umiestnení (technická miestnosť, nie spálňa) prakticky nepostrehnuteľná. Hlavný zdroj hluku je takmer vždy vonkajšia jednotka s ventilátorom.

Súvisiace témy

Celý sortiment nájdete v hlavnej kategórii Tepelné čerpadlá.

Máte otázku k tejto téme?

Neviete sa rozhodnúť alebo riešite konkrétnu situáciu vo vašej domácnosti? Napíšte nám - radi poradíme.