Účinnost tepelného čerpadla
Tepelné čerpadlo je nejoblíbenější systém vytápění v novostavbách. Není divu – je šetrné k životnímu prostředí a využívá teplo okolního prostředí, které je zdarma. Potřebuje k tomu však trochu elektrické energie. Proto je důležité znát účinnost tepelného čerpadla. Účinnost tak můžete individuálně posoudit.
Jak funguje tepelné čerpadlo?
Pomocí chladiva odebírá tepelné čerpadlo teplo z okolního vzduchu, ze země nebo z podzemní vody a zvyšuje teplotu v oběhovém procesu. Při tom je přeměněná tepelná energie předávána systému vytápění budovy.
Prodávají se syntetická nebo přírodní chladiva. Přírodním chladivem je například R290 (propan) od společnosti WOLF. Je ekologické, nepoškozuje ozonovou vrstvu a téměř nepřispívá k tvorbě skleníkového efektu. Přírodní chladivo navíc zvyšuje účinnost zařízení.
Co je to účinnost tepelného čerpadla?
Účinnost tepelného čerpadla udává, jak účinně pracuje tepelné čerpadlo. To závisí na tom, kolik jednotek tepla vyrobí z jedné jednotky elektrického proudu.
Vyjádřeno vzorci:
- Účinnost = vytápěcí teplo / elektrický proud
- Účinnost = užitečný výkon / přiváděný výkon
Na čem závisí účinnost tepelného čerpadla?
Úkolem tepelného čerpadla je překlenout teplotní rozdíl mezi zdrojem tepla a výstupní teplotou systému vytápění. Tento teplotní rozdíl závisí nejen na výstupní teplotě, ale také na typu tepelného čerpadla.
Tepelné čerpadlo vzduch/voda, například monoblokové čerpadlo CHA Monoblock společnosti WOLF, využívá teplo z okolního vzduchu. Jeho teplota může být v zimě nižší než 0 °C. Při výstupní teplotě mezi 30 a 35 °C tedy musí tepelné čerpadlo překlenout velký teplotní rozdíl.
Tepelné čerpadlo solanka/voda využívá teplo země a tepelné čerpadlo voda/voda teplo podzemní vody. Její teplota totiž málokdy klesne pod 12 °C. O to menší je proto teplotní rozdíl vůči výstupní teplotě. Systém pak nemusí spotřebovat tolik elektrické energie. Tím stoupá účinnost tepelného čerpadla.
Vzorový výpočet: Vyplatí se instalace tepelného čerpadla?
Následující příklad výpočtu ukazuje, jakou minimální účinnost musí mít tepelné čerpadlo, aby bylo ekonomičtější než například staré vytápění olejem.
Předpokládejme, že elektřina stojí 5 Kč/kWh a topný olej 1,45 Kč/kWh. Abychom dosáhli stejných nákladů, musela by účinnost tepelného čerpadla činit 3,4 (5/1,45).Instalace tepelného čerpadla by byla v tomto případě ekonomicky výhodná při účinnosti více než 3,4.
Topný faktor, nebo sezonní topný faktor?
Topný faktor – Coefficient of Performance (COP)
Topný faktor se zjišťuje měřením za normovaných podmínek (EN 14511). Je to konstantní vlastnost tepelného čerpadla a udává poměr libovolné dvojice hodnot tvořené teplotou zdroje tepla a výstupní teplotou. Z grafu můžete vyčíst, že nižší výstupní teplota a také vyšší teplota vzduchu vedou k vyššímu topnému faktoru.
-
Sezonní topný faktor (SCOP)
Sezonní topný faktor je naproti tomu průměrná hodnota účinnosti tepelného čerpadla za jeden rok provozu. Pro jeho určení se průběžně měří spotřeba elektrické energie a vyrobené teplo.
SCOP je tedy charakteristická hodnota, která se vztahuje k tepelnému čerpadlu v určitém systému vytápění. Je také rozhodující pro žádost o dotaci.Co přesně je SPF?
Sezónní výkonnostní faktor poskytuje informace o tom, jak efektivně pracuje celý topný systém vašeho domu. Porovnává teplo vyrobené v průběhu roku s elektřinou, která se k tomu spotřebuje. Tento faktor je zásadní pro hodnocení výkonu a účinnosti tepelných čerpadel. Celková účinnost však nezávisí pouze na použitém zařízení, ale je ovlivněna také konkrétními provozními podmínkami. Z tohoto důvodu ji nelze definovat obecně a obvykle není uvedena ve specifikačních listech. Přesto je výpočet SPF vašeho tepelného čerpadla poměrně jednoduchý.
Jak se dá zjistit sezonní topný faktor?
Pro výpočet SPF tepelného čerpadla použijte následující vzorec:
SPF = vyrobená tepelná energie za rok (kWh/rok) / elektřina spotřebovaná na výrobu tepla (kWh/rok).
Pro přesný výpočet této hodnoty je třeba znát množství vyrobené tepelné energie a množství spotřebované elektřiny. Pro zjištění první hodnoty potřebujete měřič tepla, který zaznamenává množství tepla dodaného do systému vytápění a ohřevu TUV. Druhá hodnota udává, kolik elektrické energie vaše tepelné čerpadlo spotřebuje. Vzhledem k tomu, že váš domácí elektroměr měří celkové množství spotřebované elektřiny, budete kromě měřiče tepla potřebovat samostatný elektroměr, který zaznamenává pouze energii spotřebovanou vaším tepelným čerpadlem. SPF tedy můžete určit pouze v případě, že máte přístup k měřiči tepla a měřiči elektřiny, které hodnoty zaznamenávají.
Příklad výpočtu SPF rodinného domu
V našem příkladu má dům potřebu tepla na vytápění 7500 kWh ročně, kterou pokryje tepelné čerpadlo voda-voda. Čerpadlo spotřebuje 1500 kWh elektřiny za rok. Pokud použijeme výše uvedený vzorec, získáme sezónní výkonový faktor 5,0:
7500 kWh(a) / 1500 kWh(a) = SPF 5,0
Co nám však tato hodnota říká? Je dobrá nebo špatná? Obecně platí, že čím vyšší je SPF, tím účinněji tepelné čerpadlo pracuje.
Tepelné čerpadlo vzduch/voda
CHA MONOBLOCK
Ať už na zahradě, na terase nebo na domovní zdi, monoblokové tepelné čerpadlo WOLF CHA je až nápadně nenápadné a dokonale zapadne do designové koncepce vašeho domova – a přesvědčí svou hodnotou COP 4,65.
Jak optimalizovat účinnost tepelného čerpadla
Topný faktor a sezonní topný faktor nejsou užitečné pouze při výběru tepelného čerpadla. Vypovídají také o potřebě optimalizace v průběhu provozu.
Máte několik možností, jak zvýšit účinnost tepelného čerpadla:
- Použití účinnějšího kompresoru – toto opatření se nabízí zejména u starších tepelných čerpadel.
- Optimalizace systému vytápění – tím se nemění účinnost tepelného čerpadla, ale snižuje se potřeba tepla.
- Zvětšení výhřevné plochy instalací podlahového nebo plošného vytápění – tím můžete snížit teplotu výstupu otopné vody. Snížení teploty výstupu otopné vody o 5 °C potenciálně zvýší SCOP až o 10 %.
Topenář může v rámci pravidelné údržby tepelného čerpadla také zkontrolovat účinnost systému a v případě potřeby ho upravit. K dosažení výrazně lepšího výsledku často stačí pouhá optimalizace nastavení. Tím se šetří životní prostředí a také náklady na vytápění, případně na elektřinu.
