Vzduchové tepelné čerpadlo a podlahové kúrení nebo radiátory

Produkty teprve připravujeme.

Můžete se ale podívat na ostatní kategorie.

Tepelné čerpadlo a podlahové kúrení nebo radiátory

Jedna z nejčastějších otázek, které řešíme při plánování tepelného čerpadla, zní jednoduše: "Mám doma radiátory, dá se to vůbec s tepelným čerpadlem kombinovat, nebo musím dělat podlahovku?" Odpověď není černobílá. Tepelné čerpadlo dokáže fungovat s oběma systémy, ale s výrazně odlišnou účinností, provozními náklady a někdy i s potřebou úprav topné soustavy. V tomto článku si vysvětlíme, proč na tom vůbec záleží, jaké jsou reálné rozdíly v provozních nákladech a jak se dá bezpečně kombinovat podlahové kúrení s radiátory v jednom domě.

Proč je teplota topné vody klíčová

Tepelné čerpadlo není plynový kotel. Zatímco kondenzační kotel dokáže bez větší ztráty účinnosti ohřát vodu na 70 či 80 °C, tepelné čerpadlo pracuje na úplně jiném principu – odebírá teplo z venkovního vzduchu (nebo z země, u zem-voda řešení) a pomocí kompresoru a chladiva ho „vypumpuje“ na vyšší teplotní hladinu. Čím větší je rozdíl mezi venkovní teplotou a teplotou, na kterou má čerpadlo ohřát topnou vodu, tím více elektrické energie kompresor spotřebuje na jednotku vyrobeného tepla.

Tato účinnost se vyjadřuje takzvaným topným faktorem COP (coefficient of performance) – poměrem mezi vyrobeným teplem a spotřebovanou elektrinou. COP 4,0 znamená, že z 1 kWh elektriny čerpadlo vyrobí 4 kWh tepla. Právě teplota prívodní vody do topné soustavy (ne venkovní teplota, která je dána počasím a nedá se ovlivnit) je jediný parametr systému, který si umíme vybrat už při návrhu – a má obrovský vliv na to, kolik bude provoz čerpadla reálně stát.

Orientačně platí, že s každým stupněm Celsia, o který snížíme požadovanou teplotu prívodní vody, klesne spotřeba elektriny na vytápění přibližně o 2 až 2,5 %. Na první pohled malé číslo se přes celou topnou sezónu změní na stovky kilowatthodin rozdílu.

Typické hodnoty COP podle teploty prívodu

Konkrétní hodnoty se liší model od modelu a závisí i na venkovní teplotě v daném okamžiku, ale jako orientační rámec pro běžné vzduch-voda tepelné čerpadlo střední třídy při venkovní teplotě okolo 2 až 7 °C (typický průměr topné sezóny na Slovensku) se dá počítat s těmito přibližnými hodnotami:

Prívod 35 °C (typické podlahové kúrení) – COP přibližně 4,0 až 4,5
Prívod 45 °C (nízko-teplotní radiátory, větší plochy) – COP přibližně 3,3 až 3,8
Prívod 55 °C (starší radiátory, částečně předimenzované) – COP přibližně 2,6 až 3,0
Prívod 65 °C (původní radiátory dimenzované na kotel, bez úprav) – COP přibližně 2,0 až 2,3

Rozdíl mezi 35 °C a 65 °C tedy znamená přibližně dvojnásobnou spotřebu elektriny na vytopení stejného domu. To je důvod, proč se při každé instalaci tepelného čerpadla doporučuje co nejvíce snížit návrhovou teplotu topné soustavy – a proč je podlahové kúrení přirozeným partnerem tepelného čerpadla.

Podlahové kúrení – proč je „ideální“ partner

Podlahové vytápění funguje na principu velké sálavé plochy s nízkým teplotním rozdílem proti místnosti. Zatímco radiátor má plochu obvykle 1 až 2,5 m² a musí být dostatečně teplý, aby přes tak malou plochu odvedl celý potřebný výkon, podlaha v místnosti má plochu řádově 15 až 25 m². Díky tomu stačí, aby povrch podlahy měl jen o 3 až 5 °C více než vzduch v místnosti, a to znamená, že voda v podlahovém okruhu potřebuje teplotu obvykle jen 28 až 35 °C.

Právě tato nízká teplota prívodu je přesně to prostředí, ve kterém tepelné čerpadlo pracuje nejúčinněji. Proto se v novostavbách téměř vždy navrhuje kombinace tepelné čerpadlo plus podlahové kúrení – nejde o marketingový trend, ale o fyzikální shodu mezi tím, co čerpadlo umí dělat efektivně, a tím, co podlahovka potřebuje.

Další výhodou je ztrvačnost. Podlaha s poterem má velkou tepelnou kapacitu – jednou zahřátá, udržuje teplotu dlouho i po vypnutí čerpadla, což umožňuje tepelnému čerpadlu pracovat v delších, méně přerušovaných cyklech. To snižuje počet startů kompresoru, což je dobré i pro životnost zařízení, i pro stabilitu teploty v místnosti.

Na co si dát pozor při podlahovce s tepelným čerpadlem

Hrúbka a skladba podlahy – příliš hrubá dlažba nebo nevhodný poter mohou zpomalit odvod tepla, je třeba to zohlednit při dimenzování výkonu.
Rozteč rour – hustější rozteč (např. 15 cm místo 25 cm) umožní pracovat s nižší teplotou prívodu při stejném výkonu, což je při tepelném čerpadle žádoucí.
Regulace po místnostech – místní termostaty na jednotlivé okruhy zabrání přehřátí místností, které mají vlastní tepelný zisk (např. z oken na jih).
Nábytek bez nožiček přímo na podlaze – velké plochy nábytku položené přímo na podlaze (např. vestavěné skříně) mohou lokálně omezit odvod tepla, je třeba to zohlednit při návrhu okruhů.

Radiátory s tepelným čerpadlem – kdy to funguje a kdy ne

Většina domů na Slovensku starší výstavby má radiátorové vytápění navržené původně pro plynový nebo tuhopalivový kotel, typicky na teplotní spád 75/65 °C nebo 90/70 °C. Pokud se do takového domu jednoduše nainstaluje tepelné čerpadlo bez jakýchkoli úprav topné soustavy a čerpadlo se nastaví tak, aby dosáhlo původní návrhovou teplotu, výsledkem je fungující, ale výrazně neefektivní systém – s COP kolem 2,0 až 2,3, tedy jen o něco lepší než přímá elektrická spirála.

Dobrá zpráva je, že ve většině případů radiátory nejsou navrženy na maximální mraz po celou sezónu – návrhová teplota (např. -11 °C nebo -15 °C podle lokalizace) se skutečně vyskytuje jen několik dní v roce. Po většinu topné sezóny stačí radiátory nižší teplota, než na kterou byly původně navrženy, protože venku není tak zima, aby potřebovaly plný výkon. Právě proto se dobře nastavené tepelné čerpadlo s ekvitermickou regulací (teplota prívodu se mění podle venkovní teploty) dokáže většinu sezóny pohybovat v rozumnějších teplotách kolem 45 až 50 °C, a jen v nejchladnějších dnech vystoupí vyšší.

Kdy je třeba radiátory zvětšit nebo vyměnit

Ak chceme, aby tepelné čerpadlo bežalo trvalo pri nižšej teplote (napr. 45 °C aj v největším mrazu), původní radiátor navržený na 75 °C jednoduše nebude stačit - při nižším teplotním rozdílu odovzdá méně tepla. Přibližně platí, že snížení teploty prívodu z 75 °C na 45 °C si vyžaduje zvětšení výhřevné plochy radiátoru asi na 2- až 2,3-násobek původní velikosti, aby dodal stejný výkon. V praxi to znamená jednu z těchto možností:

Výměna za větší panelový radiátor nebo radiátor s vyšším počtem článků/rebří (typ 33 místo typu 11, tedy trojitá doska s dvěma řady rebří místo jednoduché dosky).
Přidání dalšího radiátoru do téže místnosti, pokud není místo na větší kus.
Ponechání původních radiátorů a akceptování toho, že čerpadlo bude v nejchladnějších dnech běžet při vyšší teplotě (nižší COP jen po několik týdnů v roce, po zbytek sezóny stále slušná účinnost díky ekvitermické křivce).
Kombinace s bivalentním zdrojem - původní kotol zůstane jako záložní zdroj pro nejchladnější dny, tepelné čerpadlo pokrývá zbytek sezóny.

Která možnost je správná, závisí od rozpočtu, od toho, jak moc je dům zateplený, a od toho, zda majitel plánuje v horizontu pár let i zateplení fasády nebo výměnu oken (po zateplení klesne potřebný výkon i potřebná teplota radiátorů, takže se vyplatí počkat s výměnou radiátorů až po zateplení).

Kombinace podlahovky a radiátorů v jednom domě

Velmi častá situace je dům, kde je přízemí (obývací, kuchyň) zateplené podlahovým křením, ale poschodí (spalny, dětské pokoje) má z různých důvodů radiátory - buď proto, že podlahovku tam původně neplánovali, nebo proto, že na poschodí je nižší konstrukční výška podlahy a nebylo kam vložit skladbu podlahového kření. Dobrá zpráva je, že taková kombinace se dá s tepelným čerpadlem bez problémů realizovat, je však třeba správně navrhnout hydrauliku.

Jak se to technicky řeší

Nejběžnější řešení je rozdělení vytápěcí soustavy na dva samostatné okruhy s odlišnou teplotou:

Přímý (nemíšený) okruh pro podlahové kření - napojený přímo na výstup z tepelného čerpadla, případně přes rozdělovač s obehovým čerpadlem, pracuje s nižší teplotou (např. 32-35 °C).
Zmíšavací okruh pro radiátory - obsahuje vlastní trojcestný nebo čtyřcestný zmíšavací ventil s obehovým čerpadlem, který doplní horkější vodu z hlavního okruhu do potřebné vyšší teploty pro radiátory (např. 45-50 °C), řízený vlastní ekvitermickou křivkou nezávisle od podlahového okruhu.

Díky tomu tepelné čerpadlo vyrábí vodu jen na nejnižší potřebnou teplotu (tu pro podlahovku) a radiátorový okruh si teplotu navýší lokálně jen tam, kde je to potřeba - čerpadlo tedy nemusí kvůli pár radiátorům nahoru zvyšovat teplotu pro celý dům včetně podlahovky dole. Toto řešení si vyžaduje o něco složitější regulaci (dva teplotní senzory, dvě ekvitermické křivky, řídicí jednotka, která to zvládne), ale je to ověřený a běžně používaný princip i u nás.

V většině instalací s kombinovaným systémem se doporučuje i akumulační (vyrovnávací) nádrž mezi tepelným čerpadlem a rozvody. Ta plní dvě funkce: zajišťuje dostatečný objem vody v systému, aby čerpadlo nemuselo příliš často startovat a vypínat (hlavně pokud je nainstalovaný výkon o něco vyšší než momentální potřeba domu), a zároveň odděluje výrobu tepla od její spotřeby, což pomáhá i při odmrzovacích cyklech vnější jednotky v mrazu.

Provozní náklady - konkrétní příklad

Abychom ukázali reálný dopad, uveďme zjednodušený, ale realistický příklad. Představme si rodinný dům s roční potřebou tepla na vytápění 12 000 kWh (běžná hodnota pro středně zateplený dům okolo 120-140 m²). Při COP 4,3 (podlahovka, 35 °C) by spotřeba elektriny na vytápění byla přibližně 2 790 kWh za sezónu. Při COP 2,1 (původní radiátory bez úprav, 65 °C) by stejný dům při stejné potřebě tepla spotřeboval přibližně 5 710 kWh elektriny - tedy více než dvojnásobek.

Při stejné roční potřebě tepla 12 000 kWh spotřebuje dům s původními radiátory bez úprav (COP 2,1) přibližně dvojnásobek elektriny oproti domu s podlahovým kúrením (COP 4,3) - rozdíl téměř 3 000 kWh za jednu vytápěcí sezónu.

Při kombinovaném systému, kde většinu domu vytápí podlahovka a menší část (např. dvě místnosti na poschodí) radiátory s přiměřeně předimenzovanou plochou pracující při 45-50 °C, se reálná průměrná účinnost systému za sezónu obvykle pohybuje někde mezi těmito dvěma extrémními hodnotami, blíže k té lepší - protože většina tepla jde přes efektivnější podlahový okruh.

Tato čísla jsou orientační a slouží pouze k ilustraci principu - přesná spotřeba konkrétního domu závisí na tepelných ztrátech, klimatické oblasti, konkrétního modelu čerpadla a také na způsobu jeho nastavení a regulace. Ačkoliv princip platí univerzálně: čím nižší teplota vytápěcí vody, tím nižší spotřeba elektriny při stejném teple v místnostech.

Jak postupovat, pokud plánujete tepelné čerpadlo do domu s radiátory

Nechejte si udělat tepelnotechnický výpočet - projektant nebo zkušený montér vypočítá skutečné tepelné ztráty domu po místnostech a porovná je s výkonem existujících radiátorů při nižší teplotě.
Identifikujte „problémové“ místnosti - obvykle není potřeba měnit všechny radiátory v domě, jen ty, které jsou už teď na hranici výkonu (rohové místnosti, koupelny, místnosti s velkými okny).
Zvažte částečnou výměnu - místo plošné výměny všech radiátorů se často vyplatí vyměnit jen ty kritické kusy za větší nebo za typ s vyšším výkonem.
Naplánujte regulaci - ekvitermická křivka nastavená na konkrétní dům je stejně důležitá jako samotný hardware; špatně nastavená křivka dokáže pokazit účinnost i jinak dobře navrženého systému.
Zvažte pořadí kroků - pokud plánujete i zateplení nebo výměnu oken, je rozumnější to udělat před nebo současně s instalací čerpadla, ne až po něm, protože tím se sníží potřebný výkon i potřebná teplota.

Běžné chyby, kterým se vyplatí vyhnout

Ponechání původní ekvitermické křivky „na maximum“ jen proto, aby bylo v domě „určitě teplé“ - toto je nejčastější důvod zbytečně vysoké spotřeby po instalaci čerpadla.
Podceňování hydraulického vyregulování - pokud některé radiátory dostávají příliš mnoho a jiné příliš málo vody, systém jako celek potřebuje vyšší teplotu, než by jinak stačilo.
Příliš malá akumulační nádrž nebo žádná při systému s více okruhy - vede k častému cyklování kompresoru a zbytečnému opotřebení.
Zapomenutí na chlazení v létě - pokud má čerpadlo i funkci chlazení, podlahové kúrení se dá využít i na mírné chlazení, radiátory na to nejsou vhodné, je třeba to zohlednit už při návrhu, pokud se zajímáte o tuto funkci.

Časté otázky

Dá se tepelné čerpadlo připojit přímo na staré litinové radiátory?

Ano, technicky ano - staré litinové radiátory mají obvykle větší výhřevnou plochu než moderní panelové radiátory stejné „velikosti“, takže někdy překvapivě dobře snesou i nižší teplotu přívodu. Vždy je ale potřeba ověřit výpočtem, zda při zvolené nižší teplotě (např. 50 °C) pokryjí tepelnou ztrátu dané místnosti při návrhové venkovní teplotě.

Oplatí se měnit všechny radiátory v domě najednou?

Nevždy. Často stačí vyměnit jen ty radiátory, které jsou už teď podimenzované nebo jsou v místnostech s vyšší tepelnou ztrátou. Zbytek radiátorů může zůstat a systém se nastaví tak, aby v nejchladnějších dnech pracoval při o něco vyšší teplotě jen dočasně.

Je podlahové kúrení vždy lepší než radiátory pro tepelné čerpadlo?

Z hlediska účinnosti ano - nižší teplota přívodu znamená vyšší COP. Podlahové kúrení však není vhodné nebo možné všude (např. rekonstrukce bez zvedání podlah, místnosti s nízkou konstrukční výškou), a v takovém případě je rozumnou alternativou dobře navržený nízkoteplotní radiátorový systém.

Jak moc klesne účinnost, pokud nechám původní radiátory bez úprav?

Orientačně, pokud čerpadlo musí trvale dosahovat teplotu okolo 65 °C místo 35-45 °C, může se vytápěcí faktor snížit přibližně na polovinu oproti podlahovému kúrení - tedy dvojnásobná spotřeba elektriny na stejné teplo. Reálný dopad závisí na tom, kolik dní v roce je skutečně potřeba tak vysoká teplota.

Dá se v jednom domě kombinovat podlahovka na přízemí a radiátory na poschodí?

Ano, je to běžné řešení. Vyžaduje si dva samostatné okruhy s odlišnou teplotou - přímý nízkoteplotní okruh pro podlahovku a změšovací okruh se vlastním ventilem pro radiátory, řízené nezávislými ekvitermickými křivkami.

Ovlivňuje typ radiátoru (panelový vs. článkový) účinnost tepelného čerpadla?

Ano, nepřímo. Radiátor s větší výhřevnou plochou (více panelů, více článků, větší rozměr) dokáže odvést stejný výkon při nižší teplotě vody. Proto se při přechodu na tepelné čerpadlo často doporučuje radiátor typu 33 (dvě desky s dvěma řadami článků) místo původního typu 11 (jedna hladká deska), i při zachování stejných rozměrů.

Související témata

Celý sortiment tepelných čerpadel najdete v kategorii Tepelná čerpadla.

Máte otázku k této tématu?

Nevíte se rozhodnout nebo řešíte konkrétní situaci ve své domácnosti - kombinaci podlahovky a radiátorů, staré radiátory a tepelné čerpadlo? Napište nám - rádi poradíme.