Chlazení tepelným čerpadlem

Tepelné čerpadlo si většina lidí spojuje především s vytápěním domu a ohřevem teplé vody. Moderní tepelná čerpadla ale nemusí pouze topit. Některé systémy dokážou v létě také chladit interiér.

To může být zajímavá alternativa ke klasické klimatizaci, zejména u novostaveb a domů s podlahovým vytápěním. Ne vždy však tepelné čerpadlo dokáže klimatizaci plnohodnotně nahradit.

Rozhoduje především typ tepelného čerpadla, způsob distribuce chladu, konstrukce domu, požadovaná teplota a vlhkost a také to, jak intenzivní chlazení od systému očekáváte.

Může tepelné čerpadlo opravdu chladit?

Ano, některá tepelná čerpadla mohou kromě vytápění také aktivně chladit.

Princip je podobný jako u klimatizace. Tepelné čerpadlo při chlazení odebírá teplo z vnitřního prostoru a odvádí ho ven.

U reverzibilního systému se v létě změní směr přenosu tepla. Zařízení tedy místo dodávání tepla do domu teplo z domu odvádí.

Zjednodušeně:

V zimě: tepelné čerpadlo získává teplo z venkovního prostředí a předává ho do domu.

V létě: tepelné čerpadlo odebírá teplo z domu a odvádí ho ven.

Ne každé tepelné čerpadlo však tuto funkci umožňuje. Pokud o chlazení uvažujete už při výběru technologie, je proto potřeba tuto funkci řešit přímo s návrhem celého systému.

Jak funguje chlazení tepelným čerpadlem?

Existují dva základní způsoby, jak lze chlad z tepelného čerpadla v budově distribuovat:

• vodním systémem, například prostřednictvím podlahového, stěnového nebo stropního systému,
• vzduchem, například pomocí fan-coilů či jiných vnitřních jednotek.

Konkrétní řešení má zásadní vliv na výsledný komfort.

Chlazení podlahou

Pokud je dům vybaven teplovodním podlahovým vytápěním a systém je pro chlazení navržen, lze stejnou soustavu v létě využít také k ochlazování místností.

Výhodou je, že není potřeba instalovat klasické nástěnné klimatizační jednotky.

Chladná voda cirkuluje v potrubí uloženém v podlaze a ochlazuje konstrukci i okolní prostor.

Tento způsob je ale potřeba navrhnout s ohledem na rosný bod.

Pokud by povrch podlahy byl příliš studený vzhledem k aktuální teplotě a vlhkosti vzduchu, mohla by na něm začít kondenzovat vzdušná vlhkost.

Proto se teplota chladicí vody u sálavých systémů musí řídit podle podmínek v interiéru.

Chlazení stropem nebo stěnou

Podobně lze chlad distribuovat také pomocí stropních nebo stěnových systémů.

U stropního chlazení může být výhodou větší plocha, která umožňuje předávat chlad do místnosti bez výrazného proudění vzduchu.

Stejně jako u podlahového chlazení je však nutné hlídat kondenzaci a správně řídit teplotu chladicí vody.

Chlazení pomocí fan-coilů

Další možností jsou fan-coily – vnitřní jednotky, které předávají chlad do vzduchu pomocí ventilátoru.

Tento způsob se z hlediska principu více podobá klasické klimatizaci.

Výhodou je rychlejší reakce systému a možnost intenzivnějšího chlazení. Fan-coil může zároveň podle typu systému pomoci s odvlhčováním vzduchu.

Právě schopnost aktivně pracovat s vlhkostí je důležitý rozdíl oproti samotnému sálavému chlazení.

Může podlahové vytápění v létě také chladit?

Ano, pokud je celý systém pro chlazení navržen a příslušné tepelné čerpadlo tuto funkci podporuje.

Podlahové chlazení ale funguje jinak než klasická klimatizace.

Nečekejte okamžité ochlazení místnosti například o několik stupňů během krátké doby. Podlahový systém pracuje především sálavým způsobem a reaguje pomaleji.

Jeho velkou výhodou je naopak rovnoměrné ochlazování bez výrazného proudění vzduchu.

Pro dobře izolovaný dům může být tento způsob velmi příjemný, protože pomáhá udržovat stabilní vnitřní teplotu během horkých dnů.

Nahradí tepelné čerpadlo klimatizaci?

V některých domech ano, ale záleží na způsobu chlazení a očekáváních uživatele.

Pokud chcete pouze udržovat příjemnou teplotu v dobře izolovaném domě, může být například podlahové nebo stropní chlazení velmi zajímavým řešením.

Pokud ale očekáváte rychlé a výrazné ochlazení konkrétní místnosti, klasická klimatizace nebo systém s fan-coily může být vhodnější.

Hlavní rozdíl je v rychlosti a způsobu předávání chladu.

Tabulka je zjednodušené srovnání principů. Konkrétní vlastnosti závisí na použité technologii a návrhu systému.

Jaký je rozdíl mezi chlazením a klimatizací?

Slovo „klimatizace“ se běžně používá pro zařízení, které dokáže upravovat teplotu vzduchu a současně může ovlivňovat jeho vlhkost.

U sálavého chlazení pomocí podlahy, stěny nebo stropu se pracuje především s teplotou povrchů a tepelnou bilancí místnosti.

Systém tedy může místnost ochlazovat, ale sám o sobě neřeší vlhkost vzduchu stejným způsobem jako klasická klimatizační jednotka.

To je důležité především během velmi teplých a vlhkých letních dnů.

Proč je při chlazení důležitá vlhkost?

Při ochlazování povrchu existuje hranice, pod kterou by jeho teplota neměla klesnout.

Touto hranicí je takzvaný rosný bod.

Pokud je například v místnosti vysoká relativní vlhkost a povrch je příliš studený, může se na něm začít srážet voda.

U podlahového, stěnového nebo stropního chlazení proto není možné jednoduše nastavit co nejnižší teplotu vody.

Systém musí teplotu chladicí vody přizpůsobovat podmínkám v interiéru.

To je jeden z důvodů, proč se při návrhu moderního systému řeší také měření teploty a vlhkosti a odpovídající regulace.

Aktivní a pasivní chlazení tepelným čerpadlem

U tepelných čerpadel se můžeme setkat také s pojmy aktivní a pasivní chlazení.

Aktivní chlazení

Tepelné čerpadlo využívá kompresor a aktivně mění směr přenosu tepla.

Principem se tedy blíží klasickému chladicímu zařízení.

Pasivní chlazení

U některých systémů lze využít nízkou teplotu okolního zdroje bez nutnosti intenzivního provozu kompresoru.

Typickým příkladem může být některé řešení se zemním zdrojem, kde je možné využívat teplotu zeminy nebo vrtu.

Možnosti pasivního chlazení jsou ale výrazně závislé na konkrétním typu tepelného čerpadla a zdroje tepla.

Proto je potřeba vždy posuzovat konkrétní technologii, nikoliv pouze označení „tepelné čerpadlo“.

Jaké jsou výhody chlazení tepelným čerpadlem?

Pokud je systém správně navržen, může mít chlazení pomocí tepelného čerpadla několik výhod.

Jeden systém pro vytápění i chlazení

Nemusíte mít samostatný zdroj vytápění a samostatnou technologii pro chlazení.

Jeden systém může během roku zajišťovat oba režimy.

Využití stávajícího podlahového systému

Pokud máte vhodně navržené teplovodní podlahové vytápění, může být možné jeho využití také pro letní chlazení.

Rovnoměrný tepelný komfort

Sálavé chlazení nemá stejný charakter jako proud studeného vzduchu z klimatizace.

Pro řadu lidí je příjemné právě to, že v místnosti nevzniká výrazný průvan.

Možnost propojení s fotovoltaikou

V létě má fotovoltaická elektrárna zpravidla vysokou výrobu elektřiny a současně může růst potřeba chlazení.

To vytváří zajímavou časovou souvislost mezi výrobou FVE a spotřebou systému chlazení.

Při vhodném návrhu tak může část elektřiny potřebné pro chlazení pocházet přímo z vlastní výroby.

Kdy je lepší klasická klimatizace?

Tepelné čerpadlo nemusí být ideální volbou pro každou situaci.

Klasická klimatizace může být vhodnější například tehdy, když:

• potřebujete rychle ochladit konkrétní místnost,
• chcete současně výrazně odvlhčovat vzduch,
• máte dům bez vhodného vodního rozvodu chlazení,
• chcete individuálně nastavovat teplotu v jednotlivých místnostech,
• potřebujete vysoký chladicí výkon během krátké doby.

Klimatizace má v tomto ohledu jednu zásadní výhodu: pracuje přímo se vzduchem v místnosti a dokáže na změnu teploty reagovat rychle.

Kdy může tepelné čerpadlo klimatizaci nahradit?

Velmi dobře může fungovat například v novostavbě nebo modernizovaném rodinném domě s:

• kvalitním zateplením,
• dobře řešenou ochranou proti letnímu přehřívání,
• vhodným podlahovým nebo stropním systémem,
• tepelným čerpadlem podporujícím chlazení,
• správně navrženou regulací,
• rozumnými tepelnými zisky ze slunce a spotřebičů.

V takovém případě může být potřeba aktivního chlazení relativně nízká a sálavé chlazení může zajistit příjemné prostředí bez nutnosti instalovat klasické klimatizační jednotky.

Důležitá je ale také stínicí technika.

Venkovní žaluzie, rolety nebo jiné prvky ochrany před sluncem mohou v létě výrazně snížit množství tepla, které se do domu dostane. Je proto často efektivnější nejprve omezit přehřívání budovy a teprve následně řešit potřebný chladicí výkon.

Co když mám starší dům?

U staršího domu je potřeba situaci posoudit individuálně.

Pokud objekt v létě rychle akumuluje teplo, samotné podlahové chlazení nemusí mít dostatečný výkon pro dosažení požadovaného komfortu.

Význam může mít například:

• zateplení,
• kvalitnější okna,
• venkovní stínění,
• omezení solárních zisků,
• úprava otopné soustavy,
• doplnění vhodných chladicích jednotek.

Proto není správné říct, že „tepelné čerpadlo nahradí klimatizaci v každém domě“.

Rozhoduje celkový návrh budovy a technologie.

Má chlazení tepelným čerpadlem smysl s fotovoltaikou?

Ano, právě tato kombinace může být velmi zajímavá.

Fotovoltaická elektrárna má v letních měsících obecně vysokou výrobu elektřiny. Současně může být právě v tomto období nejvyšší potřeba chlazení.

Spotřeba elektřiny proto může částečně probíhat ve stejnou dobu, kdy fotovoltaika vyrábí.

To je výhodné z hlediska využití vlastní vyrobené elektřiny.

Pokud je navíc systém vybaven inteligentním řízením, lze podle možností technologie optimalizovat například provoz chlazení, ohřev vody a další spotřebu domu podle aktuální výroby FVE.

Na co myslet při návrhu chlazení tepelným čerpadlem?

Pokud chcete využívat tepelné čerpadlo také pro chlazení, je dobré tuto skutečnost říct projektantovi už na začátku.

Následně je potřeba posoudit:

Typ tepelného čerpadla
Ne každé zařízení podporuje chlazení stejným způsobem.

Způsob distribuce chladu
Podlaha, strop, stěna nebo fan-coil mají rozdílné vlastnosti.

Tepelnou zátěž domu
Je potřeba vědět, kolik tepla se v létě do jednotlivých prostor dostává.

Vlhkost v interiéru
U sálavého chlazení je zásadní ochrana proti kondenzaci.

Regulaci
Systém musí umět správně reagovat na aktuální teplotní a vlhkostní podmínky.

Stínění a konstrukci budovy
Dobře navržené stínění může výrazně snížit potřebu aktivního chlazení.

Požadovaný komfort
Je rozdíl mezi požadavkem na mírné letní temperování a požadavkem na rychlé ochlazení místnosti.

Chlazení tepelným čerpadlem není jen „klimatizace bez jednotky“

Největší chyba je porovnávat obě technologie pouze podle toho, která dokáže více snížit teplotu.

Každá má trochu jinou úlohu.

Klimatizace je velmi rychlá, pracuje se vzduchem a může současně odvlhčovat.

Sálavé chlazení je pomalejší, pracuje s konstrukcí budovy a při správném návrhu poskytuje velmi rovnoměrný tepelný komfort bez výrazného proudění vzduchu.

Pro moderní, dobře izolovaný dům proto může být sálavé chlazení velmi elegantním řešením.

Naopak v objektu s vysokou tepelnou zátěží nebo požadavkem na rychlé ochlazení může být vhodnější kombinace tepelného čerpadla s fan-coily nebo samostatnou klimatizací.

Vyplatí se řešit chlazení už při stavbě nebo rekonstrukci?

Ano. Čím dříve se chlazení začne řešit, tím více možností máte.

U novostavby lze například navrhnout podlahové, stropní nebo stěnové systémy tak, aby byly připravené nejen pro vytápění, ale také pro chlazení.

Lze současně řešit regulaci, čidla vlhkosti, stínění, tepelnou izolaci i fotovoltaiku.

Při rekonstrukci je možností méně, ale i zde může dávat smysl posoudit stávající otopnou soustavu a zjistit, zda ji lze pro chlazení využít.

Shrnutí: může tepelné čerpadlo nahradit klimatizaci?

Ano, ale ne vždy.

Tepelné čerpadlo může v kombinaci s vhodným distribučním systémem zajistit velmi příjemné chlazení domu. U dobře izolovaných novostaveb může být například podlahové nebo stropní chlazení zajímavou alternativou ke klasické klimatizaci.

Pokud ale potřebujete rychlé ochlazení vzduchu, intenzivní odvlhčování nebo individuální regulaci jednotlivých místností, může být vhodnější klimatizace nebo systém s fan-coily.

Nejlepší řešení proto není univerzální. Musí vycházet z konkrétního domu, jeho tepelné zátěže, otopné soustavy a požadavků na komfort.

V E-Sea se zabýváme návrhem a realizací tepelných čerpadel, fotovoltaických elektráren, podlahového vytápění i dalších energetických technologií. Díky tomu můžeme jednotlivé systémy navrhnout tak, aby spolu během celého roku správně fungovaly – v zimě pro vytápění a v létě podle možností systému také pro chlazení.

Pokud o tepelném čerpadle teprve uvažujete, je vhodné řešit možnost chlazení už při jeho návrhu. Dodatečné úpravy totiž nemusí být vždy jednoduché nebo ekonomicky výhodné.

Nejčastější otázky k chlazení tepelným čerpadlem

Umí tepelné čerpadlo chladit?

Ano. Některá tepelná čerpadla umožňují také chlazení. Konkrétní možnosti závisí na typu zařízení a způsobu, jakým je teplo a chlad distribuován v budově.

Může tepelné čerpadlo nahradit klimatizaci?

V některých domech ano. Záleží především na požadovaném chladicím výkonu, způsobu distribuce chladu, tepelné izolaci domu a požadavcích na odvlhčování vzduchu.

Může podlahové topení v létě chladit?

Ano, pokud je podlahový systém pro chlazení vhodně navržen a tepelné čerpadlo tuto funkci podporuje. Je nutné hlídat teplotu povrchu a riziko kondenzace.

Je chlazení podlahou stejné jako klimatizace?

Ne. Podlahové chlazení ochlazuje místnost především sáláním a prací s teplotou konstrukce. Klimatizace ochlazuje vzduch a obvykle umožňuje také jeho odvlhčování.

Je chlazení tepelným čerpadlem levnější než klimatizace?

Nelze to obecně říct. Záleží na typu systému, jeho účinnosti, velikosti chlazeného prostoru, způsobu regulace a ceně elektřiny. Při porovnání je potřeba posuzovat celý systém, nejen spotřebu samotného zařízení.

Pomůže při chlazení fotovoltaika?

Ano. V letních měsících bývá výroba fotovoltaiky vysoká a současně může růst potřeba chlazení. Při vhodném návrhu tak lze část elektřiny potřebné pro chlazení využít přímo z vlastní výroby FVE.

Je potřeba při podlahovém chlazení řešit vlhkost?

Ano. Pokud je povrchová teplota příliš nízká vzhledem k teplotě a vlhkosti vzduchu, může dojít ke kondenzaci. Proto musí být systém správně navržen a regulován.