Index kapitol

6.    Zdroje tepla pro vytápění

V našich klimatických podmínkách potřebujeme ve všech typech domů nějaké vytápění. Čím je dům lépe izolovaný, tím menší výkon může toto vytápěcí zařízení mít. Je sice možné navrhnout a postavit tzv. pasivní dům, kde veškerou potřebu tepla na vytápění dodává Slunce a obyvatelé domu, zatím je to obvykle ekonomicky nevýhodné.

Vytápěcí systémy lze dělit podle různých kritérií. Zde se spokojíme s rozdělením podle umístění vytápěcího zařízení a podle používaného zdroje energie.

Vytápění může být lokálními topidly (ty jsou umístěny přímo ve vytápěných místnostech) a nebo ústředním vytápěním, kde je jediné topidlo (kotel) a teplo je do jednotlivých místností rozváděno vhodným médiem (zpravidla voda, někde vzduch).

Topit lze:

• elektřinou
• zemním plynem
• propanem
• topným olejem
• uhlím
• koksem
• dálkovým teplem (CZT)
• polenovým dřevem nebo briketami
• dřevěnými peletkami
• jinou biomasou
• tepelným čerpadlem
• kogenerační jednotkou

6.1.        Elektrické vytápění

Elektrická energie je dostupná prakticky všude, dá se snadno rozvádět do jednotlivých místností a velmi snadno, s téměř 100% účinností, se dá přeměnit na teplo. Elektrické topné systémy mohou proto být lokální (pro každou místnost zvlášť), malé, levné a snadno regulovatelné. Zásadní nevýhodou elektřiny je ovšem její relativně vysoká cena. Důvodem je drahé výrobní zařízení a malá účinnost výroby z hlediska spotřeby primárního paliva (v tepelné elektrárně se přibližně 1/3 energie obsažené v palivu přemění na elektřinu, zbytek odchází neužitečně do chladicích věží). Topení elektřinou by tedy mělo být vyhrazeno jen pro ty domy, které mají malé tepelné ztráty nebo v nich nelze použít jiný, výhodnější zdroj energie.

Elektřina se nedá jednoduše skladovat (prakticky jen pomocí přečerpávacích elektráren), elektrická síť funguje tak, že se v každém okamžiku musí rovnat výkon elektráren příkonu momentálně zapojených spotřebičů. V určitých časových intervalech dne je spotřeba větší (ranní a večerní špičky), v noci zase podstatně klesá. Rozvodné společnosti proto prodávají mimošpičkovou elektřinu ("noční proud") za nižší cenu a využívají dálkové zapínání a vypínání elektrického vytápění jako poměrně účinný nástroj řízení spotřeby.

Kromě ceny za kWh se platí ještě stálý měsíční plat, jehož výše je odvozena od velikosti instalovaného jističe (čím větší jistič, tím vyšší cena). Jaký maximální elektrický výkon můžeme ze sítě odebírat vypočteme tak, že vynásobíme údaj o max. proudu jističe průměrnou hodnotou napětí v síti (230 V). Pokud tedy máme 16 A jistič, pak můžeme odebírat výkon maximálně 16 x 230 = 3 680 W = 3,7 kW. Pokud máme osazený třífázový jistič, zjistíme příkon vydělením hodnoty jističe koeficientem 1,52. Pro 3 x 16 A je výkon 16/1,52 = 10,5 kW.

jednofázové připojení			třífázové připojení
jistič	max. příkon		jistič	max. příkon
1 x 10 A	2,2	kW	3 x 10 A	6,6	kW
1 x 16 A	3,5	kW	3 x 16 A	10,5	kW
1 x 20 A	4,4	kW	3 x 20 A	13,2	kW
1 x 25 A	5,5	kW	3 x 25 A	16,5	kW
1 x 32 A	7	kW	3 x 32 A	21,1	kW
1 x 40 A	8,7	kW	3 x 40 A	26,3	kW
1 x 50 A	10,9	kW	3 x 50 A	32,9	kW
			3 x 63 A	41,5	kW
			3 x 80 A	52,7	kW
			3 x 100 A	65,8	kW
			3 x 125 A	82,3	kW
			3 x 160 A	105,3	kW

Tabulka 13: Maximální příkon podle velikosti jističe.

Od roku 2005 mohou domácnosti odebírat elektřinu od regionálního distributora. Ceny lze zjistit na jejich stránkách, někdy se zde nabízí i nástroj pro výběr optimální sazby.

oblast	společnost	www stránky
Praha	Pražská energetika, a.s.	http://www.pre.cz/domacnosti/produkty-a-ceny.html
Jižní Čechy, Jižní Morava, Vysočina	E.ON Energie, a.s.	http://www.eon.cz
Severní Čechy, Západní Čechy, Střední Čechy, Východní Čechy, Severní Morava	ČEZ, a.s.	http://www.cez.cz

Tabulka 14: Odkazy na ceníky jednotlivých dodavatelů elektřiny.

Od roku 2006 si i domácnosti budou moci libovolně vybrat, od koho elektřinu nakoupí. Distribuci pro ně bude i nadále zajišťovat územně příslušná společnost, jinak to ani není možné. Pravděpodobně však většina zákazníků bude nakupovat nadále od stejné společnosti jako doposud, tedy od distributora.

Cena se pak bude skládat ze tří hlavních položek, které se dále člení:

• cena silové elektřiny (dodavatele lze zvolit)
  • a. cena za dodávku ve vysokém tarifu [Kč/kWh]
  • b. cena za dodávku v nízkém tarifu [Kč/kWh]
  • c. poplatky za připojení (měsíčně za odběrné místo).
• cena za distribuci elektřiny (podle územně příslušného distributora)
  • a. cena za distribuci el. ve vysokém tarifu [Kč/kWh]
  • b. cena za distribuci el. v nízkém tarifu [Kč/kWh]
  • c. stálé platby dle velikosti jističe / poplatky za kapacitu (měsíčně za odběrné místo).
  • d. platby za systémové a další služby dle cenového výměru Energetického regulačního úřadu
• DPH (19%)

6.1.1.        Přímotopné vytápění

Vytápěcí zařízení je zapojeno po dobu minimálně 20 hod za den a pomocí dálkového ovládání je vypínáno na max. 2 hod denně. V tomto případě lze vytápět elektrickými konvektory, sálavými panely, podlahovým vytápěním či elektrokotlem, není třeba teplo akumulovat (pokud je dům dobře izolován stačí přirozená akumulace do stěn a podlah). Investice do vytápěcího zařízení je relativně malá, ale cena za 1 kWh a měsíční stálý plat jsou relativně vyšší. Důležité je, že ostatní spotřebiče v domácnosti (osvětlení, pračka atd.) odebírají po dobu 20 hodin denně levnější elektřinu. To zlevňuje provoz.

6.1.2.        Akumulační vytápění

Vytápěcí zařízení je zapnuto minimálně po 8 hodin denně, zpravidla ve dvou časových intervalech. Takto se využívá té nejlevnější elektřiny (cena 1 kWh je přibližně 1,40 Kč). Získané teplo se ovšem musí vhodným způsobem akumulovat, aby zajistilo vytápění po zbývajících 16 hodin (buď se používají akumulační nádrže s vodou nebo akumulační kamna s keramickou tepelně - akumulační hmotou). Investiční náklady jsou vyšší než u přímotopného vytápění.

6.1.3.        Hybridní vytápění

Jde o kombinaci předchozích způsobů, kdy základ je akumulační vytápění doplněné pro dobu nejnižších venkovních teplot přímotopným vytápěním. Zpravidla využívají sazby s 16ti hodinovou dobou trvání nízkého tarifu. V praxi se využívají málo pro nevýhodnost sazby.

6.2.        Zdroje tepla pro elektrické vytápění

6.2.1.        Lokální topidla přímotopná

Konvektory jsou jednoduchá elektrická topná tělesa k upevnění na stěnu, která odevzdávají teplo do vzduchu převážně konvekcí (někdy jsou opatřena i ventilátorem). Teplota v místnosti se snadno reguluje a často bývá konvektor opatřen i nějakým způsobem časové regulace (pro noční pokles teploty apod.). Používá se přímotopná sazba s dobou trvání nízkého tarifu 20 hodin (D 45).

Obrázek 58: Konvektor Dimplex PLX. Zdroj: http://www.termokomfort.cz/

Sálavé panely předávají teplo převážně radiací (sáláním). Výhodou tohoto způsobu vytápění je možnost umístit sálavé panely na strop a také to, že sálavé teplo kompenzuje případnou nižší teplotu stěn a oken. Panely mají malou tepelnou setrvačnost a umožní rychlý zátop (např. http://www.sefen.cz/1_topeni/salave/salave.html). Používá se sazba D 45.

Topné kabely se používají pro podlahové vytápění a ukládají se zpravidla do betonové, zespodu tepelně izolované podlahy. Toto vytápění vydává teplo převážně radiací, nejteplejší je podlaha místnosti. Vzhledem k poměrně velké tepelné kapacitě betonové podlahy je regulace výkonu obtížnější a tento způsob vytápění není moc vhodný do místností, kde se dají očekávat značné a nenadálé tepelné zisky (například sluneční záření z velkých jižních oken). Díky tepelné setrvačnosti je možno v některých případech využít sazby s 16-ti hodinovou dobou trvání nízkého tarifu (D 34 nebo D 35). Ne vždy se kabely pokládají do betonu, existují i systémy, které mají relativně malou tepelnou setrvačnost a podobají se tak systémům s topnou fólií.

Topné fólie jsou vyrobeny z materiálu o velkém odporu, s výkony kolem 60 W/m², které se umisťují do stropu nebo pod sádrokartonové desky na stěny. Výhodou je opět přenos tepla radiací, rovnoměrné rozložení teploty a snadná a rychlá regulace (malá tepelná setrvačnost). Používá se sazba D 45. Viz např. http://www.fenixgroup.cz/pages/cs/jen-slunce-umi-lepe.

Infrazářiče přenášejí teplo téměř výlučně radiací, mají malé rozměry a používají se převážně do koupelen nebo jako pomocné vytápění. Dnes jsou oblíbené halogenové zářiče.

Obrázek 59: Infrazářič ETA. Zdroj: http://www.eta.cz/.

Teplovzdušná topidla - předávají teplo výlučně konvekcí, mají malé rozměry a používají se tam, kde potřebujeme rychle ohřát vzduch.

6.2.2.        Lokální topidla akumulační

Akumulační kamna jsou elektrická topná tělesa umístěna v keramické akumulační hmotě a jejich příkon je zvolen tak, že se za 8 hodin nahřejí na maximální teplotu. Akumulované teplo se potom podle potřeby odčerpává pomocí ventilátoru prohánějícího vzduch z místnosti skrz vyhřátou akumulační hmotu. Nevýhodou tohoto topidla je relativně velká hmotnost a rozměry. Používá se sazba D25 nebo D26. Hybridní akumulační kamna mají i přímotopnou část a mohou tedy mít o něco menší rozměry. Používá se u nich sazba D 34 nebo D 35.

Obrázek 60: Hybridní akumulační kamna. Zdroj: http://www.termokomfort.cz/kamna_2.php.

6.2.3.        Ústřední elektrické vytápění

Elektrokotel - jde vlastně o elektrickou topnou vložku, která je spolu s termostatem a oběhovým čerpadlem umístěna v malé kompaktní jednotce a zapojena do rozvodu ústředního vytápění. Používá se ve spojení se sazbou D45. Použití elektrokotle je výhodné tam, kde je již instalováno ústřední vytápění a kde elektrokotel nahradil např. kotel na uhlí, nebo tam, kde chceme používat ještě další zdroj tepla (kotel na uhlí nebo dřevo, tepelné čerpadlo, solární kolektory a pod.). Někdy se elektrická topná vložka montuje přímo do kotle na dřevo, tím se systém zjednoduší a zlevní ovšem za cenu určitého zvýšení tepelných ztrát.

Nevýhodou oproti lokálním přímotopným topidlům jsou určité tepelné ztráty do nevytápěného prostoru (sklep).

Obrázek 61: Kombinovaný kotel AM Elektro. Zdroj: http://www.agromechanika.cz/index.htm.

Akumulační nádrže - zde se využívá nejlevnějšího elektrického tarifu D26 (D25) a teplo se akumuluje do nádrží s vodou zapojených do okruhu ústředního vytápění. Výhodou je nízká cena za kWh a možnost připojit další zdroj tepla, který využije možnost akumulace tepla do nádrží (kotel na dřevo, solární kolektory). Kombinace elektřina - dřevo - solární energie ve spojení s akumulační nádrží je velmi univerzální vytápěcí systém s levným provozem.

Při dimenzování akumulačních nádrží může hrát zásadní roli dostupnost sazby, resp. doby nízkého tarifu. Při dobíjení pouze 8 hodin denně musí být nádrže dvojnásobné oproti případu, že nádrž lze dobíjet 16 hodin denně. Podobně je potřeba menší jistič.

Obrázek 62: Schéma zapojení akumulační nádrže SOLARTANK pro ohřev TV a vytápění. Zdroj: http://www.solarpower.cz/cz/index.htm.

6.3.        Plynové vytápění

Zemní plyn je v současnosti velmi oblíbený zdroj energie pro vytápění a díky rozsáhlé plynofikaci v nedávné minulosti je dostupný prakticky ve všech větších městech a v mnoha vesnicích. Výhodou zemního plynu je dobrá účinnost spalování, snadná regulace výkonu a minimální produkce škodlivých emisí. Zemní plyn je také poměrně perspektivní fosilní palivo, protože má nejmenší emise CO₂ na kWh tepla a ložiska zemního plynu vydrží déle než ložiska ropy. Teplo ze zemního plynu je o trochu levnější než teplo z nejlevnější sazby pro elektřinu (viz výpočetní tabulka na serveru http://www.ekowatt.cz/cz/spoctete-si-sami).

Prakticky všechny spotřebiče na zemní plyn se dají používat i na zkapalněný propan nebo směs propan-butan pokud se vymění trysky respektive hořák. Základní nevýhodou propanu a butanu je podstatně vyšší cena a nutnost používat tlakovou zásobní nádrž.

6.3.1.        Lokální plynové vytápění

Plyn se dá rozvést do jednotlivých místností skoro stejně snadno jako elektřina, problém je spíše s odvodem spalin. Na trhu nicméně existuje určitá nabídka plynových topidel pro vytápění jednotlivých místností. Odvod spalin a přívod vzduchu se obvykle řeší skrz obvodovou stěnu a topidlo se umisťuje pod okno, nebo se spaliny odvádí do komína podobně jako u klasických kamen na tuhá paliva. Při použití plynového spotřebiče s odvodem spalin do komína musí být komín vyvložkován (zpravidla nerezovými trubkami, v nedávné minulosti se ještě používaly hliníkové) a okna v místnosti nesmí být zatěsněná, nebo musí být vytvořen zvláštní přívod vzduchu. Často v této souvislosti požadovaný minimální objem místnosti postrádá u místností s kvalitně zatěsněnými okny a dveřmi smysl.

Lokální plynová topidla vyrábí např. firma KARMA Český Brod. Plynová topidla řady BETA mají vyveden odtah spalin přes zeď. Tam kde nelze použít vývod skrz stěnu je možné použít topidla řady GAMA, která mají vyveden odtah spalin do komína. Existují i topidla, kde se dává důraz na estetické působení viditelného "živého ohně" tj. různé plynové krby.

Výše uvedená topidla předávají teplo do vzduchu převážně konvekcí, pouze plynový krb má výraznou sálavou složku. Podobně jako u elektrického vytápění existují i plynová topidla vydávající teplo převážně sáláním (radiací). Podle teploty sálajícího povrchu se dají rozdělit na světlé a tmavé. Světlé mají povrchovou teplotu nad 600°C (zpravidla kolem 900°C) a vydávají tedy kromě infračerveného záření i světelné záření. Jejich výhodou je malá velikost (velký výkon při malé ploše vyzařující teplo). Nevýhodou je, že se na nich pálí prach a představují požární riziko a spaliny odcházejí do vytápěného prostoru.

• Světlé zářiče

mají povrchovou teplotu nad 600 °C (zpravidla kolem 900 °C) a vydávají tedy kromě infračerveného záření i světelné záření. Jejich výhodou je malá velikost (velký výkon při malé ploše vyzařující teplo). Nevýhodou je, že se na nich pálí prach a představují požární riziko a spaliny odcházejí do vytápěného prostoru. Vhodné jsou hlavně pro vytápění velkoplošných objektů.

Obrázek 63: Světlý infračervený plynový zářič - typ MK. Zdroj: http://www.kotrbaty.cz.

• Tmavé zářiče

s teplotou pod 550°C (zpravidla kolem 200°C) jsou z hlediska tepelného komfortu a požární bezpečnosti výhodnější. Používají se ovšem spíše na vytápění průmyslových, sportovních nebo výstavních prostor, než pro běžné bytové domy (více viz http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=905).



Obrázek 64: Tmavý infračervený plynový zářič - typ KM. Zdroj: http://www.kotrbaty.cz.

Mnoho užitečných informací o vytápění plynem, včetně cen a odkazů na výrobce kotlů je možno získat na stránkách regionálních plynárenských společností, nebo na dovozci (Transgas a.s.)

společnost	www stránky
Jihočeská plynárenská a.s.	http://www.eon.cz/
Pražská plynárenská a.s.	http://www.ppas.cz/
Jihomoravská plynárenská a.s.	http://www.rwe-jmp.cz
Severočeská plynárenská a.s.	http://www.rwe-scp.cz/
Severomoravská plynárenská a.s.	http://www.rwe-smp.cz/
Východočeská plynárenská a.s.	http://www.rwe-vcp.cz
Západočeská plynárenská a.s.	http://www.rwe-zcp.cz
Středočeská plynárenská, a.s.	http://www.rwe-stp.cz

Tabulka 15: Odkazy na plynárenské společnosti v ČR.

6.3.2.        Kotle pro plynové ústřední vytápění

Podle toho jaké médium přenáší teplo, je lze rozdělit na kotle ohřívající vzduch (pro teplovzdušné vytápěcí systémy) a kotle ohřívající vodu (pro teplovodní vytápěcí systémy).

Teplovzdušné kotle: u nás se téměř nepoužívají (na rozdíl třeba od USA). Tam kde je teplovzdušné vytápění se zpravidla používá běžný teplovodní plynový kotel a výměník voda-vzduch.

Teplovodní plynové kotle: tento systém vytápění plynem je nejrozšířenější a bez nadsázky lze říci, že nabídka na trhu je nepřeberná.

Podle způsobu provedení lze kotle dělit na stacionární, umístěné na podlaze (zpravidla ve sklepě) a na závěsné, umístěné na stěně (v koupelně, na chodbě atd.).

Stacionární kotle mohou být větší a těžké, lze v nich uplatnit např. litinové kotlové těleso (s dlouhou životností), nebo je možné použít je pro samotížný oběh vody. Jako příklad lze uvést stacionární litinový plynový kotel G32BM fy. VIADRUS. Jde o litinový plynový kotel pro bezelektrický provoz a samotížné systémy vytápění. Je vhodný zejména pro instalaci do míst, kde jsou problémy s dodávkou elektrické energie. Vyniká jednoduchou obsluhou a výhodnými pořizovacími i provozními náklady.

Obrázek 65: Schéma stacionárního kotle VIADRUS G34 . Zdroj: http://www.viadrus.cz/

Závěsné kotle jsou lehčí a menší. Vzhledem k tomu, že kotel zpravidla také zajišťuje ohřev teplé užitkové vody a vzhledem k tomu, že pro nové domy s malými tepelnými ztrátami stačí malé kotle, závěsné kotle v nabídce firem převažují. Podle způsobu odvodu spalin je dělíme na kotle s odvodem do komína a na takzvané turbokotle, které mají pro odvod spalin skrz stěnu (někdy i strop) zabudovaný ventilátor. Výhodou turbokotle je to, že spalovací prostor je zcela oddělen od vnitřku domu a můžeme jej tedy umístit i do nevětrané místnosti.

Vylepšenou verzí jsou takzvané kondenzační plynové kotle. Při spalování zemního plynu se totiž kromě oxidu uhličitého uvolňuje značné množství vodní páry (metan obsahuje v molekule 4 atomy vodíku, které se oxidují na vodu). Vodní pára má vysoké výparné (a tedy i kondenzační teplo). Pokud spaliny vystupující z kotle ochladíme pod rosný bod, vodní pára z větší části zkondenzuje a toto kondenzační teplo se využije. Základní podmínkou pro kondenzaci je ale poměrně nízká teplota vratné topné vody (pod 50°C).

V souvislosti s kondenzačními kotli se často setkáme s podivuhodným údajem o účinnosti těchto kotlů - např. účinnost až 110%. Je to samozřejmě nesmyslné. Normálně se totiž účinnost plynových spotřebičů vztahuje na výhřevnost plynu. U výhřevnosti se předpokládá, že spalováním vzniklá voda odchází ve formě vodní páry. Pro kondenzační kotel by se účinnost měla vztahovat ke spalnému teplu plynu, které je definováno tak, že spaliny se ochladí na normální teplotu a vodní pára zkondenzuje. Hodnota spalného tepla je pochopitelně právě o to kondenzační teplo vodní páry vyšší, a pokud vztáhneme účinnost kondenzačního kotle ke spalnému teplu plynu, pochopitelně dostaneme účinnost pod 100%. Pravdou ale je, že údaj "účinnost 110%" rozhodně vzbudí větší pozornost a navíc také umožňuje přímé srovnání s běžnými kotli, jejichž účinnost je vztažena k výhřevnosti. Podrobný popis principu a provedení kondenzačního kotle lze nalézt např. na stránkách GEMINOX (http://www.geminox.cz/).

Obrázek 66: Diagram účinnosti kondenzačního kotle. Zdroj: http://www.geminox.cz/vice.html.

Při kalkulaci nákladů je třeba si uvědomit, že zemní plyn je účtován v Kč/kWh spalného tepla. To je o 11% vyšší než výhřevnost.

Příklad: Zvažujeme náklady na vytápění zemním plynem u domku s potřebou tepla 20 tis. kWh/rok. Běžný kotel s účinností 85% spotřebuje 20 / 0,85 * 1,11 = 26,1 tis. kWh spalného tepla v zemním plynu. Náklady při ceně 0,85 Kč/kWh jsou 22 221 Kč/ročně. Kondenzační kotel s účinností 102% spotřebuje 20 / 1,02 * 1,11 = 21,8 tis. kWh spalného tepla v zemním plynu. Náklady při ceně 0,85 Kč/kWh jsou 14 814 Kč/ročně.

6.3.3.        Vytápění propanem nebo směsí propanu a butanu

Kde není k dispozici rozvod zemního plynu, lze použít zkapalněný propan nebo směs s butanem (propan - butan). Pro malá přenosná topidla a jiné plynové spotřebiče se používá propan - butan v ocelových lahvích. Vzhledem k tomu, že butan má bod varu přibližně 0°C (znatelně vyšší než propan) dochází při umístění nádrže venku v zimním období k přednostnímu odpařování propanu a poklesu tlaku v zásobníku. Proto se v zimě používá pro topné účely převážně propan. Naopak do zapalovačů, které nosíme zpravidla v kapse, se plní zase jenom butan, protože má nižší tlak.

K dispozici je celá škála zásobníků, z nichž má zákazník volně na výběr.

Nadzemní zásobníky: Jsou používány především tam, kde je dostatek prostoru. Je třeba rovněž přihlédnout k okolí, neboť instalace zásobníku není krátkodobá záležitost. Nadzemní zásobníky mají obvykle válcovitý tvar, instalují se na betonový základ a musí být uzemněny.

Obrázek 67: Venkovní nadzemní zásobník pro vytápění domu. Zdroj: http://www.flaga.cz/.

Podzemní zásobníky:Potřebují ke své instalaci méně prostoru. Jsou vizuálně i ekologicky přijatelnější pro životní prostředí. Mají válcovitý nebo kulový tvar (v závislosti na objemu). Zásobníky jsou opatřeny speciální antikorozní povrchovou úpravou PERMATEX, která je duroplastická a není tedy deformována vlivem tlaku či tepla a je odolná proti spodní vodě. Společně s aktivní antikorozní ochranou (tzv. obětní anoda) se tak značně prodlužuje životnost zásobníku. Ta zároveň plní i funkci uzemnění zásobníku.

Obrázek 68: Venkovní podzemní zásobník pro vytápění domu. Zdroj: http://www.flaga.cz/.

Polozapuštěné zásobníky zásobníky: Potřebují ke své instalaci méně prostoru. Jsou vizuálně i ekologicky přijatelnější pro životní prostředí. Mají válcovitý nebo kulový tvar (v závislosti na objemu). Zásobníky jsou opatřeny speciální antikorozní povrchovou úpravou PERMATEX, která je duroplastická a není tedy deformována vlivem tlaku či tepla a je odolná proti spodní vodě. Společně s aktivní antikorozní ochranou (tzv. obětní anoda) se tak značně prodlužuje životnost zásobníku. Ta zároveň plní i funkci uzemnění zásobníku.

Běžně se používají stejná topidla jako pro zemní plyn, pouze trysky hořáků jsou jiné a trochu se liší jmenovité výkony jednotlivých spotřebičů. Cena propanu je výrazně vyšší a navíc se musí platit nájem za nádrž. Jedná se o nejdražší způsob vytápění.

Více informací lze nalézt na stránkách dodavatelů zkapalněných topných plynů např. http://www.flaga.cz/ nebo http://www.primagas.cz/.

6.4. Vytápění topným olejem

K vytápění se používají různé ropné frakce, které se souhrnně označují jako topné oleje. Zpravidla je dělíme podle viskozity a těkavosti (bodu varu) do několika kategorií:

6.4.1.         Těžký topný olej

Jde o směs převážně vyšších uhlovodíků, získávanou z ropy destilací; může obsahovat další přísady pro snížení bodu tuhnutí a je velmi viskózní (hustý). Zpravidla se používá spíše pro průmyslové vytápění, protože vyžaduje složitější a dražší konstrukci hořáků (olej se musí například předehřívat, aby se snížila jeho viskozita).

6.4.2.         Lehký topný olej

Rovněž se získává destilací ropy, má nižší viskozitu a pro rozlišení od motorové nafty obsahuje lehký topný olej barvivo a značkovací látky.

6.4.3.         Extra lehký topný olej

I zde jde o směs kapalných uhlovodíků, získávanou z ropy destilací a vroucí převážně v rozmezí 150 až 370°C. Jeho viskozita je ještě nižší než u lehkého oleje a obsahuje také barvivo a značkovací látky. Extra lehký topný olej je určen především pro použití ve zvláště ekologicky zatížených a chráněných krajinných oblastech s požadavky na nízkosirná paliva a pro vytápění domácností.

V rodinných domech se zpravidla používá extra lehký topný olej. Lze jej spalovat jak v lokálních topidlech, tak i v kotli pro ústřední vytápění. Topidla se svým komfortem obsluhy a možnostmi regulace podobají topidlům plynovým. Často se používá stejný kotel pro plyn nebo topný olej a liší se jenom instalovaným hořákem - např. kotel VIADRUS G50. Nebo tepelný modul OLYMP (http://www.audry.cz/), což je zajímavý kompaktní zdroj tepla obsahující hořák - kotel - akumulátor tepla - topné okruhy.

Hořák může být na zemní plyn, propan nebo extra lehký topný olej. Veškerá vyrobená energie je uložena v akumulátoru tepla a odtud je odebírána podle potřeby pro vytápění objektu a přípravě teplé užitkové vody.

Jako palivo je lehký topný olej trochu levnější než propan a dražší než zemní plyn nebo elektřina (viz tabulka na http://www.ekowatt.cz/cz/spoctete-si-sami). V Německu a Rakousku jsou kotle na topný olej rozšířeny více než u nás v důsledku vyšších cen elektřiny a zemního plynu.

6.5.         Vytápění uhlím nebo koksem

Hnědé uhlí je v současné době nejlevnější palivo (v některých lokalitách je levnější dřevo). Z hlediska účinnosti, komfortu vytápění a znečištění vzduchu je to ale nejhorší možný zdroj tepla. Významné je zejména velké lokální znečištění vzduchu karcinogenními látkami z nedokonalého spalování hnědého uhlí. Černé uhlí a koks jsou při spalování čistší a jsou pochopitelně také dražší. Výrazného zlepšení ekologických parametrů spalování a také komfortu obsluhy a regulace přináší v posledních letech automatické kotle na uhlí (viz. dále).

6.5.1.         Lokální topidla na uhlí

Kamna na uhlí mají za sebou několik set let vývoje, nicméně v současné době se v bytových domech používají už jen málo. Jako doplňkový zdroj tepla se však poměrně často používají různá krbová kamna nebo kamna kachlová v nichž se vedle dřeva často spaluje i uhlí.

Klasická kamna: Jsou určena pro spalování dřeva, uhlí a briket. Velká litinová dvířka umožňují jednoduché přikládání velkého množství paliva. Dlouhý čas mezi přikládáním umožňuje trvalý celodenní provoz. Teplo se šíří do okolí konvekcí a sáláním.

Obrázek 69: Kamna Minor s výkonem 4 kW. Zdroj: http://www.top-el.cz/.

Sporáky na dřevo a uhlí: jejich výhodou je možnost vaření; zpravidla se používají na rekreačních chalupách a topí se v nich dřevem a uhlím. Jako příklad lze uvést sporák Roseta

Obrázek 70: Luxusní sporák. Zdroj: EkoWATT

Krbová kamna: používají se tam, kde se žádá viditelný oheň a současně malé rozměry a rozumná účinnost, kterou otevřený krb zpravidla při stejné ceně neposkytne. Jako příklad lze uvést krbová kamna Junior. První (primární) hoření probíhá na roštu, druhé (sekundární) hoření plynů nad palivem.Tím se dosáhne větší účinnosti.

Obrázek 71: Krbová kamna JUNIOR. Zdroj: http://www.top-el.cz/.

Krby a krbové vložky: používají se tam, kde je estetické působení primární a vytápění spíše sekundární. Teplo je přenášeno převážně sáláním.Účinnost otevřených krbů, které si přisávají vzduch z místnosti. bývá velmi nízká; je proto třeba přivést vzduch pro spalování zvláštním kanálem na spodní stranu krbu. Emise škodlivých látek jsou při spalování uhlí v krbech ještě větší než z klasických kamen. Naštěstí se uhlí v krbech spaluje jen zřídka a zpravidla se používá v kombinaci se dřevem. Lepší podmínky pro spalování mají krby, které se dají uzavřít průhlednými dvířky, jako např. krbová vložka Piazzetta 500HT.

Obrázek 72: Krbová vložka s otvíracími skly do stran. Zdroj: http://www.top-el.cz/obr.asp?kod=vlo1.

Kachlová kamna: jejich hlavní výhodou je velká akumulace tepla v hmotě kamen a malá povrchová teplota, při které nedochází k pálení prachu na povrchu. Teplo je přenášeno převážně konvekcí, nicméně díky velké ploše stěn je radiační přenos také znatelný a významně přispívá k tepelnému komfortu ve starých domech s chladnými stěnami. Kachlová kamna bývají opatřena systémem kanálů, které umožní regulovat výdej tepla (výkon) a dají se použít i k rozvodu vzduchu do dalších místností (přirozenou konvekcí nebo pomocí ventilátoru. Dobře navržená kachlová kamna mohou mít až 85% účinnost a jejich další výhodou je krátká doba vlastního vytápění. Čas na doplnění tepla může být jen několik hodin; po zbytek dne předávají teplo přes kachlový plášť do místnosti.

Obrázek 73: Kachlová kamna. Zdroj: EkoWATT

6.5.2.         Kotle na uhlí nebo koks pro ústřední vytápění

V minulosti to byl převažující způsob vytápění; později mnoho lidí přešlo na vytápění zemním plynem, nebo na použití elektrických přímotopů.

Klasické kotle na hnědé uhlí: Používají systém spodního odhořívání paliva, které je v násypce. Výkon se reguluje přívodem sekundárního vzduchu pod rošt (otevíráním dvířek) a v zadní části topeniště se přimíchává do plamene sekundární vzduch, který zajišťuje spalování těkavých složek uvolněných z uhlí a oxidu uhelnatého vzniklého ve vrstvě žhavého uhlí. Tyto kotle se dají provozovat jen v určitém rozmezí výkonu (zpravidla od 40 do 110% jmenovitého výkonu) a jejich účinnost bývá kolem 60%. Při snaze o snížení výkonu pod tuto hranici dochází k dehtování a prudce klesá účinnost. Situace se podstatně zlepší zařazením vyrovnávací akumulační nádrže (viz níže - kotle na dřevo). Jako příklad kotle tohoto typu lze uvést kotel VIADRUS HERCULES U26 s litinovým tělesem kotle, který pracuje s přirozeným nebo nuceným oběhem topné vody a je vhodný pro vytápění rodinných domů.

Obrázek 74: Kotel na uhlí VIADRUS HERCULES U26. Zdroj: http://www.viadrus.cz/

6.5.3.        Zplyňovací kotle

Zde se používá podobného dvoustupňového spalování jako u kotlů na dřevo (viz dále).

Rozšířené jsou např. zplyňovací kotle na uhlí a dřevo firmy ATMOS s výkonovým rozsahem 14 – 48 kW.

Obrázek 75: Zplyňovací kotel na uhlí a dřevo ATMOS. Zdroj: http://www.atmos.cz/.

Kotle s automatickým přikládáním: jde o poměrně novou a docela zajímavou konstrukci; uhlí je pomocí šnekového podavače přesouváno ze zásobníku do spalovací komory, kde odhořívá na jakémsi talíři a vzniklý popel odpadává na okrajích. Výrobce udává, že díky zásobníku na 0,4 m³ paliva a šnekovému podávacímu mechanismu, (který přisunuje palivo dle nastaveného programu do hořáku kotle), lze docílit komfortního provozu vyžadujícího pouze 10 minut pozornosti denně. Udávaná účinnost je až 85% a rozsah výkonu u nejmenšího kotle z výrobní řady je 4 až 25 kW, což je pozoruhodně široký rozsah.

Obrázek 76: Schéma topeniště teplovodního automatického kotle Benekov lng 25. Zdroj: http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=184

Obrázek 77: Teplovodní kotel Pelling 27. Zdroj: http://www.benekov.cz/.

Podobné vlastnosti ale jinou konstrukci roštu mají kotle EKOEFEKT (http://www.kotle.cz/). Dalším typem je CARBOROBOT, (http://www.kotle.cz/) s větším výkonem vhodné pro větší bytové domy, nebo VARIMATIC (http://www.varimatik.cz/) vyráběný ve výkonové řadě 25 až 500 kW.

Palivo je zde spalováno na horní části válcového roštu. Do jeho vnitřní horní části je nasáván spalovací vzduch a palivo na něj sklouzává vlastní vahou z násypky a je jím vnášeno do spalovacího prostoru. Zde probíhá intenzivní hoření podporované tahem spalinového ventilátoru. Spaliny jsou vedeny podél stěn spalovacího prostoru do spalinového výměníku, kde jsou vychlazeny na 180°C. Přes kouřovod jsou spaliny přiváděny do ventilátoru a tímto vháněny do komína.

Obrázek 78: Průřez kotlem CARBOROBOT. Zdroj: http://www.kotle.cz/.

Zdá se, že díky těmto automatickým kotlům a také poměrně agresivní reklamě a promyšlené cenové politice prodejců hnědého uhlí, se jeho spalování pro vytápění rodinných a bytových domů bude v některých oblastech ještě více rozšiřovat.

6.5.4.        Kotle na koks

Koks neobsahuje těkavou hořlavinu a lze jej proto spalovat jednodušším, prohořívacím, způsobem. Výkon kotle se dá lépe regulovat. Také emise jsou menší než v případě hnědého uhlí. Často se používá stejná konstrukce kotle pro hnědé uhlí i koks a pouze se přesune klapka určující způsob hoření (odhořívací pro uhlí, prohořívací pro koks (viz popis v http://www.opop.cz/navody/n-h6.pdf).

Jako příklad je možno uvést kotel FB 20 fy. DAKON s moderní konstrukcí litinového výměníku, určený pro spalování pevných paliv prohřívacím způsobem. Kotle se vyrábí ve výkonové řadě od 10 do 42 kW.

Obrázek 79: Kotel DAKON FB. Zdroj: http://www.dakon.cz/

6.6.        Vytápění dálkovým teplem

Teplo pro vytápění se bere z výtopny nebo teplárny, případně se v některých lokalitách používá odpadní teplo z elektrárny. Tento druh vytápění je z hlediska uživatele velmi pohodlný, minimalizuje se při něm lokální znečištění, nicméně je poměrně drahý a při rozvodu na větší vzdálenosti má dost velké ztráty. Z hlediska energetického je důležité, že společně s výrobou tepla se v teplárnách vyrábí i elektřina; teplo z elektrárny je dokonce svého druhu "odpadní produkt". Výtopny však elektřinu neprodukují. Údaje o cenách dálkově dodávaného tepla v jednotlivých regionech je možné získat na stránkách jednotlivých teplárenských společností.

I když je ve výtopnách a teplárnách palivem nejčastěji uhlí, je zde spalováno s vyšší účinností, než v individuálních kotlích či kamnech. Spaliny jsou čištěny, což snižuje množství škodlivin v ovzduší. Komíny těchto zařízení jsou vysoké, což zlepšuje imisní situaci v místě.

Ve výtopně je produkováno pouze teplo, v teplárně navíc i elektřina. Z hlediska vlivu na životní prostředí je teplárna nejlepší způsob, jak využívat problematická fosilní paliva.

6.7.        Vytápění biomasou

Pod pojmem biomasa se rozumí kusové dřevo, dřevní odpad jako je kůra, štěpka, piliny, sláma a také suché části rostlin pěstovaných k účelu spalování (topol, osika, vrba, šťovík, topinambur, konopí, sloní tráva apod.). Pro účely vytápění v bytových domech přichází v úvahu prakticky jen kusové dřevo a brikety či peletky lisované z dřevního odpadu. Základní výhodou biomasy je, že jde o obnovitelný zdroj energie s minimálními negativními účinky na životní prostředí (při správném způsobu spalování). Z hlediska technického je výhodný malý obsah popela oproti třeba hnědému uhlí. To umožňuje snazší konstrukci topidel a lepší regulaci, případně automatizaci procesu spalování. Biomasa je tvořena převážně celulózou, výhřevnost většiny biomasy je v suchém stavu kolem 18 MJ/kg. Biomasa obsahující pryskyřice či oleje má výhřevnost o něco větší. Výhřevnost je silně ovlivněna obsahem vody a třeba u dřeva se doporučuje skladovat jej 2 roky pod přístřeškem, aby vyschlo. Velký obsah vlhkosti je problém u dřevní štěpky - proto se v malých zařízeních prakticky nepoužívá. Dokonale vysušené jsou naopak lisované dřevěné brikety nebo peletky. Jejich nevýhodou je ovšem vyšší cena.

Obrázek 80: Závislost výhřevnosti dřeva na obsahu vody. Zdroj: http://www.atmos.cz/paliva.phtml?czech.

JEDNOTKA	NÁZEV	PŘEPOČET	VÝZNAM
plm	plnometr = m3		krychle o hraně 1 m vyplněná dřevem bez mezer, 1 m3 skutečné dřevní hmoty ("bez děr")
prm	prostorový metr = m3 p. o. (tedy "prostorového objemu")	1 prm = 0,6 až 0,7 plm	krychle o hraně 1 m vyplněná částečně dřevem s mezerami, čili 1 m3 složeného dřeva štípaného nebo neštípaného ("s dírami"), např. dřevo v lese složené do "metrů"
prms	prostorový metr sypaný	1 prms = cca 0,4 plm	1 m3 volně loženého sypaného (nezhutňovaného) drobného nebo drceného dřeva

Tabulka 16: Jednotky a termíny pro objemové značení dřevní hmoty. V praxi používaný výraz "kubík" většinou znamená plm.

Druh paliva	Obsah vody	Výhřevnost	Měrné hmotnosti
	[%]	[MJ/kg]	[kg/m3]=[kg/plm]	[kg/prm]	[kg/prms]
Listnaté dřevo	15	14,605	678	475	278
Jehličnaté dřevo	15	15,584	486	340	199
borovice	20	18,4	517	362	212
vrba	20	16,9
olše	20	16,7
habr	20	16,7
akát	20	16,3
dub	20	15,9	685	480	281
jedle	20	15,9
jasan	20	15,7
buk	20	15,5	670	469	275
smrk	20	15,3	455	319	187
bříza	20	15,0
modřín	20	15,0
topol	20	12,9
Dřevní štěpka	30	12,18			210
Sláma obilovin	10	15,49		120	(balíky)
Sláma kukuřice	10	14,40		100	(balíky)
Lněné stonky	10	16,90		140	(balíky)
Sláma řepky	10	16,00		100	(balíky)

Tabulka 17: Výhřevnost biomasy. Zdroj : EkoWATT.

6.7.1.        Lokální topidla na dřevo

Všechna kamna a krby uvedené v části o spalování uhlí se zpravidla dají používat na spalování dřeva. Nelze to však doporučit jako trvalé řešení, neboť spalování dřeva v kamnech na uhlí je málo účinné. To je dáno tím, že dřevo hoří delším plamenem než uhlí a topidla jsou jinak konstruována. Existují i kamna specielně určené pro spalování dřeva - jako příklad lze uvést kamna KD 71 z Kovodružstvo Plzeň o výkonu 7 kW (účinnost 70%).

Obrázek 81: Kamna na dřevo. Zdroj: EkoWATT

Případně teplovzdušná kamna na dřevo (http://www.duchon.cz/index.php).

Zajímavá jsou kamna na peletky ECOTHERM firmy THERMOROSSI: (http://web.telecom.cz/hostomsky/thermorossi2.htm) s výkonem regulovatelným od 2,5 do 9 kW. Kapacita násypky pelet je 17 kg, tato velikost zajišťuje doplňování paliva jednou denně

Obrázek 62: Kamna na dřevo. Zdroj: www.hostomsky.cz

6.7.2.        Kotle na dřevo pro systémy ústředního vytápění

Podobně jako u kotlů na uhlí je lze rozdělit na teplovzdušné a teplovodní. Jako příklad kotel VIGAS s regulovatelným výkonem od 5 do 28 kW (www.vigas.cz) nebo teplovzdušný kotel ELBH typ TSL (http://www.sakal-ovt.cz/tsl.htm).

6.7.3.        Teplovodní kotle na dřevo

Těchto kotlů existuje celá řada a vyrábějí se již poměrně dlouho, přehled výrobků lze najít např. na TZB info (http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=659) (společně s kotli na další tuhá paliva) nebo v katalogu EkoWATT (http://www.ekowatt.cz/).

Většina kotlů používá takzvané pyrolýzní spalování, kde dřevo v tepelně izolované násypce odhořívá s omezeným množstvím primárního vzduchu, takže vzniká převážně oxid uhelnatý, a různé plynné produkty rozkladu pryskyřic ve dřevě. Horké plyny jsou vedeny do keramické spalovací trysky v dolní části kotle kam přichází předehřátý sekundární vzduch a zde při vysoké teplotě spalují. Díky tomu, že všechny produkty tepelného rozkladu dřeva prochází velmi horkým plynovým plamenem, mají tyto kotle při nominálním výkonu velmi malé emise škodlivých látek.

Pokud ovšem výkon kotle poklesne pod určitou mez (zhruba 40% nominálního výkonu), tento zplyňovací proces ustane, kotel začne dehtovat, škodlivé emise se dramaticky zvýší a účinnost klesne. Z tohoto důvodu se v nedávné době začaly k těmto kotlům používat přídavné akumulační nádrže, které umožní provozovat kotel při optimálním výkonu bez ohledu na momentální spotřebu tepla domu. Po nahřátí nádrže je možno kotel nechat vyhasnout dům vytápět z nádrže. Zkušenosti ukazují, že na jaře a na podzim postačí zatápět v kotli třeba jen třikrát týdně.

Obrázek 83: Schéma zapojení kotle na dřevo s akumulační nádrží do topného systému. Zdroj: http://www.verner.cz/

6.7.4.        Teplovodní kotle na peletky

Problém s přípravou dřeva a částečně i se skladovacím prostorem řeší peletky. Jsou vždy suché (zvlhnou-li, rozpadají se), mají vysokou výhřevnost a dobře se skladují. Sklad paliva však musí být suchý a poblíž kotle. Do kotle se peletky dopravují automaticky, šnekovým dopravníkem. Nebo je kotel vybaven zásobníkem, který je nutno naplnit ručně jednou za několik dní.Automatika kotle řídí přísun peletek podle potřeby (spalují se přímo, bez zplyňování). Konstrukce některých kotlů umožňuje vybírat popel i za chodu, takže oheň může hořet nepřetržitě od podzimu do jara.

Obrázek 84: Peletky. Zdroj: EkoWATT

Komfort je srovnatelný s vytápěním plynem nebo lehkým topným olejem. To je patrně spolu s cenou a přínosem pro životní prostředí jeden z důvodů, proč jsou tak oblíbené v Rakousku, kde nahrazují právě topný olej.

U nás se pelety postupně pomalu prosazují. Nabídka vhodných kotlů je poměrně široká, ovšem problém může být s dostupností pelet. Pokud je nutno pelety dovážet z větší vzdálenosti, do výsledných nákladů na vytápění je nutno zahrnout i cenu dopravy. Proto je třeba před rozhodnutím o koupi kotle na pelety, zjistit možnosti dodávek paliva z nejbližšího okolí.

Alternativou je pálením obilí v takovýchto kotlích. Případně jiných druhů rostli, které je možno také peletovat. Výhřevnost i cena jsou podobné jako u peletek ze dřeva.

Obrázek 85: Automatický kotel na peletky a obilí se zásobníkem Verner A25. Zdroj: http://www.verner.cz

6.8.        Vytápění tepelným čerpadlem

Tepelné čerpadlo je zařízení, které dokáže odebírat teplo z chladnějšího tělesa (ze země, vody či vzduchu) a přenášet jej na těleso teplejší (topná voda, vzduch v domě). K takovému přenosu tepla je pochopitelně nutné dodat nějakou energii (zpravidla elektrická energie pro pohon kompresoru), ale existují i tepelná čerpadla na absorpčním principu (jsou poháněna pouze teplem). Rovněž existuje tepelné čerpadlo poháněné zemním plynem, které je však nákladné a jehož provoz je ve srovnání s elektrickými dražší.

Praktické provedení tepelných čerpadel:

V praxi se setkáme téměř výlučně s tepelnými čerpadly s kompresorem poháněným elektrickým motorem. V zásadě jde o mírně upravený chladicí stroj. Dříve se také amatérská tepelná čerpadla stavěla ze starých chladicích zařízení, i když jejich kompresory nejsou pro tepelná čerpadla vždy vhodné. Základní části tepelného čerpadla jsou:

• kompresor - stlačuje chladivo a zvyšuje jeho teplotu
• kondenzátor - tepelný výměník, kde chladivo kondenzuje a odevzdává teplo do topného systému
• výparník - zde se chladivo odpařuje a odebírá teplo z okolí
• regulační systém
• pomocné vytápění pro přitápění

Obrázek 86: Schéma energetických toků v tepelném čerpadle. Zdroj: EkoWATT

Na tepelné čerpadlo se tedy lze dívat jako na chladničku, která ochlazuje vnější prostředí v okolí domu a dodává teplo dovnitř. Účinnost tohoto procesu se posuzuje pomocí takzvaného topného faktoru - ten udává kolik kWh tepla je vneseno do topného systému na každou kWh spotřebované elektrické energie. Topný faktor pochopitelně závisí jednak na vlastní tepelné a mechanické účinnosti daného kompresoru, ale také, a to velmi významně, na rozdílu teplot mezi místem odkud teplo bereme a místem, kam je dodáváme. Pokud chceme dosáhnout velký topný faktor, musíme teplo brát z co nejteplejšího zdroje (např. odpadní teplo z větracího vzduchu nebo teplo z podzemní vody) a používat topný systém s co nejnižší teplotou (např. podlahové nebo teplovzdušné vytápění).

Obvykle se topný faktor pohybuje mezi 2 až 4. Tepelné čerpadlo sice spotřebovává cennou formu energie (elektřinu), ale za to nám každou spotřebovanou kWh rozmnoží na dvoj - až čtyřnásobek. Levný provoz (0,50 až 0,25 Kč/kWh tepla) je ovšem vyvážen poměrně vysokými investičními náklady (200 000 až 300 000 Kč na rodinný domek).

Teplo lze brát ze země, z vody nebo ze vzduchu. Předává se buď do vody (při teplovodním vytápění) nebo do vzduchu (u vzduchových vytápěcích systémů nebo při rekuperačním větrání). Tepelné čerpadlo předávající teplo do topné vody je tedy možno používat s běžným ústředním vytápěním za předpokladu, že je navrženo na nižší teplotu topné vody (přibližně 55°C na vstupu a 45°C na zpětném potrubí. Zde se pozitivně uplatní výrazné snížení potřebné teploty topné vody po provedení dodatečných tepelných izolací domu. Ty díky výraznému snížení potřeby tepla dokáží starý topný systém, který je projektovaný (a obvykle mírně předimenzovaný) na teplotní spád 90/70°C, přeměnit na systém pro tepelné čerpadlo přijatelný. Zde je dobré zdůraznit, že tepelné čerpadlo se zpravidla nepoužívá jako jediný zdroj tepla. V období nejnižších teplot (nejvyšší potřebné teploty topné vody) se zpravidla dotápí elektrickým topným tělesem (přímotopným kotlem). Je to tzv. bivalentní zdroj tepla.

6.8.1.        Tepelné čerpadlo země (zemní kolektor) - voda

Zdrojem tepla je zemina v hloubce 1,5 až 2 m, z níž je teplo odebíráno pomocí plastových trubek, kterými protéká vhodný nemrznoucí roztok. Vzhledem k malé tepelné vodivosti zeminy je pro vytápění běžného rodinného domu potřebná plocha pozemku cca přes 200 m². Na 1 kW výkonu tepelného čerpadla je potřeba 10 až 30 m² plochy pozemku podle typu zeminy.

Obrázek 87: TČ nemrznoucí kapalina (zemní kolektor)/voda. Zdroj: EkoWATT

Výhodou tohoto tepelného zdroje je jeho univerzálnost, nižší cena a poměrně příznivý chod teplot a tím i dobrý topný faktor. Nevýhodou je nutnost kopání na poměrně velké ploše pozemku; to lze tolerovat při stavbě domu, dodatečně to již bývá obtížnější.

6.8.2.        Tepelné čerpadlo země (zemní vrt) - voda

Tam kde není možné položit zemní kolektor, se svazek trubek uloží do hlubokého vrtu. Výhodou je vyšší a rovnoměrnější teplota, než v případě zemního kolektoru pod povrchem (v hloubce pod asi 10 m je už prakticky neměnná teplota rovna průměrné roční teplotě, což je v našich podmínkách přibližně 8°C). Významný je i minimální požadavek na plochu pozemku. Podle tepelné vodivosti podloží je hloubka vrtu pro běžný rodinný dům 50 - 120 m. Používá se i několik vrtů paralelně spojených. Na 1 kW výkonu tepelného čerpadla je potřeba 12 až 18 m hloubky vrtu podle geologických podmínek.

Obrázek 88: TČ nemrznoucí kapalina (zemní vrt)/voda. Zdroj: EkoWATT

Nevýhodou jsou vyšší pořizovací náklady a složitější stavební řízení, neboť je třeba získat i souhlas k vrtným pracím.

6.8.3.        Tepelné čerpadlo země (rybník) - voda

Pokud máme k dispozici nějakou mělkou vodní nádrž (rybník nebo potok) je výhodné umístit svazek trubek na jeho dno. Bereme vlastně teplo z vody a do ní se kontinuálně teplo doplňuje ze země. Díky dobrému konvekčnímu přenosu tepla ve vodě stačí menší plocha trubek a také instalace je jednodušší než u zemního kolektoru nebo vrtu, což ji zlevňuje. Například v případě poměrně známé instalaci tepelného čerpadla na hradu Švihov je teplo odebíráno pomocí hadic umístěných ve vodním příkopu.

Obrázek 89: TČ nemrznoucí kapalina (rybník)/voda. Zdroj: EkoWATT

Nevýhodou je zvýšené riziko poškození trubek při povodni, výlovu rybníka či při jeho údržbě (čištění od nánosů).

6.8.4.        Tepelné čerpadlo voda - voda

Ideální situace je, když můžeme teplo odebírat z vody. Pak je totiž možno předávat ve výměníku teplo z čerpané vody přímo do chladiva (bez vřazeného okruhu s nemrznoucím roztokem) a součinitel přestupu tepla je vysoký. Jde to v případech, kdy je dům v blízkosti vhodného vodního zdroje. Může to být studna s dostatečnou vydatností vody, zvodnělý vrt, podzemní štola s vodou a další. Povrchové toky nejsou vhodné (nebezpečí zanesení výměníku tepelného čerpadla nečistotami). Také krasové oblasti se svými podzemními prameny jsou vhodné. Důležité ale je, aby voda neobsahovala příliš velké množství minerálních látek, které by se při ochlazení ve výměníku mohly vyloučit a výměník zanést. Vždy je nutné ochlazenou vodu vracet zpět do podloží. K tomu se používá další vrt (vsakovací studna). Samotná studna nestačí, vždy to musí být kombinace dvou studní, kdy spodní voda je vyčerpávána z jedné studny, v tepelném čerpadle je ochlazena a pak zavedena do druhé, vsakovací studny. Zemina (podloží) mezi studnami, která je vlastně tepelným výměníkem v němž se vsakovaná voda ohřívá, musí být dostatečně propustná; ideální je vrstva štěrkopísku.

Obrázek 90: TČ voda/voda. Zdroj: EkoWATT

Výhodou tohoto řešení je nižší pořizovací cena v porovnání s vrty nebo zemním kolektorem a velmi vysoký topný faktor (udává se, že v některých místech dosahuje teplota spodní vody až 14°C). Pro běžný rodinný dům musí mít zdroj vody (pramen, studna) stálou vydatnost přibližně 40 - 50 l/min pro desetikilowattové tepelné čerpadlo (to je 80 m³ za den!). Proto je důležité vracet vodu zpět do podloží. Místa, kde jsou k dispozici takovéto vydatné zdroje, jsou poměrně vzácná.

6.8.5.        Tepelné čerpadlo vzduch - voda

Vzduch je velmi univerzální zdroj tepla, který má ovšem několik zásadních nevýhod. Jednak je teplota venkovního vzduchu v období kdy potřebujeme nejvíce tepla na vytápění velmi nízká a dále se značně mění jeho teplota a vlhkost během roku.

Obrázek 91: TČ vzduch/voda. Zdroj: EkoWATT

Výhodou je nižší pořizovací cena (ovšem záleží na značce), snadná a rychlá instalace. Nevýhodou je nižší topný faktor v oblastech s nižšími průměrnými venkovními teplotami, určitá hlučnost (venkovní jednotka má pomaloběžný ventilátor) a pokles výkonu při nízkých venkovních teplotách. Topný faktor při venkovní teplotě -7°C a teplotě topné vody 35°C je menší než 3. Na druhé straně je nutné zdůraznit, že mrazových dnů je v mnoha lokalitách (Praha) velmi málo. Při teplotách kolem 0°C a při plusových teplotách (převážná většina topného období) se tento typ vyrovná ostatním a nebo je dokonce lepší (má vyšší topný faktor).

Další nevýhodou je jistý hluk od masivního venkovního ventilátoru. I když jde o poměrně tichý zvuk, může být vnímán jako obtěžující, zejména v husté městské zástavbě.

6.8.6.        Tepelné čerpadlo odpadní vzduch - voda

Tepelné čerpadlo odebírá teplo z vypouštěného vnitřního vzduchu z budovy (v rámci rekuperační větrací jednotky) a předává ho do topné vody. Proto má podstatně vyšší topný faktor (tento vzduch je podstatně teplejší než venkovní vzduch). Pokud tímto tepelným čerpadlem ohříváme nasávaný větrací vzduch nebo předehříváme TV (nejchladnější média v domě) pak jsou podmínky ještě lepší. Pro tyto účely se používají malá tepelná čerpadla s topným výkonem 1,7 - 2 kW.

Obrázek 92: TČ vzduch/voda. Zdroj: EkoWATT

Tepelné čerpadlo může pochopitelně využívat i více zdrojů tepla najednou a teplo předávat jak do topného systému, tak je možné ho využít i pro ohřev TV. Příkladem takového systému je např. systém IVT 495 TWIN (http://www.cerpadla-ivt.cz/), představující komplexní systém pro řešení větrání, vytápění a ohřevu TV. Kombinace využívání tepla odpadního vzduchu a tepla ze zemního plošného kolektoru zvyšuje účinnost tepelného čerpadla. Pokud není teplo z odpadního vzduchu využito pro vytápění nebo ohřev TV, je uloženo do zemního kolektoru. Díky tomu je teplota zemního kolektoru stále vysoká a tepelné čerpadlo pracuje celoročně s vysokým topným faktorem. Celý systém vytápění, ohřevu TV a ventilace je řízen jedním regulátorem.

6.8.7.        Volba výkonu tepelného čerpadla a kombinace s dalším zdrojem tepla

Potřebný výkon pro vytápění objektu je dán vypočtenou tepelnou ztrátou: ta udává potřebný výkon pro vytápění pro tzv. venkovní výpočtovou teplotu (podle ČSN je pro různé oblasti -12, -15 nebo -18°C). Výkon takto vypočtený je tedy třeba pro vytápění dodávat pouze při takto nízkých venkovních teplotách. To je situace, která nastává jen málo dní v roce. Aby se nemuselo instalovat tepelné čerpadlo dimenzované na krytí této špičkové potřeby tepla, používá se kombinace s druhým zdrojem tepla (takzvané bivalentní zapojení). Tím se podstatně zlepší využití tepelného čerpadla a sníží jeho cena. Nejčastěji se jako druhý zdroj používá elektrokotel (mnoho moderních tepelných čerpadel má v sobě elektrokotel přímo vestavěný). Tepelné čerpadlo se zpravidla navrhuje na krytí přibližně 60% tepelných ztrát. Jeho výkon potom postačuje do venkovní teploty přibližně -2°C (tzv. teplota bivalence). Při nižších teplotách dochází k automatickému zapnutí elektrokotle, případně jiného zdroje tepla. U domu s tepelnou ztrátou např. 12 kW tedy stačí instalovat tepelné čerpadlo s výkonem 7 kW. Zbylých 5 kW, které jsou potřeba pouze při nízkých venkovních teplotách, může dodávat elektrokotel. To se projeví mírným zvýšením nákladů na vytápění (10 až 20%), což lze akceptovat. Nevýhodou je, že kvůli elektrokotli je nutný silnější jistič a tím celoročně vyšší stálé platby. Výkony tepelných čerpadel pro běžné rodinné domy se většinou pohybují v rozsahu 4 až 16 kW.

Podrobnější přehled typů tepelných čerpadel podle toho odkud berou teplo a kam je dodávají, spolu se stručnou charakteristikou výhod a nevýhod toho kterého uspořádání lze najít na: http://www.cerpadla-ivt.cz/ nebo http://www.pzp.cz nebo http://www.ekowatt.cz/cz/informace/obnovitelne-zdroje-energie/energie-prostredi-geotermalni-energie-tepelna-cerpadla. Přehled významnějších instalací tepelných čerpadel je na: http://calla.ecn.cz/atlas/list.php?type=6.

6.8.8.        Elektřina pro tepelná čerpadla

Ceny elektřiny pro tepelná čerpadla a podmínky připojení jsou na stránkách regionálních rozvodných společností (viz přehled u elektrického vytápění). V dubnu 2005 se podmínky změnily tak, že tarify již nejsou zdaleka tak výhodné jako dříve. Ceny jsou téměř stejné jako u tarifu pro přímotopné vytápění.

Podmínky sazby: Sazba je určena pro odběrná místa, u nichž odběratel dodavateli věrohodným způsobem prokáže, že pro vytápění objektu je řádně nainstalován a používán systém vytápění s tepelným čerpadlem, jehož výkon odpovídá tepelným ztrátám vytápěného objektu.

• Odběratel zajistí technické blokování topných elektrických spotřebičů v dobách platnosti vysokého tarifu.
• Kromě tepelného čerpadla využívají takto výhodnou sazbu všechny spotřebiče v domě, což výrazně zlepšuje ekonomiku použití tepelného čerpadla.

Platnost nízkého tarifu: Časové vymezení doby platnosti nízkého tarifu je provedeno dodavatelem elektřiny v celkové délce minimálně 22 hodin denně. V průběhu dne může dodavatel dobu platnosti nízkého tarifu operativně měnit.

• Časové vymezení těchto pásem nemusí být stejné pro všechny odběratele a jednotlivé dny, a ani nemusí být v souvislé délce.
• Pokud je dvaadvacetihodinové pásmo platnosti nízkého tarifu rozděleno během dne do více časových úseků (maximálně však do sedmi), nesmí být žádný z nich kratší než jedna hodina.
• Maximální souvislá délka platnosti vysokého tarifu je jedna hodina.
• V dobách platnosti nízkého tarifu může dodavatel blokovat přímotopný elektrický spotřebič v maximální celkové délce 2 hodiny denně s tím, že jednotlivá vypnutí nesmí být delší než 30 minut a přestávky mezi vypnutím nesmí být kratší než jedna hodina.

6.9.        Kogenerace - společná výroba tepla a elektřiny

Pokud vyrábíme elektřinu pomocí tepelného stroje (parní stroj nebo turbína, plynová turbína spalovací motor apod.) není možné přeměnit všechno teplo získané z paliva na elektrickou energii. Toto omezení není dáno jen technickou nedokonalostí zařízení pro výrobu elektřiny, ale je dáno přímo základním přírodním zákonem - druhou větou termodynamickou. V tepelných nebo jaderných elektrárnách se přibližně 1/3 tepla z uhlí nebo uranu promění v elektrickou energii a 2/3 odchází zpravidla bez užitku do vzduchu v chladicích věžích jako zbytkové teplo. Vzhledem k tomu, že souběžně spalujeme velké množství paliv jen za účelem získání elektřiny, bylo by logické při výrobě tepla napřed vyrobit elektřinu a teprve tu část energie, která zbude ve formě tepla využít pro vytápění. Tomuto postupu se říká kogenerace. Používá se ve všech velkých zdrojích tepla (teplárny, hutní a chemické továrny apod.).

V poslední době, s rozvojem plynového vytápění, se nabízí možnost vyrábět elektřinu i v malých zdrojích tepla, jako jsou vytápěcí zařízení pro rodinné nebo činžovní domy. Tyto malé kogenerační jednotky někdy používají upravený automobilový motor na jehož hřídeli je elektrický asynchronní generátor třífázový do sítě. Podrobnější informace o malých kogeneračních jednotkách lze najít na stránkách našeho předního výrovce kogeneračních jednotek fy.TEDOM (http://www.tedom.cz).

Díky tomu, že vyrobená elektřina se prodává za vyšší cenu, než je cena primárního paliva (zemní plyn) je vyrobené teplo pro vytápění levnější než při použití běžného plynového kotle. Nevýhodou jsou velké investiční náklady v řádu stovek tisíc Kč. Pro elektřinu vyrobenou z biomasy existují speciální vyšší výkupní ceny - viz www.eru.cz.

6.10.        Energie a paliva

Jaké využitelné množství energie získáme z určitého paliva (zdroje energie), závisí na jeho energetickém obsahu (výhřevnost nebo spalné teplo) a také na účinnosti spotřebiče, který toto palivo zužitkovává. Ve většině případů se pracuje s hodnotami výhřevnosti paliva. To je množství tepla, které se uvolní spálením měrné jednotky (kg nebo m³) paliva s tím, že voda vzniklá při spalování zůstává ve formě vodní páry. U spalného tepla se naopak počítá s úplnou kondenzací vzniklé vody. Splané teplo je tedy o hodnotu kondenzačního tepla vyšší.

Výhřevnost paliv
nafta	1 kg = 42.6 MJ = 11.83 kWh
topný olej (těžký)	1 kg = 40.3 MJ = 11.19 kWh
zemní plyn	1 m3 = 34.0 MJ = 9.44 kWh
bioplyn	1 m3 = 25.0 MJ = 6.95 kWh
dřevo	1 kg = 14.6 MJ = 4.05 kWh
sláma	1 kg = 14.2 MJ = 3.90 kWh
koks	1 kg = 27.5 MJ = 7.60 kWh
černé uhlí	1 kg = 25.1 MJ = 6.97 kWh
hnědé uhlí	1 kg = 15.1 MJ = 4.19 kWh
propan-butan	1 m3 = 46.1 MJ = 12.8 kWh
svítiplyn	1 m3 = 14.5 MJ = 4.03 kWh

Tabulka 18: Tabulka výhřevnosti vybraných paliv. Zdroj: http://www.energetika.cz.

Skutečná cena tepla, které spotřebujeme na vytápění či ohřev TV závisí jednak na ceně paliva, jeho výhřevnosti a také na účinnosti spotřebiče k výrobě tepla použitého. Ceny paliv se mění podle místa i času, aktuální ceny lze najít na http://www.tzb-info.cz/t.py?t=1&i=3.

U energií dodávaných ze sítě (elektřina, plyn, dálkové teplo) se cena skládá z pevného platu a z ceny za jednotku energie (kWh resp. GJ). U paliv jako je uhlí nebo dřevo je třeba zase počítat s cenou dopravy a odvozem popela. Vzhledem k tomu, že skladování paliv výrobce i dodavatele stojí peníze, prodávají zpravidla palivo levněji v létě než v zimě.

6.11.        Účinnost spotřebičů

Účinnost spalování paliva zpravidla není konstantní, závisí na mnoha faktorech (výkon, teplota přebytek vzduchu pro spalování apod.). Výrobci udávají hodnotu, která je změřena při optimálních podmínkách ve zkušebně a je třeba počítat s tím, že v praxi dosahované hodnoty budou spíše trochu menší. Zákon o hospodaření energií (406/2000 Sb.) a vyhláška č. 150/2001 Sb. předepisují minimální účinnosti při využití paliv.

Palivo	Minimální požadovaná účinnost při spalování paliva účinnost v %
koks	69
černé uhlí	68
brikety	67
tříděné hnědé uhlí	66
netříděné hnědé uhlí	62
lehký topný olej	80
zemní plyn	85

Tabulka 19: Minimální účinnosti zdrojů podle vyhl. 150/2001.

Prakticky dosahované průměrné roční účinnosti jednotlivých spotřebičů (topidel) jsou v následující tabulce:

Topidlo	Účinnost v %
Kamna na uhlí	50
Kotel na uhlí	55
Kotel na koks	61
Automatický kotel na uhlí	82
Kotel na dřevo zplyňovací s nádrží	80
Kotel na dřevěné pelety	85
Kotel na štěpku	80
Kotel na zemní plyn	90
Kotel na zemní plyn nízkoteplotní	95
Kotel na zemní plyn kondenzační	102
Kotel na lehký topný olej	89
Přímotopné panely	99
Elektrokotel	95
Akumulační vytápění (nádrž)	93
Akumulační vytápění (kamna)	95

Tabulka 20: Prakticky dosahované účinnosti jednotlivých spotřebičů.

Kalkulátor pro výpočet nákladů na vytápění najdeme na http://www.ekowatt.cz/cz/spoctete-si-sami/