Řešíte teplo pro svůj projekt? Zvažte plynové tepelné čerpadlo

Za poslední čtyři roky vzrostl raketově počet instalovaných tepelných čerpadel v Česku. Od roku 2010 jich bylo na tuzemský trh dodáno už zhruba 270 000. Polovina z nich přibyla až v posledních dvou letech. V drtivé většině jde ale o tepelná čerpadla poháněná elektřinou. 

Přitom technologie tepelných čerpadel může využívat pro svůj chod i plyn a taková čerpadla nabízí oproti svým elektrickým protějškům řadu výhod. Kde je vhodné taková čerpadla využívat, vysvětluje Alexandr Lužný, vedoucí inovačního oddělení skupiny GasNet, největšího českého distributora plynu.

Tepelné čerpadlo využívá pro vytápění okolní teplo. Jak takové čerpadlo funguje?

Je to poměrně jednoduchý princip. Tepelné čerpadlo si bere teplo ze svého okolí. Díky tomu jde o mimořádně energeticky účinný systém. Navíc teplo získávané ze vzduchu, vody nebo země je obnovitelným zdrojem energie. Teplo získává čerpadlo pomocí komprese. Využívá rozdíl teplot mezi zdrojem tepla (vzduch, voda nebo zemní vrt) a chladicím kapalným médiem (chladivo), které toto teplo přijímá. Pomocí kompresoru se médium stlačí, čímž se zahřeje na vysokou teplotu. Tepelnou energii potom přes výměník odevzdá systému v domě, kde ohřívá vzduch nebo vodu v bojleru či topném tělese. Tepelné čerpadlo začíná svůj cyklus ve výparníku, kde chladicí kapalné médium či chladivo absorbuje teplo z okolního prostředí. Toto teplo způsobí, že se chladivo vypaří a stane se plynem. Plynné chladivo je potom stlačeno kompresorem, což zvýší jeho teplotu. Plynné chladivo s vysokou teplotou a tlakem je následně vedeno do kondenzátoru, kde předává své teplo otopnému systému domu a kondenzuje zpět do kapalné formy. Poté prochází chladivo expanzním ventilem, kde se sníží jeho tlak a teplota. A cyklus se opakuje. Čerpadlo dokáže vytápět budovu a současně připravovat teplou užitkovou vodu.

Jaký je tedy rozdíl mezi elektrickým a plynovým tepelným čerpadlem?

Je to pohon kompresoru. Tepelná čerpadla nejsou žádnou novinkou. Je to technologie, která se objevila už v polovině 19. století, kdy kompresor pohánělo vodní kolo. Je vlastně jedno, čím kompresi poháníte. Elektrické tepelné čerpadlo využívá pro pohon elektřinu. V případě plynového tepelného čerpadla pohání kompresor plyn. Vedle kompresorových tepelných čerpadel existují ještě absorpční tepelná čerpadla. Ta využívají jiný princip. Jejich pohon zajišťuje dodávka tepla z hořáku, který spaluje plyn a ohřívá tlakovou nádobu.

V čem spočívají hlavní výhody plynového tepelného čerpadla?

Je to stabilita dodávek plynu pro pohon kompresoru. Plyn nezná denní a noční proud a v plynárenství v podstatě neexistuje riziko přetížení sítě, které může způsobit black-out. Plynová tepelná čerpadla bývají také méně citlivá na poklesy venkovní teploty, protože část vyrobeného tepla pochází z chlazení motoru a spalin. To z nich dělá efektivní řešení i v chladnějších klimatických podmínkách. Vyznačují se i nízkou energetickou náročností. Elektřina je až druhotná energie, kterou je potřeba vyrobit. Její cena je proto samozřejmě vyšší než plynu. Plynové tepelné čerpadlo pro pohon kompresoru spaluje primární zdroj energie. Jeho celková efektivita pramení z absence ztrát při výrobě a distribuci elektřiny. Kromě toho má plynové tepelné čerpadlo díky své robustní konstrukci a technologii nízké provozní náklady a nevyžaduje náročnější údržbu. Rozdíl je i v pořizovacích nákladech. Tepelné čerpadlo na plyn může být až o třetinu levnější než jeho elektrický protějšek.

Pro koho je plynové čerpadlo ideální?

Jsou to zejména kancelářské budovy, nákupní střediska, domovy seniorů, nemocnice, školy, průmyslové objekty. Prostě velké budovy. Je to dobrý zdroj tepla, pokud se v místě nachází například už nepoužívaná plynovodní přípojka, která byla postavena pro větší odběr. Typicky to mohou být brownfieldy, kde se developer rozhodl realizovat bytový nebo komerční projekt. Průmysl totiž často odebíral velké množství plynu, zatímco podobný odběr elektřiny tady neexistoval a v těchto odběrných místech není zavedena dostatečně silná elektrická přípojka. Plynové tepelné čerpadlo umí vytvořit vysoký teplotní spád, a proto je vhodnější pro starší budovy. Tepelné čerpadlo dokáže prostory ochladit, takže najde uplatnění například v průmyslových halách pro skladování zboží citlivého na teplotu, jako je čokoláda, kosmetika nebo farmaceutické výrobky. Energetičtí specialisté, kteří zpracovávají projekty dodávek energií pro budovy a hospodaření s nimi, by určitě neměli zapomínat na technologii plynových tepelných čerpadel. V řadě případů zastanou potřebnou práci lépe než jiný způsoby vytápění. Plynová tepelná čerpadla patří rovněž mezi technologie, které splňují požadavky nové evropské směrnice k energetické náročnosti budov. Nemusí je totiž pohánět pouze zemní plyn, ale třeba obnovitelné a bezemisními plyny jako biometan a vodík. Ostatně jako distributor plynu se na jejich příchod dlouhodobě připravujeme.

Jak si stojí plynová tepelná čerpadla výkonově?

V zimním období má plynové tepelné čerpadlo mimořádně vysoký tepelný výkon, a to dokonce i při velmi nízkých venkovních teplotách, kdy mají elektrická tepelná čerpadla výrazně nižší účinnost. Až do –20 °C je jeho účinnost víceméně konstantní. V případě potřeby se dá plynové tepelné čerpadlo zkombinovat s doplňkovým zdrojem tepla (plynový kotel, centrální zásobování teplem).

Výkon plynových čerpadel začíná kolem 35 kW. Jeho efektivitu pak udává parametr COP (Coefficient of Performance, tj. topný faktor). Ten je v případě plynových tepelných čerpadel velmi vysoký – dosahuje až 1,5 COP. To znamená, že na jednu jednotku spotřebovaného plynu generují až 1,5 jednotky tepla.

Proč bych si měl vybrat plynové čerpadlo místo plynového kotle?

Plynový kotel má nadále své místo při vytápění rodinných domů nebo bytů. Například pro byt ve starší zástavbě v historickém centru města není tepelné čerpadlo ideálním zdrojem a kotel je nenahraditelný. Čerpadla jsou vzhledem ke svému vyššímu výkonu vhodnější do větších objektů. Plynové tepelné čerpadlo nabízí řešení dva v jednom – dokáže topit i chladit. Není potom nutné instalovat dvě samostatné jednotky a dokáže přinést teplotní komfort nejen v zimě, ale i v parném létě. Oproti klasickým plynovým kotlům přináší plynové tepelné čerpadlo navíc úsporu provozních nákladů. Servis tepelných čerpadel je náročnější než servis kotlů; s tepelným čerpadlem však lze oproti kotli uspořit na spotřebě až 37 % plynu.

Instalace na regulační stanici Nepřevázka

Máte v GasNetu jako distributor plynu zkušenost s těmito systémy?

Ano. Využíváme je pro předehřev plynu v rámci naší technologie pro regulaci tlaku v distribučních plynovodech. Vítáme hlavně úsporu v objemu spotřebovaného plynu. Počítáme proto s rozšířením plynových tepelných čerpadel na další regulační stanice a letos nainstalujeme dalších 10 plynových tepelných čerpadel. Podařilo se nám tím snížit náklady na plyn o 30 %. Po další optimalizaci počítáme s tím, že se dostaneme v nákladech za plyn až na úsporu 40 %. Tepelné čerpadlo je opravdu velmi čistým zdrojem tepla. Teplo přitom nevyrábí, ale bere si ho ze svého okolí, a takové teplo je plně obnovitelné. Leží všude kolem.

Instalace na regulační stanici Kolová

Plynová tepelná čerpadla na předávací regulační stanici Dobříň

PR/ GasNet, Foto: Archiv GasNet