Na cestě za energetickou soběstačností – I. tepelná čerpadla

Toto je první článek ze série, která bude postupně popisovat naše zkušenosti z cesty za energetickou soběstačností našeho pensionu. Naším cílem není zbavit se závislosti na dodavatelích energií zcela, takový cíl by v našich podmínkách byl nereálný, ale tuto závislost maximálně minimalizovat :). Věříme, že naše zkušenosti mohou být pro mnohé ku pomoci v jejich záměrech i realizaci.

O energetické nezávislosti jsme uvažovali dříve, nicméně v souvislosti s napadením Ukrajiny Ruskem naše kroky urychlila související energetická krize. Vláda vybízela k úsporám spotřeby zemního plynu, jehož nákupem jsme v podstatě podporovali vojenského agresora, a tak jsme učinili významné rozhodnutí. Pořídíme tepelné čerpadlo! 

Vhodný dodavatel

Ve spolupráci s projektantem a při posouzení proběhlých topných sezón jsme ve webové kalkulačce spočítali přibližné tepelné ztráty objektu (osobně považuji přesný výpočet od specialistů za vyhozené peníze) a začali hledat vhodného dodavatele. Nu, nebyli jsme jediní, kdo měl v té době podobný nápad, takže nás překvapilo zjištění, že se dodavatelé o nás coby zákazníka vůbec nepředháněli. Naopak, mnozí dodavatelé na poptávku vůbec neodpověděli a když odpověděli, tak sdělili, že tepelné čerpadlo (dále jen TČ) s výkonem kolem 30 kW nemají v nabídce a muselo by se to řešit kaskádou. Jejich cenové nabídky mě pak pevně zarazily do mého kancelářského křesla … 

Moje oči se tedy zaměřili na východní zemi Aliexpressu, odkud stejně mnozí dodavatelé zařízení dovážejí a prodávají až s nechutnou marží. Vědom si toho, že na zařízení nebudu mít de facto realizovatelnou záruku, jsem přes Alibabu nakoupil dvě TČ o výkonech 28 a 12 kW. Pár měsíců jsem si na ně musel sice počkat, ale po zaplacení cla, DPH a dopravy jsem na každém ušetřili přibližně 100 tis, Kč, než když bych je zakoupil od českého prodejce. Při výběru jsme zohlednili zkušenost jednoho ubytovatele z Vysočiny, který již ono TČ pár let provozuje a rozhodně jsme chtěli monoblokové řešení (ve kterém není zvlášť vnitřní a vnější jednotka, ale kde je vše dohromady), abychom zapojení zvládli s pomocí instalatéra a nemuseli povolávat navíc ještě chlaďaře. 

Kam s ním

Ohledně umístění tepelných čerpadel jsme řešili i tuto nerudovskou otázku. V technických podkladech každého výrobce naleznete informaci o tom, jaký odstup by měla mít záda zařízení od zdi  (kde se většinou nasává vzduch) a také jaký volný prostor by měl být před ním (kde je výfuk a tedy i hluk). Při hledání vhodného místa je také potřeba zohlednit i hmotnost zařízení (např. to naše větší TČ váží cca 250 kg), takže zapomeňte na to, že to zavěsíte někde na fasádu jako venkovní jednotky klimatizace. U TČ je třeba také mít dořešený odvod kondenzátu, který je ideální svést co nejpřímější a nejkratší cestou do kanalizace. Za sebe nedoporučuji trativody. Znám jednu paní, která si  tímto kondenzátem poměrně slušně podmokřila vlastní dům a nyní má mokrý sklep :(. Do trubky výrobci doporučují vložit topný kabel, voda ráda v zimě zamrzá :).

U nás jsme nakonec jako ideální místo zvolili střechu přístavby s WC, kde nebude vadit hluk ani výfuk vzduchu a kde je poměrně krátké topné potrubí k zásobníku, takže tepelné ztráty budou co nejmenší (hraje se zde o každou desetinku stupně :).Tepelná čerpadla

 

Nová sazba a druhý elektroměr 

Nemilé překvapení přišlo v momentě, když jsem zjistil, že na TČ budu muset jako právnická osoba pořídit samostatný elektroměr. Nedá se svítit, ČEZ distribuce prostě z někoho ty miliardy musí vydělat. Ještě, že budeme mít ten speciální tarif pro tepelná čerpadla C56D a těch miliard tolik vydělat nenecháme. Ano, toto je ironie :). Mimochodem v tarifu C56D máme 22 hod. denně levnější distribuční sazbu a mimo ni je třeba blokovat topné spotřebiče, které nicméně nemáme, neboť bivalentní zdroj máme zemní plyn. Blokování se nevztahuje na pohon kompresoru, nemůžete prostě TČ odstřihnout od elektřiny během jeho provozu. Podle podmínek ČEZ distribuce abyste tento tarif získali, je třeba prokázat, že TČ kryjí minimálně 60 % tepelných ztrát vytápěného objektu, což jsme doložili zpracovaným výpočtem tepelných ztrát.

Základ je dobré schéma

Jestli tento článek má pomoci někomu, kdo plánuje pořizovat TČ, tak co bych chtěl každému doporučit, je mít dobře navržené schéma zapojení od projektanta. Dnes je většinou dávají k dispozici samotní výrobci, ale často jsou jejich typizovaná schémata třeba uzpůsobit danému objektu. Ani u nás se návrh zapojení zkonzultované ještě s jedním “topenářským” odborníkem nepodařilo navrhnout ideálně na poprvé, a tak musely přijít následně změny v zapojení, aby systém pracoval maximálně autonomně a efektivně. 

Situace u nás navíc byla komplikovaná v tom, že jsme v pensionu měli 4 nezávislé otopné systémy, které jsme museli všechny propojit do jednoho a doplnit o 750 litrovou akumulační nádobu. Tepelná čerpadla jsou tak nyní hlavní zdroji tepla, která kombinujeme s plynovým kotlem, který dotápí zejména teplou užitkovou vodu, která na mnoha desítkách metrů potrubí neustále cirkuluje v potrubí pensionu, aby hostům tekla teplá voda hned při otevření kohoutku. 

Vyměňovat radiátory?

O pořízení tepelného čerpadla jsme uvažovali již v dávné minulosti ještě před energetickou krizí, nicméně od záměru nás zcela odradil obchodní zástupce jedné nejmenované firmy, který nám sdělil, že v celém pensionu musíme vyměnit rozvody topení včetně radiátorů, aby systém fungovat nízkoteplotně. Je pochopitelné, že s nižší teplotou topné vody (o cca 20°C) bude i nižší výkon radiátorů. Nevím, jestli to je tím, že je u nás máme výkonově předimenzované, ale problém s jejich případným nedostatečným výkonem u nás nenastal a celý otopný systém funguje i s nižší teplotou vody v topném systému. A to naše radiátory značky Korado brzy oslaví třicetileté narozeniny :). Mimochodem pokud by problém nastal, firma Korado nabízí řešení pod značkou RADIK V-POWER, které dokáže zvýšit tepelný výkon radiátorů až o 60%. 

Jinak problém s topným výkonem samozřejmě nastává při mrazech, kdy TČ nejen že nepracuje již příliš efektivně, ale hlavně na vytopení objektu již nedostačuje jeho tepelný výkon. Označuje se to jako bod bivalence, kdy je potřeba mu pomoci tzv. bivalentním zdrojem, kterým je v našem případě plynový kotel, který dříve byl u nás hlavním tepelným zdrojem.

Změna regulace

Samozřejmě v momentě, kdy do topení pouštíte o cca 20°C nižší teplotu, je potřeba počítat s tím, že vytopení (neplést se zaplavením 🙂 ) hotelového pokoje je výrazně pomalejší než při vytápění plynem. Je tedy tomu přizpůsobit programy regulace a zapínat topení v pokojích před příjezdem s větším předstihem. Jak vám odborníci sdělí, tepelná čerpadla je nejlepší spojit s nízkoteplotním podlahovým topením. Taková možnost nicméně u nás nebyla prakticky možná, nicméně plánujeme ji u pokoje, který plánujeme nově dostavit.

Měření spotřeby

Shelly

K tepelným čerpadlům sice máme k dispozici mobilní aplikaci, ale ta je poměrně jednoduchá pouze umožňující měnit teplotu výstupní vody, monitorovat stav a měnit konfiguraci. Z toho důvodu jsme se rozhodli pořídit navíc ještě zařízení Shelly EM3, které nám umožňuje průběžně monitorovat spotřebu elektrické energie a také četnost zapínání, které dle odborníků silně ovlivňuje životnost zařízení (čím častěji se spíná, tím více se zkracuje životnost). Mimochodem druhé Shelly zařízení jsme nainstalovali k druhému elektroměru, který měří spotřebu celého pensionu, takže můžeme průběžně monitorovat, jestli se nám spotřeba elektřiny nezačíná vymykat z rukou, resp. z naší peněženky.

Zjištěná data o spotřebě nám pomáhají v rozhodování, kdy pustit obě TČ, kdy to menší a kdy to větší. V kaskádě mohou fungovat obě zároveň, ale v jarních a podzimních měsících je to zbytečné, zejména z důvodu minimalizace počtu jejich častějšího spouštění.

Dále nám data pomáhají v rozhodování, jakou nastavit cílovou teplotu na TČ. Obecně platí, že čím větší je rozdíl mezi venkovní a cílovou teplotou na TČ, tím nižší je topný faktor COP. Ten je ukazatelem účinnosti tepelného čerpadla, který udává poměr mezi získanou a spotřebovanou tepelnou energií. Níže na ukázku uvádím graf našeho 28 kW TČ, který to pěkně ukazuje. Vpravo v legendě jsou uvedeny cílové teploty a těm odpovídá barva křivky v grafu:

COP FA-08

Když se rozhodujeme, zda-li budeme vytápět plynem nebo TČ, je třeba zohlednit cenu elektřiny a plynu. Pokud cena elektřiny je 2,5x větší než je cena plynu za kWh, pak se finančně vyplatí využívat TČ vždy, když je COP větší jak 2,5. Podle grafu by to to při výstupní teplotě 40°C mělo být i při -10°C venkovní teploty, kdy je COP 3, jak uvádí výrobce.

Úspory

Jistě vás budou zajímat čísla, která srovnávají naši spotřebu energie, takže tady jsou: 

Graf spotřeby tepla 2022 - 2023

Z grafu je patrné, že jsme v roce 2023 spotřebovali celkem 68 MWh tepla, což je v porovnání s předchozím rokem o 34,5% méně! Spotřebovali jsme o cca 53% méně zemního plynu a zbytek nám dodala TČ s roční spotřebou 9,2 MWh. 

Poznámka ke srovnání: Ve srovnání obou let nemusíme zohlednit obsazenost pensionu, která byla v obou letech podobná, ale je třeba uvést, že průměrná roční teplota v roce 2023 byla ve Svitavách o 1,4°C než v roce 2022. Odborníci uvádí, že každý zvýšený 1°C odpovídá úspoře 6% nákladů na vytápění. Podotýkám, že výše uvádíme údaje za vytápění objektu i ohřev teplé vody.

Závěr

Uvedený článek nebyl zpracován odborníkem na topné systémy, takže prosím omluvte, pokud se v něm vyskytují nějaké technické nepřesnosti. Cílem bylo laickým jazykem ukázat, co vše znamená u ubytovacího zařízení pořídit tepelné čerpadlo, vysvětlit základní principy a podělit se o vlastní zkušenosti. 

Celá instalace v našem pensionu byla poměrně náročná, neboť jsme ji prováděli prakticky svépomocí, ale rozhodně ji do dnešního dne nelitujeme. Díky instalaci TČ jsme nezávislí na dodávce zemního plynu. Do budoucna nám plánovaná fotovoltaická elektrárna umožní pokrýt část spotřebované energie TČ. Škoda jen, že Slunce svítí výrazně více v létě než v zimě, kdy se topí :). O tom ale bude zas další článek, až fotovoltaiku nainstalujeme …

Vít Pechanec, jednatel společnosti