Možností zapojenia a vyhotovenia tepelného čerpadla je celkovo 12. Presnejšie je to šesť spôsobov odobrenia energie z okolia a každá z nich je kombinovateľná s dvoma základnými schémami technologickej miestnosti.

Cieľom tohto článku je poskytnúť vám základné dôležité rozdiely medzi týmito verziami na jednom mieste. Konkrétny návrh celého riešenia je individuálny pre každú stavbu a navrhneme vám ju osobne na mieru.

Tepelné čerpadlo nie je plynový kotlík, na čo už doplatil nejeden zákazník rôznych firiem, ktoré sa do montáží pustili. Hlavným problémom je komplexnosť profesií. Na jednej strane je to kúrenárska časť. Na strane druhej to je chladiarenský okruh s primárnou stranou zdroja. 

Aj malé prehliadnutie projekčných podkladov končí vypisovaním chybových hlásení stroja – tepelného čerpadla. V drvivej väčšine prípadov je to chyba práve nesprávnej montáže. Venujte preto výberu tej správnej firmy viac času ako výberu značky alebo typu tepelného čerpadla.

Aby sme vás však iba nestrašili, uvedieme tiež základné možnosti inštalácie a zapojenia tepelných čerpadiel.

Tepelné čerpadlo vzduch – voda: vonkajšie prevedenie

Ako už vyplýva z názvu, ide o tepelné čerpadlo odoberajúce teplo okolitému vzduchu a celý stroj (primárna aj sekundárna strana) je umiestnený vonku, teda mimo technickej miestnosti. Neznamená to však, že nepotrebujeme žiadnu technickú miestnosť v dome.

Technickú miestnosť potrebujeme vždy, ale v tomto prípade ušetríme priestor cca 1 m2 oproti ostatným verziám tepelných čerpadiel. Vo vnútri nám zostáva zásobník vykurovacej vody / zásobník teplej vody, elektrický rozvádzač a príslušenstvo vykurovacích okruhov (čerpadlá a rozdeľovače).

Výhody tohto prevedenia sú:

•  – ušetrené miesto v technickej miestnosti,
•  – odbúranie hlučnosti kompresora z interiéru (kompresor a celý chladiaci okruh sa nachádza vonku),
•  – nie je potrebné vákuovanie a napustenie chladivom pri uvedení do prevádzky.

Nevýhody:

•  – možnosť zamrznutia výmenníka vykurovacej vody pri dlhodobom výpadku elektrickej energie
  •  – Medzi technickou miestnosťou a vonkajším strojom priamo prúdi vykurovacia voda, preto je veľmi dôležité dbať na uloženie potrubia v nemrznúcej hĺbke.

Naše odporúčanie

Tento stroj je pre vás najideálnejší, ak chcete úplne využiť obytný priestor v dome.

Tepelné čerpadlo vzduch – voda: vnútorné prevedenie

V tomto prevedení sú rozdiely oproti verzii popísanej vyššie len veľmi malé. Hlavná pointa tohto prevedenia je v tom, že celý stroj tepelného čerpadla je umiestnený v technickej miestnosti a pomocou vzduchotechnickým hadíc sa k nemu privádza alebo odvádza vonkajší vzduch.

Výzor je teda úplne zhodný s vonkajším prevedením. Namiesto výfukových a nasávacích mriežok má ale vyhotovené príruby pre pripojenie vzduchotechnického potrubia.

Výhody:

• – odpadá akýkoľvek problém so zamrznutím pri dlhodobom výpadku elektrickej energie, 
•  – nie je potrebné vákuovanie a napustenie chladivom pri uvedení do prevádzky.

Nevýhody:

•  – hlučnosť kompresora a ventilátorov priamo v technickej miestnosti,
•  – potreba vyviesť vzduchotechnické potrubie na fasádu (priemer potrubia cca 40 cm),
• – priestorovo náročné riešenie.

Naše odporúčanie

Toto vyhotovenie by sme vám odporučili, ak máte dostatočne veľkú technickú miestnosť umiestnenú ideálne v rohu budovy. Rovnako by nemali byť hneď vedľa umiestnené spálne. Ak ale máte problémy s dlhodobými výpadkami elektrickej energie, je to pre vás to správne riešenie.

Tepelné čerpadlo vzduch – voda: splitové (rozdelené) prevedenie

Tento variant kombinuje výhody dvoch predchádzajúcich verzií, a preto je na Slovensku používaný najviac. Ide o rozdelenie stroja do dvoch častí.

•  – vonkajšia jednotka, ktorá obsahuje kompresor, expanzný ventil a ventilátory,
•  – vnútorná jednotka, ktorá obsahuje výmenník chladivo – vykurovacia voda a príslušenstvo regulácie.

Medzi vnútornou a vonkajšou jednotkou prúdi priamo chladivo, teda odpadá akýkoľvek problém so zamrznutím. Dĺžka tohto potrubia je však obmedzená (max 30m) a čím je potrubie dlhšie, tým sa zhoršuje celkový topný faktor COP.

Z priestorového hľadiska je to úsporné riešenie, taktiež hlučnosť vo vnútri je minimálna (len obehové čerpadlá – mierny šum). Jediná nevýhoda je zložitejšie uvedenie do prevádzky. Je potrebná prítomnosť skúseného mechanika na napustenie okruhu chladivom.

Niektoré značky tepelných čerpadiel majú túto činnosť zahrnutú v cene stroja. Odporúčame sa však informovať pri prebratí cenovej ponuky, či je v cene zahrnuté aj uvedenie do prevádzky.

Výhody:

• priestorové usporiadanie,
• nízka hlučnosť v technickej miestnosti,
• bez možnosti zamrznutia pri výpadku elektrickej energie.

Nevýhody:

• zložitejšie uvedenie do prevádzky (potrebný mechanik – chladiar).

Naše odporúčanie

Tento typ tepelného čerpadla je vhodný pre drvivú väčšinu aplikácií. Je ale potrebné dbať na správne umiestnenie vonkajšej jednotky a dĺžku prepojovacích potrubí. Pri prebratí cenovej ponuky sa informujte, či je v cene aj práca spomínaného mechanika. Vonkajšiu jednotku neodporúčame inštalovať na stenu domu, ale na samostatné betónové pätky. Inštaláciou na stenu domu si prenesiete vibrácie kompresora do interiéru.

Tepelné čerpadlo zem – voda s geologickým vrtom

Ako sme už spomínali v článku Ako funguje tepelné čerpadlo, zapojenie tepelného čerpadla zem-voda (soľanka-voda) na geotermálne vrty vyžaduje navŕtanie jedného alebo viacerých vrtov hĺbky 50 až 120 metrov.

Hĺbka vrtu pritom závisí od energetickej výdatnosti „hliny“ v okolí navŕtanej diery. Bežne je potrebných 12 až 18 metrov vrtu pre 1kW tepelného výkonu čerpadla.

Geotermálnym vrtom sa venujú špecializované firmy, ktoré disponujú vrtnou súpravou. Technológia vŕtania a vyplavovania sutiny je buď vyplavovanie vodou, alebo vzduchom. Pri vyplavovaní vodou vzniká bahenný kal. V oboch prípadoch sa však narazí na spodnú vodu, ktorá sa pri vŕtaní ťaží na povrch.

Vyhotovenie vrtu rúrkami robí zvyčajne vŕtacia firma. Z každého vrtu „strčia“ štyri rúrky, ide o zdvojenie výmenníka pre prípad netesnosti na potrubí, aby sa neznehodnotil celý vrt. Všetky prívody a spiatočky z každého z vrtov sú zvedené do šachty s rozdeľovačom. Je to plastová šachta umiestnená na pozemku.

Z tejto šachty je do technickej miestnosti vedený len jeden prívod a jedna spiatočka väčšej dimenzie. Samotný vrt sa môže nachádzať aj pod príjazdovou cestou, rúrky z vrtu nevystupujú na povrch, ale sú v hĺbke cca 50cm vedené k rozdeľovaču (šachte).

Výhody:

•  – stabilný zdroj počas celého roka,
•  – nízke náklady na čerpaciu prácu (prakticky postačuje 60W obehové čerpadlo soľanky, ide o uzavretý cyklus),
•  – možnosť využitia v lete ako zdroj chladu pre pasívne chladenie (natural cooling).

Nevýhody:

•  – najvyššie investičné náklady zo všetkých riešení.

Naše odporúčanie

Toto riešenie odporúčame pre väčšie objekty, kde sa investičný náklad vráti v prevádzkových nákladoch.

Tepelné čerpadlo zem – voda s plošným kolektorom

Riešenie s plošným kolektorom je veľmi podobné ako to s geologickým vrtom. Plošný kolektor tvorí meander zakopaný v zemi na pozemku pri dome. Opäť sa skladá z viacerých slučiek, ktoré sú zakončené v šachte s rozdeľovačom.

Niektorí výrobcovia dodávajú kolektor v podobe roztiahnutej špirály, podľa nášho názoru toto vyhotovenie nerieši problém s potrebnou plochou kolektora.

Veľkosť plochy kolektora sa opäť odvíja od vlastností hliny na pozemku. Čím je zemina mazľavejšia a vlhkejšia, tým má vyššiu výdatnosť. Môžeme povedať, že na približne 1kW výkonu TČ potrebujeme cca 30 m2 pozemku. Na ploche kolektora musíme rátať s neskorším topením ľadu a horšími podmienkami pre rastliny. Odporúčame len trávnaté plochy.

Výhody:

• nižšie investičné náklady oproti geo vrtom, 
• možnosť využitia v lete ako zdroj chladu pre pasívne chladenie (natural cooling).

Nevýhody:

• skoršie vymrazenie zeme oproti geo vrtom pri veľmi chladných zimách.

Naše odporúčanie

Ak nemáte dostupné lacné výkopové práce, rozhodnite sa radšej pre geologický vrt. Plošný kolektor vyžaduje značnú veľkosť pozemku. Preto ho odporúčame len pre prípady, že je táto plocha dostatočná a o niečo predimenzovaná.

Tepelné čerpadlo voda – voda

Toto riešenie sa skladá z dvoch studní: čerpacej a vsakovacej. Vyžaduje sa veľmi silný zdroj podzemnej vody, rádovo 3 litre za sekundu. Čerpaná voda musí obsahovať čo najmenej vodného kameňa. Na východnom Slovensku toto riešenie z prevádzkových dôvodov neodporúčame.

Výhody:

• – lepšie COP oproti geologickým vrtom (čerpaná voda má najstabilnejšiu teplotu, pretože stále priteká a nevymrazuje sa ako vrt).

Nevýhody:

•  – vysoké nároky na elektrickú energiu čerpadla (po započítaní do celkového COP sa stráca výhoda oproti geo vrtom),
•  – zanášanie primárneho výmenníka vodným kameňom (nutný častý servis, rozoberanie a čistenie výmenníka).

Naše odporúčanie

Toto riešenie neodporúčame na východe SR. Jedine v špecializovaných prípadoch priemyselnej prevádzky, určite nie pre rodinné domy.

Viac o zapojení hydraulickej schémy technologickej miestnosti s tepelným čerpadlom sa dočítate v článku Zapojenie tepelného čerpadla – hydraulika.