Jak se tepelné čerpadlo chová v zimě? Reálná spotřeba a zkušenosti z domácností

Podíváme se na nejrozšířenější tepelné čerpadlo vzduch–voda, ale také na tepelné čerpadlo vzduch–vzduch, u kterého máme díky kolegovi z redakce reálná data spotřeby. 

Co se s tepelným čerpadlem děje, když udeří mrazy

Tepelné čerpadlozískává energii z okolního vzduchu, země nebo vody. Když je venku mráz, musí pro získání stejného množství tepla pracovat intenzivněji. To vede ke snížení tzv. topného faktoru (Coefficient of Performance – COP), poměru vyrobeného tepla k odebrané elektřině. Výsledkem je vyšší spotřeba. 

Náročnější provoz tepelného čerpadla v zimě umocňují další faktory, například: 

• nutnost odmrazování venkovní jednotky (u tepelných čerpadel vzduch–voda a vzduch–vzduch může na výparníku vznikat námraza, která se odstraňuje dočasným obrácením chodu tepelného čerpadla), 
• vyšší tepelné ztráty domu, 
• delší provozní doba čerpadla. 

O kolik klesá účinnost tepelného čerpadla v zimě a proč

V České republice jsou nejrozšířenější tepelná čerpadla vzduch–voda. „U tohoto typu se účinnost přečerpávání tepla mění podle venkovní teploty a podle teploty topné vody, kterou je potřeba dodávat do otopné soustavy. U podlahového topení totiž stačí teplota vody jen 35–40 °C, u radiátorů asi 55 °C,“ vysvětluje David Šafránek, manažer vzdělávání Asociace pro využití tepelných čerpadel. 

Celoroční účinnost tepelných čerpadel vzduch–voda se podle Šafránka pohybuje mezi 3,5 a 5. S mrazy klesá topný faktor především u objektů s radiátory, kde je nutná vyšší teplota topné vody. Při venkovní teplotě –15 °C klesá COP přibližně na 2,2. Další pokles teplot znamená ještě nižší účinnost tepelného čerpadla. „U starších objektů nebo horských lokalit proto může být výhodné, aby nejchladnější dny částečně pokryl plynový kotel,“ doplňuje Šafránek. 

Mráz prodlužuje nabíjení elektromobilu i na dvojnásobek. Tady je řešení

Servis

Kolik elektřiny spotřebuje tepelné čerpadlo vzduch–vzduch v mrazech

Tepelné čerpadlo vzduch–voda bývá první volbou u rodinných domů. U menších bytů či chat stojí za zvážení i typ vzduch–vzduch, tedy klimatizace s funkcí vytápění. Pro tepelné čerpadlo vzduch–vzduch se rozhodl i náš redakční kolega Michal Rapco. „Sezónní topný faktor mám 4, topný výkon 3,5 kW, jedna venkovní a jedna vnitřní jednotka, podlahová plocha bytu 42 metrů,“ popisuje Michal Rapco základní údaje. 

Během listopadových teplotních výkyvů pocítil pokles účinnosti tepelného čerpadla na vlastní kůži. „Když je teplota těsně nad nulou, pohybuje se má spotřeba za průběžné denní přitápění okolo 1–1,5 kWh. Jakmile se teplota začne dostávat pod nulu, roste spotřeba do intervalu 3–4 kWh. Zatím největší letošní zápřah přišel v neděli 23. 11., kdy bylo v Praze –10 °C a za celodenní topení jsem spotřeboval 9,3 kWh,“ uvádí Michal Rapco. 

Denní spotřebu tepelného čerpadla vzduch–vzduch v bytě našeho kolegy zachycuje následující tabulka. Pro lepší orientaci jsme do ní přidali i nejnižší teplotu, která byla v daný den naměřena na meteostanici Praha-Libuš. 

Reálná spotřeba v mrazech: konkrétní data z provozu bytu 

Zdroj: Osobní záznamy Michala Rapca, ČHMÚ (denní teploty)

Trend chování tepelného čerpadla v zimě je z tabulky jasně patrný. Pro úplnost je ale nutné dodat, že z pouhé denní spotřeby nelze vyvozovat jednoznačné závěry. Spotřebu ovlivňuje řada dalších faktorů, například: 

• délka vytápění během dne, 
• požadovaná vnitřní teplota, 
• tepelná setrvačnost bytu, 
• odmrazování jednotky, 
• rozdíl mezi minimální a průměrnou teplotou, 
• nastavený režim klimatizace, 
• sluneční zisky, 
• větrání, 
• vaření, 
• počet osob v bytě. 

Jak snížit spotřebu tepelného čerpadla v zimním provozu

Poklesu účinnosti tepelného čerpadla v zimě není možné zabránit. Jde o důsledek samotného fungování čerpadel. Vstupní zdroj tepla (vzduch/voda/země) je v nižších teplotách studenější a je tedy zapotřebí více energie na jeho zahřátí. 

Poklesu účinnosti v zimě nelze zabránit – jde o princip fungování tepelných čerpadel. Vstupní zdroj tepla je při nízkých teplotách chladnější, takže vyžaduje více energie na ohřev. 

Následky chladného počasí lze však zmírnit. Na některá opatření byste měli myslet již při instalaci čerpadla. Výkon je ovlivněn například umístěním venkovní jednotky. Která pravidla je vhodné dodržovat?

• Zajistěte dostatečnou cirkulaci vzduchu: v závislosti na typu čerpadla dodržujte doporučené vzdálenosti od objektů (cca 30–80 cm od zdi domu, alespoň 2–3 metry prostoru před ventilátorem atd.), aby vzduch mohl dobře cirkulovat. 
• Jednotku umístěte nejméně 15–20 cm nad terén: vyhnete se problémům se sněhem nebo přívalovými dešti. Zároveň bude zajištěno volné odtékání kondenzátu. 
• Vyhněte se stékající vodě: venkovní jednotku neinstalujte pod okap nebo jiné místo, kam stéká voda. Podobné umístění by vedlo k častějšímu zamrzání jednotky. 
• Venkovní jednotku nainstalujte co nejblíže k vnitřní jednotce: čím kratší propojení, tím menší tepelné ztráty. 
• Nepodceňujte orientaci jednotky: orientace na sever sice není vyloučená, ale v zimě povede k pomalejšímu odtávání kondenzátu. Vhodnější bývá umístění do míst, kam v průběhu dne dopadá slunce. 

Kromě vhodného umístění podpoříte provoz tepelného čerpadla v zimě dalšími dílčími kroky. Pozornost věnujte: 

• pravidelné údržbě tepelného čerpadla (čištění filtrů, kontrola hladiny chladiva, funkčnost odmrazovacího cyklu – ideálně jednou ročně před začátkem topné sezony), 
• čištění venkovní jednotky a okolí (od sněhu, větví, listí apod.), 
• námraze na výparníku,
• správnému odvodu kondenzátu, 
• vizuální kontrole (včasné odhalení případných potíží, včetně kontroly rozvodů a izolace), 
• kontrole spotřeby (neobvyklé zvýšení spotřeby může značit problém), 
• nastavení jednotky (regulace teploty, optimalizace topné křivky). 

Jak nastavit tepelné čerpadlo, aby v zimě topilo efektivně

Tepelné čerpadlo pracuje efektivněji při nastavení stálé výstupní teploty. Čím nižší je požadovaná teplota, tím vyšší účinnosti čerpadlo dosáhne (proto je vhodná kombinace s podlahovým vytápěním). I u radiátorů je vhodnější nastavit co nejnižší teplotu a nechat je topit neustále – z pohledu účinnosti jde o lepší variantu než topit na vyšší teplotu a k regulování využívat vypínání jednotlivých radiátorů. 

Snažte se v domě udržovat stabilní teplotu (cca 20–22 °C) bez velkých nočních útlumů, aby tepelné čerpadlo nemuselo zbytečně dohánět velký teplotní rozdíl. Pro optimální provoz a úspory energie využijte funkci ekvitermní regulace, která automaticky upraví teplotu topné vody podle venkovních teplot. 

Vyplatí se tepelné čerpadlo i v mrazech?

Přestože provoz tepelného čerpadla v zimě přináší určité výzvy, v porovnání s ostatními zdroji tepla je spotřeba energie stále výrazně nižší. „V praxi lze říct, že u objektů s podlahovým vytápěním je při venkovní teplotě –7 °C dodávka tepla přibližně třikrát levnější než při vytápění elektrokotlem – domácnost spotřebuje přibližně třetinu elektřiny. Při –7 °C tak vycházejí náklady na vytápění zhruba o 70 procent nižší než u elektrokotle a přibližně o třetinu nižší než u plynového kotle,“ popisuje David Šafránek z Asociace pro využití tepelných čerpadel. 

Tepelná čerpadla vycházejí výhodněji také v kombinaci s radiátory, a to i v nižších teplotách – například při –15 °C. „Při této teplotě snižuje tepelné čerpadlo náklady zhruba o 60 procent oproti elektrokotli a asi o 30 procent oproti plynu,“ uvádí Šafránek. Nejúčinnějším systémem zůstávají tepelná čerpadla země–voda, která využívají stabilní teplotu půdy prostřednictvím vrtů nebo plošných kolektorů. „Jejich sezonní topný faktor SCOP se při vhodném návrhu běžně pohybuje mezi 4,5 až 6,“ uzavírá Šafránek. 

Kolik stojí vytápění domu: srovnání tepelných čerpadel a dalších zdrojů

Zajímá vás, jak vypadá roční spotřeba tepelného čerpadla? Podívejte se na orientační přehled nákladů na vytápění domu s plochou 150 m2.

Zdroj: Asociace pro využití tepelných čerpadel