Hned v úvodu je třeba říci, že pokud se účty za energie po zapojení čerpadla oproti původnímu neekologickému topení zvýší, většinou je to vina firmy, která technologii navrhla a posléze instalovala. Patrně selhal technik, který měl spočítat energetickou bilanci domu a vytvořit podle ní správný systém reflektující všechny vstupní i výstupní podmínky pro tepelné čerpadlo.

Pár slov o principu

Aby byly všechny souvislosti jasné, bude dobré si ujasnit, co vlastně tepelné čerpadlo je a jak pracuje. Pro snazší pochopení lze proces rozdělit do dvou kroků:

1) Chladicí okruh s tepelným čerpadlem se obecně skládá ze čtyř částí – výparníku, kompresoru, kondenzátoru a expanzního ventilu. Chladivo kolující v tepelném čerpadle odebírá z vody, vzduchu nebo země teplo, následným zahřátím se odpaří, páry se jímají a stlačují pod vysokým tlakem v kompresoru. Tím se zvýší jejich teplota.

2) Z kompresoru putuje stlačené a zahřáté chladivo do kondenzátoru, kde odevzdává teplo pomocí výměníku do vzduchu či vody pro otopnou soustavu, a to při nižší teplotě, než za jaké se teplo odebíralo ve výparníku. V expanzním ventilu pak dochází ke snížení tlaku chladiva na původní hodnotu a k jeho ochlazení. Tento proces se neustále opakuje.

Podívejte se na vysvětlení principu na videu:

Zdroj: Youtube

Na stejném principu fungují i klimatizace nebo ledničky. Rozdíl je jen v tom, kde má být teplo a kde zima, tedy odkud se teplo odebírá a kam se posílá. Tepelné čerpadlo samozřejmě nemůže nahradit vykuchaná chladnička zahrabaná do země. Ale pokud by měla opravdu velký kompresor a všechny ostatní komponenty k němu dimenzované, proč ne?

Přečtěte si další články o problematice tepelných čerpadel na stránkách Domu & Zahrady:

Naše internetové stránky se tepelnými čerpadly zabývají dlouhodobě. Už jsme probrali všechny základní informace o tom, co je tepelné čerpadlo a jak funguje, jaký má mít výkon, co znamenají charakteristiky COP nebo SCOP, zabývali jsme se umístěním čerpadla (třeba i na půdě), ukázali jsme konkrétní příklad instalace tepelného čerpadla do starého domu a třeba jsme nakousli, i kolik reálně spotřebuje energie. Stále nám ale chodí dotazy na téma, jak si TČ vybrat. Jestli je lepší ten, či onen model, jestli se vyplatí ho vůbec instalovat, když… Těch článků je samozřejmě mnohem víc. 

Topný faktor

Tepelné čerpadlo pracuje nejlépe, když je vstupní teplota okolí (tedy země, vzduchu nebo vody) dostatečná a výstupní teplota není tak vysoká. David Šafránek, vedoucí technického oddělení firmy Stiebel Eltron, to vysvětluje takto: „Tepelné čerpadlo pracuje tím efektivněji, čím nižší teplotu otopné vody vytváří. Tepelné čerpadlo může tedy být až o 30 % úspornější v domě s podlahovým vytápěním oproti budově s tradičními otopnými tělesy, například s teplotou otopné vody 55 °C. Jestliže je potřeba ještě vyšší teplota radiátorů, účinnost tepelného čerpadla bude daleko nižší.“

Takzvaný topný faktor je hodnota účinnosti tepelného čerpadla. Čerpadlo totiž potřebuje nějakou energii ke svému vlastnímu provozu a nějakou vyprodukuje. Když se tyto dvě hodnoty podělí, vyjde číslo, které by mělo výrazně napovědět, nakolik je systém účinný.

Příklad: Tepelné čerpadlo má výkon 12 kW a elektrický příkon 3 kW. Tepelný faktor (COP) je tedy 12/3 = 4. Čím vyšší je tedy výsledek, tím lépe.

COP a SCOP

COP – topný faktor říká, jaký je poměr mezi okamžitým výkonem a okamžitým příkonem tepelného čerpadla. V podstatě tedy kolik elektrické energie je potřeba k dodání tepla. Čerpadlo, které má okamžitý výkon 150 kW a na své napájení potřebuje 50 kW, dosahuje COP 3 (150 : 50 = 3). Tato hodnota se mění podle okamžitého výkonu stroje, a proto je jakékoli srovnávání na základě COP velmi obtížné.

Výrobci z toho důvodu zavedli takzvaný SCOP, tedy průměrný topný faktor za celou topnou sezonu. Na rozdíl od topného faktoru COP, který popisuje účinnost přenosu tepla v jednom čase, dává SCOP přesnější a realističtější odhad. U hodnoty COP se často stává, že může být podhodnocena nebo nadhodnocena právě proto, že měření proběhlo v jiných podmínkách, než jaké budou v konkrétním domově. Nejlepší hodnoty SCOP se pohybují mezi 2,9 až 3,2.

Ideální podmínky

Vše, co bylo o fungování tepelných čerpadel uvedeno výše, vycházelo z hypotetického ideálního stavu. Jenže tepelné čerpadlo v praxi nepracuje neustále v ideálních podmínkách. Proto se musí zohlednit i to, jak funguje v mezních podmínkách. Stroj třeba má velmi dobrý topný faktor, ale v technické specifikaci může být uvedeno, že v požadovaných extrémech je minimální.

Výběr tepelného čerpadla tak musí sledovat několik základních vstupních hodnot. Tou nejdůležitější je tepelná ztráta objektu. „Jakýkoliv zdroj tepla, ať už je to tepelné čerpadlo, nebo plynový kotel, musí vždy výkonnostně odpovídat tepelným ztrátám stavby. Ideální tedy je mít vše spočítané, případně znát alespoň spotřebu paliva v kilowattech,“ radí Jakub Tykal, obchodní ředitel společnosti Acond.

Energetické ztráty domu se nedají odhadnout, musí je přesně vypočítat odborníci. Právě energetický audit dodá nejvíc informací k tomu, co je nutné udělat, aby dům snížil svou spotřebu energií, nebo kolik tepla bude třeba za současných podmínek dodat. Řekne také, zda je vůbec reálné přejít ze současného vytápění na nové, ekologičtější, aby byl současně ekonomičtější provoz.

Podívejte se na instalaci tepelného čerpadla ve starém domě:

Jak se topí

Dalším důležitým hlediskem (ne)výhodnosti tepelného čerpadla je systém vytápění. U novostavby lze nechat vyprojektovat, co je potřeba. Ale rekonstrukce je v tomto směru náročnější, takže se buď spokojíte se stávající otopnou soustavou a pokusíte se k ní dodat tepelné čerpadlo odpovídajících parametrů, nebo zrekonstruujete celou otopnou soustavu, což samozřejmě leze do peněz.

Jak už bylo řečeno, když se tepelné čerpadlo dostane do extrému, může mít problém. To se stává u vstupu (například u čerpadel typu vzduch-voda vadí příliš nízká teplota vzduchu v okolí, takže není odkud brát teplo) i u výstupu. Zásadní roli v tom hraje teplota vody, na jakou je stávající otopná soustava v domě dimenzovaná. Proto se u tepelných čerpadel sleduje maximální teplota topné vody dosažená kompresorem. „Tato hodnota je důležitá hlavně u rekonstrukcí, kdy se mění starý topný systém. Původní radiátory byly zpravidla navržené na topnou vodu o vyšší teplotě. Nedostatečně výkonné čerpadlo by v takovém případě nemuselo zvládnout dům vytopit a bylo by třeba využít záložní zdroj energie,“ vysvětluje Jakub Tykal.

Záložní zdroj

Tepelné čerpadlo mohou doplnit dva druhy záložních zdrojů energie. Po dosažení takzvaného bodu bivalence (bod, kdy tepelné čerpadlo už nezvládne nabídnout na výstupu teplotu požadovanou při vstupních charakteristikách) přichází na řadu elektrické dohřívání – tedy elektrokotel, který může být součástí tepelného čerpadla. Kotel se sepne a dohřívá vodu směřující do otopné soustavy.

Druhou možností je záložní externí kotel, který se spíná pouze v těchto případech nouze. Může jít například o krbovou vložku, kotel na pelety, plynový kotel nebo samostatný elektrokotel.

Při elektrickém dohřívání se cena za topení samozřejmě výrazně zvedne. Jak tomu předejít? Buď se musí vybrat tepelné čerpadlo, které zvládne dodávat vysokou výstupní teplotu vody i při nízkých teplotách, a to jen za použití kompresoru, nebo se musí otopná soustava předělat. Karel Náprstek, technologický ředitel společnosti Woltair, k tomu dodává: „Vezměme si dům, kde se dříve topilo kotlem na tuhá paliva. Ten dodával do otopné soustavy vodu o teplotě vyšší než 70 stupňů. V takovém případě je pro správnou funkci tepelného čerpadla a zajištění komfortní teploty v domě nutné přistoupit k rekonstrukci, nebo instalaci nové otopné soustavy. Celá instalace se tím pádem může prodražit o 50 až 100 tisíc korun dle velikosti domu.“

Na druhou stranu se tyto peníze dají velmi rychle ušetřit tím, že se použije levnější tepelné čerpadlo. Teplota otopné vody totiž bude výrazně nižší, a elektrické dohřívání proto nebude spínat tak často.

Jako nejlepší tedy vychází nízkoteplotní vytápění – třeba podlahové, kde se do okruhu pouští něco kolem 30 °C. Při spojení s tepelným čerpadlem tvoří ideální pár. Ovšem tato verze je vhodná především do novostaveb.

Rekonstrukce otopné soustavy

Velmi často se vytápění v domě plánuje na vysokou teplotu v malých radiátorech. Díky tomu je možné místnosti dobře vytopit. Pokud chceme snížit teplotu v radiátorech, musí se zákonitě zvětšit teplosměnná plocha, aby se interiéru dodalo dostatečné množství tepla. Proto rekonstrukce musí zahrnovat zvětšení plochy radiátorů. Na trhu je velké množství radiátorů v různých velikostech. Kvalitní výrobci, například český Korado, nabízejí produkty v opravdu velkém množství rozměrů. Korado Radik VKM8 má více než 400 variant provedení – v délce od 400 do 3 000 mm, šířce od 300 do 900 mm, hloubce od 47 do 155 mm a výkonu od 188 do 5 448 W.

S izolací?

Na diskusních fórech probíhají přestřelky mezi lidmi zastávajícími názor, že dům se před pořízením tepelného čerpadla má tepelně zaizolovat, protože jinak je investice do čerpadla nesmyslná, a skupinou, která jim oponuje. Jak to tedy je?

Absolutní pravdu nemá ani jedna strana. Náhrada starého kotle na uhlí za tepelné čerpadlo ve starém nezatepleném domě nemusí znamenat finanční úsporu. Ale dá se na to dívat i z jiného úhlu pohledu. S tepelným čerpadlem v takovém případě přichází úspora času a práce s topením. Mnozí si rádi zaplatí za to, že zmáčknutím ovladače začne topit radiátor bez náročného přihazování uhlí, vybírání topeniště, nepořádku z uhelného prachu…

Ale zpátky k ekonomické výhodnosti tepelného čerpadla. Jedna varianta se zaručeně nevyplatí. Jde o silně zateplené novostavby s minimální tepelnou ztrátou do 3 kW. V takovém případě budou náklady na vytápění tak nízké, že návratnost tepelného čerpadla coby poměrně velké investice je neúměrně dlouhá.

Nejlepším řešením je tady řízené větrání s rekuperací tepla a malým zdrojem, jakým může být elektrické podlahové topení, přihřívání v rekuperaci nebo třeba pomocí sálavých panelů. „Sálavé panely přímo ohřívají člověka bez zprostředkování přenosu tepla vzduchem. Díky tomuto efektu se dá nastavená teplota snížit o jeden až dva stupně a výsledkem bude stejný tepelný efekt jako při vytápění konvektory – avšak s teplotou nastavenou o 1 až 2 °C vyšší, tedy se spotřebou o 6 až 12 % větší,“ vysvětluje Miroslav Petr, vedoucí tuzemského prodeje Fenix Trading.

Starší domy

Problém ovšem mají i objekty s velkou tepelnou ztrátou, u nichž zatím nedošlo k rekonstrukci, respektive výměně oken, zateplení střechy a fasády. „Neznamená to sice, že se do takových objektů tepelné čerpadlo nedá nainstalovat – dokonce tu dochází k výrazným úsporám energií oproti původnímu stavu, ale osobně doporučuji nejdříve snížit energetickou náročnost a až poté pořídit tepelné čerpadlo. Sníží se tím investiční náklady na pořízení tepelného čerpadla a zároveň budou výrazně nižší i provozní náklady,“ hodnotí Karel Náprstek.

Nad několika faktory je ale třeba se zamyslet. Například prostory k instalaci. Tepelné čerpadlo totiž potřebuje místo v okolí nemovitosti pro umístění venkovní jednotky a prostor v technické místnosti o velikosti odpovídající cca 2 lednicím pro interní instalaci a zásobník teplé vody. Pokud takový prostor není k dispozici, lze zvážit specifické druhy čerpadel, je však nutné nechat si od expertů provést detailní návrh umístění technologie a realizovatelnosti instalace.

Také je třeba řešit, jestli se spíš nevyplatí zamezit ztrátám zateplením než se snažit o levnou výrobu tepla, které stejně unikne starým oknem ven. Starý nezateplený dům se může osadit tepelným čerpadlem, ale je otázka, bude-li se někdy dům zateplovat. Co se stane, když se vymění okna? „Pokud budete měnit okna stará 15 a více let, je možné v rodinném rozpočtu ušetřit i polovinu v účtech za energie. Koupíte-li nová okna, mohou být vzhledem k odlišnému zpracování rozdíly v energiích mezi 20 až 30 %,“ popisuje Milena Tomčíková ze společnosti Vekra.

Když se uvedená situace převede do rovnice s tepelným čerpadlem, vyjde z ní, že nainstaluje-li se čerpadlo dřív i s propočítanou tepelnou ztrátou a třeba až za rok se vymění okna, bude v domě předimenzované a příliš drahé tepelné čerpadlo.

Kolik čerpadlo ušetří? Modelový příklad:

Modelový příklad vytvořila společnost Stiebel Eltron.


Čtyřčlenná rodina má dům postavený v roce 2000 s obytnou plochou cca 120 m2. Vytápí se pomocí plynového kotle s radiátory, které se v zimě ohřívají až na 55 °C. Dům má tepelnou ztrátu přibližně 8,5 kW a spotřebu tepla na vytápění s ohřevem teplé vody asi 23 MWh/rok.


Při ceně plynu 3 Kč/kWh, elektřiny 6 Kč/kWh a použití tepelného čerpadla systému vzduch-voda bude roční úspora dosahovat přibližně 21 000 Kč. Když však budou v domě malé designové radiátory dosahující teploty například 80 °C, situace se změní a úspora bude v podstatě zanedbatelná. Ovšem kdyby v témže domě bylo místo radiátorů teplovodní podlahové vytápění, ušetří se ročně až 26 000 Kč.

Stejnou analýzu lze vytvořit pro tentýž dům, kde tepelný komfort bude zajišťovat elektrokotel. V tom případě budou roční náklady na vytápění a ohřev teplé vody dosahovat zhruba 140 000 Kč. Po instalaci tepelného čerpadla v kombinaci s vysokoteplotními radiátory se spotřeba sníží asi o 65 000 Kč, s tradičními radiátory o 89 000 Kč a v případě, že v domě bude pouze podlahové vytápění, dokonce o 96 000 Kč.

Kdyby se tento dům vytápěl kotlem na tuhá paliva, například uhlím s cenou cca 770 Kč/q, tedy přibližně 1,62 Kč/kWh, byla by úspora po instalaci tepelného čerpadla v podstatě zanedbatelná. (Jde o srovnání čistých nákladů na vytápění bez porovnání komfortu vytápění, náročnosti obsluhy a nutnosti místa na skladování paliva.)

Taková analýza se dá stejným způsobem udělat pro tepelná čerpadla systému země-voda, kde se energie z okolí nečerpá ze vzduchu, ale ze země. S nimi se obvykle dosahuje zhruba ještě o 15 % vyšší roční úspory. Instalace do již stojících rodinných domů však bývá finančně náročnější.

Když se úspory ve spotřebě porovnají s průměrnou investicí do tepelného čerpadla (například s nejprodávanější sestavou značky Stiebel Eltron HPA-O 8 CS Plus flex SET v dodávce na klíč za 280 000 Kč), lze obecně konstatovat, že při zachování vytápění pomocí nízkoteplotních radiátorů a výměně jen funkčního plynového kotle za tepelné čerpadlo je návratnost okolo 10 let. Má-li dům vysokoteplotní radiátory, návratnost se prodlouží a obvykle je instalace tepelného čerpadla spojována s úpravou otopné soustavy.

Návratnost tepelného čerpadla oproti stávajícímu elektrokotli je velmi dobrá a obvykle nepřesahuje 5 let.

Ve srovnání tepelného čerpadla a kotle na tuhá paliva jsou přednosti spíše v provozním komfortu a bezobslužnosti zdroje tepla.

Dané návratnosti jsou vztaženy k cenám bez využití dotačních programů.

Tento článek jste mohli najít v časopisu Dům & Zahrada 6/23. Článek byl vytvořen ve spolupráci s odborníky ze společností Acond, Stiebel Eltron, Woltair, Korado, Fenix Trade a dalších.