Vysokoteplotné tepelné čerpadlo: Riešenie pre staršie budovy a vysokoteplotné radiátory

Vysokoteplotné tepelné čerpadlo sa v novostavbách s kvalitným zateplením a podlahovým vykurovaním síce využíva menej často, keďže tam sa dnes takmer automaticky uvažuje o nízkoteplotných systémoch. Veľká časť domov a bytových budov však stále funguje na klasických radiátoroch a pôvodnej vykurovacej sústave, ktorá bola navrhnutá na vysoké teploty vykurovacej vody okolo 70–80 °C. Práve v takýchto objektoch už bežné nízkoteplotné tepelné čerpadlo naráža na svoje možnosti – pri požiadavke na vysokú teplotu vody je menej efektívne a bez úprav systému často nedokáže spoľahlivo pokryť tepelné straty.

V tomto článku sa pozrieme na to, ako vysokoteplotné tepelné čerpadlo funguje, kedy dáva zmysel jeho inštalácia, aké sú jeho hlavné výhody a obmedzenia a na čo myslieť pri jeho návrhu.

Čo je vysokoteplotné tepelné čerpadlo a ako sa líši od bežného?

Bežné tepelné čerpadlo vzduch–voda pre rodinné domy je navrhnuté tak, aby najlepšie pracovalo s nízkoteplotnou vykurovacou sústavou – typicky podlahovým vykurovaním alebo veľkoplošnými radiátormi. Tam zvyčajne stačí teplota vykurovacej vody približne 30–45 °C. Pri týchto teplotách dosahuje tepelné čerpadlo vysokú účinnosť (COP) a úsporu oproti plynovému kotlu.

Vysokoteplotné tepelné čerpadlo je konštruované tak, aby:

• vedelo pripraviť vodu na teplotu až okolo 70–80 °C,

• zvládlo tieto teploty aj pri nižších vonkajších teplotách (napríklad v zime),

• bolo použiteľné v systémoch, kde by klasické nízkoteplotné TČ nestačilo – napríklad pri starších radiátoroch.

Technicky sa to dosahuje najmä:

• dvojstupňovou kompresiou alebo kaskádovým systémom (viac kompresorov alebo okruhov),

• použitím špecifických chladív (napríklad CO₂ alebo HFO zmesi), ktoré umožňujú vyššiu teplotu vody na výstupe,

• optimalizáciou výmenníkov a regulácie pre prácu pri vyšších teplotách.

Z pohľadu používateľa však princíp zostáva rovnaký: tepelné čerpadlo odoberá energiu z okolitého prostredia (najčastejšie z vonkajšieho vzduchu) a pomocou kompresora ju „posúva“ na vyššiu teplotnú úroveň, vhodnú na vykurovanie a prípravu teplej vody.

Kedy sa oplatí vysokoteplotné tepelné čerpadlo

Nie v každej budove je vysokoteplotné tepelné čerpadlo najlepšou voľbou. Sú však situácie, kde vie výrazne zjednodušiť prestavbu vykurovania.

Staršie domy s pôvodnými radiátormi

Mnoho starších rodinných domov či menších bytových domov bolo navrhnutých na prevádzku s kotlom a vysokoteplotnými radiátormi – s výstupnou teplotou vody 70–80 °C. Pri štandardnom tepelnom čerpadle by:

• buď nebolo možné dosiahnuť požadovanú teplotu v miestnostiach v mrazivom období,

• alebo by bolo nutné vymeniť väčšinu radiátorov za predimenzované / nízkoteplotné.

Vysokoteplotné tepelné čerpadlo v takomto prípade umožní:

• ponechať existujúce radiátory,

• nahradiť pôvodný kotol (plyn, olej) modernejším a ekologickejším zdrojom tepla,

• obmedziť stavebné zásahy v interiéri.

Budovy, kde je prioritou vysoká teplota vody

Vysokoteplotné tepelné čerpadlo môže byť zaujímavé aj tam, kde je potrebná:

• vysoká teplota vody na špecifické technológie alebo ohrev TÚV,

• čiastočná príprava tepla pre menšie polopriemyselné alebo komerčné aplikácie, kde sa vyžaduje vyššia teplota na výstupe (napríklad niektoré procesné ohrevy, vzduchotechnika s horúcou vodou a pod.).

V týchto prípadoch je dôležité zvážiť kombináciu zdrojov tepla a správne nastavenie systému.

Postupná modernizácia systému

Vysokoteplotné tepelné čerpadlo je vhodné aj tam, kde chce majiteľ:

• najprv vymeniť zdroj tepla,

• a až neskôr prípadne riešiť zlepšenie obálky budovy (zateplenie, výmena okien) či výmenu radiátorov.

Vďaka schopnosti pracovať s vyššími teplotami vody je systém flexibilnejší a dá sa prispôsobiť postupným krokom modernizácie.

Výhody, ktoré prináša vysokoteplotné tepelné čerpadlo

Menšie zásahy do vykurovacej sústavy

Najväčšou výhodou je často možnosť ponechať existujúce radiátory a rozvody. To znamená:

• menej stavebných prác,

• kratší čas realizácie,

• nižší zásah do interiéru (dôležité v obývaných objektoch).

Nahradenie kotla obnoviteľným zdrojom

Vysokoteplotné tepelné čerpadlo umožňuje:

• výrazne znížiť spotrebu fosílnych palív,

• zjednodušiť prevádzku (bez prikladania paliva, revízií komína a pod.),

• pripraviť systém na budúce sprísňovanie emisných a environmentálnych požiadaviek.

Ak sa tepelné čerpadlo kombinuje s fotovoltikou, dá sa časť spotreby elektriny pokryť vlastnou výrobou.

Vysoká teplota TÚV bez elektrickej špirály

Vysokoteplotné tepelné čerpadlo dokáže často pripraviť teplú vodu na vyššiu teplotu (napr. 60–70 °C) bez alebo s minimálnym využitím elektrického dohrevu. To je výhodné:

• z hygienického hľadiska (redukcia rizika legionely),

• aj z pohľadu prevádzkových nákladov.

Limity, s ktorými treba pri vysokoteplotnom tepelnom čerpadle počítať

Nižšia účinnosť pri veľmi vysokých teplotách

Čím vyššiu teplotu vody tepelné čerpadlo vyrába, tým náročnejší je celý proces. V praxi to znamená:

• pri teplotách 70–80 °C je COP tepelného čerpadla nižšie ako pri 35–45 °C,

• rozdiel sa prejaví v účtoch za elektrinu – stále ide o úspornejšie riešenie než priamovýhrevná elektrina, ale účinnosť bude nižšia ako pri klasickom nízkoteplotnom systéme.

Preto je dôležité:

• optimalizovať teploty v systéme – napríklad znížiť teplotu vody, keď nie je extrémna zima,

• riešiť celkovú tepelnú bilanciu objektu (zateplenie, okná, reguláciu).

Vyššia obstarávacia cena

Vysokoteplotné tepelné čerpadlá sú konštrukčne zložitejšie (kaskádové systémy, špeciálne kompresory, výmenníky), čo sa odráža:

• vo vyššej obstarávacej cene oproti štandardným nízkoteplotným TČ,

• v niektorých prípadoch aj v nákladoch na špecializovaný servis.

Pri posudzovaní návratnosti je potrebné zohľadniť:

• stav existujúcich radiátorov,

• rozsah potrebných stavebných úprav,

• očakávané ceny energií a možnosť dotácií.

Nároky na odborný návrh a servis

Vysokoteplotné tepelné čerpadlo pracuje:

• s vyššími teplotami,

• často aj s vyššími tlakmi alebo špecifickými chladivami (napr. CO₂).

Z toho vyplýva:

• potreba odborného návrhu s dôrazom na bezpečnosť a spoľahlivosť,

• požiadavka na servisného partnera, ktorý má skúsenosti práve s vysokoteplotnými systémami a použitými chladivami.

Na čo myslieť pri návrhu systému s vysokoteplotným tepelným čerpadlom

Tepelné straty a reálne teploty v systéme

Pred výberom vysokoteplotného tepelného čerpadla je kľúčové:

• urobiť výpočet tepelných strát objektu,

• preveriť, aké teploty naozaj potrebuje vykurovacia sústava v rôznych vonkajších podmienkach,

• zistiť, či sa po prípadnom zateplení alebo výmene okien nedá znížiť požadovaná teplota vody (napr. z 80 °C na 60–65 °C).

Často sa ukáže, že pôvodné dimenzovanie systému bolo „pre istotu“ naddimenzované a reálne teploty môžu byť nižšie – vtedy môže vysokoteplotné tepelné čerpadlo dosahovať lepšiu účinnosť, ako by sa na prvý pohľad zdalo.

Stav a typ radiátorov

Pri existujúcich radiátoroch je dôležité:

• zhodnotiť ich stav (zanesenie, korózia, dimenzovanie),

• zvážiť prípadnú výmenu najviac problematických alebo poddimenzovaných radiátorov,

• preveriť možnosti doplnenia termostatických ventilov a kvalitnej regulácie po miestnostiach.

Aj pri vysokoteplotnom tepelnom čerpadle platí, že čím nižšia potrebná teplota vody, tým lepšie z hľadiska účinnosti a nákladov.

Integrácia do existujúcej techniky

Pri výmene zdroja tepla sa rieši aj:

• hydraulické prepojenie s existujúcimi okruhmi (radiátory, prípadné podlahové kúrenie),

• napojenie na zásobník TÚV,

• záložné alebo bivalentné zdroje (napr. ponechaný plynový kotol pre špičkové stavy alebo elektrický dohrev).

Správne navrhnutá regulácia rozhoduje o tom, či bude systém fungovať plynule a úsporne, alebo bude často prepínať medzi režimami a trpieť zvýšeným opotrebením.

Záver

Vysokoteplotné tepelné čerpadlo je zaujímavou možnosťou najmä tam, kde je potrebné nahradiť existujúci kotol v budove s pôvodnými radiátormi a vyššou teplotou vykurovacej vody. Umožňuje využiť výhody tepelného čerpadla – nižšie emisie, komfortnú automatickú prevádzku a možnosť kombinácie s fotovoltikou – bez toho, aby bolo nutné úplne meniť vykurovaciu sústavu.

Zároveň však platí, že vysokoteplotné tepelné čerpadlo má svoje limity: nižšiu účinnosť pri veľmi vysokých teplotách, vyššiu obstarávaciu cenu a vyššie nároky na odborný návrh. Preto je dôležité posúdiť konkrétnu budovu, reálne teploty v systéme a možnosti postupnej modernizácie.

Ak uvažujete o tom, či je vysokoteplotné tepelné čerpadlo vhodné pre váš objekt, oplatí sa zapojiť projektanta alebo odbornú firmu, ktorá sa špecializuje na návrh vykurovacích systémov. V ponuke Slovklima nájdete vhodné tepelné čerpadlá a odborné poradenstvo pri výbere konkrétneho zariadenia, aby ste si vedeli zvoliť riešenie, ktoré bude dávať technický aj ekonomický zmysel.

Technická a zákaznícka podpora Slovklima.

Carmen Pozsonyi