Tepelné čerpadlo pro velký objekt: Kdy zvolit kaskádu a jaké jsou výkony

Tepelné čerpadlo pro velký objekt se může skládat z více jednotek zapojených do kaskády, které řídí jedna regulace a spíná je postupně podle potřeby tepla. Výkon vždy určuje tepelná ztráta budovy: ve studii zatepleného bytového domu v Brně se ztrátou 120 kW byla navržena kaskáda čtyř jednotek po 27,1 kW, která by podle simulace pokryla 99 % tepla na vytápění i teplou vodu. Základní princip, jak jedna jednotka teplo vyrábí, vysvětlujeme v článku jak funguje tepelné čerpadlo — u velkých objektů se stejný princip jen násobí do kaskády.

Jak si stojí český trh s tepelnými čerpadly?

V roce 2025 zůstaly dodávky na úrovni předchozího roku. Ministerstvo průmyslu a obchodu odhaduje dodávku na trh na 23 338 kusů, z toho 92 % tvoří čerpadla vzduch-voda.

Podíl instalací tepelných čerpadel v nově dokončených rodinných a bytových domech dosáhl podle MPO v roce 2025 téměř 34 % z celkového počtu zkolaudovaných bytů, proti 28 % v roce 2024. V provozu je přibližně 330 000 tepelných čerpadel o celkovém výkonu 4,1 GW. Čerpadla vzduch-vzduch MPO nebilancuje, skutečný počet je tedy vyšší.

Jak funguje kaskádové zapojení a proč ho zvolit?

Kaskáda propojuje více tepelných čerpadel do jednoho zdroje. U jednotek bez vlastní regulace výkonu je regulace spíná postupně jako jednotlivé výkonové stupně, takže se dodávka tepla přizpůsobuje aktuální potřebě budovy.

Právě tak popisuje navrženou kaskádu i studie bytového domu níže: čtyři čerpadla bez vlastní regulace výkonu fungují jako čtyři stupně. Druhou výhodou je, že při výpadku jedné jednotky mohou ostatní dál topit. Počet a velikost jednotek ale nevychází z typu budovy, nýbrž z výpočtu tepelné ztráty a potřeby teplé vody.

Jak se dimenzuje kaskáda?

Z tepelné ztráty budovy, potřeby teplé vody a zvoleného bodu bivalence, pod kterým pomáhá záložní zdroj. Postup rozebírá článek o dimenzování tepelného čerpadla a volbu bodu bivalence článek bivalentní bod tepelného čerpadla.

Dobře to ukazuje recenzovaná studie doc. Tomáše Matušky z ČVUT (TZB-info, 4. 11. 2019). Cihlový bytový dům v Brně měl po zateplení výpočtovou tepelnou ztrátu 120 kW při −12 °C a otopnou soustavu upravenou na 54/46 °C. Pro vytápění a teplou vodu pro 130 lidí byla navržena kaskáda 4 × 27,1 kW a elektrokotle 40 kW jako záložní zdroj.

Jde o návrh se simulací jedné budovy, ne o měření provozu. Čísla ukazují řád, ne výsledek pro jiný dům.

Ze studie plyne jedna méně zřejmá věc. Záložní elektrokotle podle simulace dodaly jen 1 % tepla, ale jejich instalovaný příkon 40 kW byl na stejné úrovni jako maximální elektrický příkon tepelných čerpadel, 44 kW při −12 °C. Se záložním zdrojem je proto potřeba počítat při návrhu elektrického připojení.

Orientační tepelnou ztrátu a výkon si spočítáte v naší kalkulačce tepelného čerpadla. Kaskádu pro konkrétní bytový dům nebo halu ale navrhuje projektant podle výpočtu tepelné ztráty.

Čím se liší domácí a průmyslová vysokoteplotní čerpadla?

Domácí vysokoteplotní čerpadla ohřívají topnou vodu u propanových modelů, jejichž podklady jsme prošli, nejvýš na 70 až 75 °C. Průmyslová vysokoteplotní čerpadla dodávají teplo pro technologie o teplotě 90 °C a více, ve výzkumu až 160 °C, a jde o jinou kategorii zařízení.

Přehled Arpagaus et al. (2018) našel na trhu přes 20 modelů průmyslových vysokoteplotních čerpadel od 13 výrobců s teplotou nejméně 90 °C a topným výkonem zhruba od 20 kW do 20 MW. Používají hlavně chladiva R245fa, R717 (čpavek), R744 (CO₂), R134a a R1234ze(E). Laboratorní zkoušky při teplotě 120 °C dosáhly COP 5,7–6,5 při teplotním zdvihu 30 K, ale jen 2,2–2,8 při zdvihu 70 K. Chladivo R1336mzz(Z) umožňuje až 160 °C. Největší potenciál uplatnění vidí autoři v potravinářství, papírenství, zpracování kovů a chemii. Vysokou teplotu vody u rodinného domu se starými radiátory rozebírá článek o vysokoteplotním tepelném čerpadle.

Kam dál podle typu objektu?

Výkon vždy určuje tepelná ztráta a potřeba teplé vody, podrobnosti ke konkrétním typům budov najdete v samostatných článcích:

• Hotely a penziony: více v článku o tepelných čerpadlech pro hotely a penziony.
• Bytové domy a SVJ: včetně odpojení od dálkového tepla. Podrobnosti v článku tepelné čerpadlo pro bytový dům a SVJ.
• Bazény a wellness: přečtěte si o tepelných čerpadlech na bazén.
• Chaty a chalupy: detaily v článku tepelné čerpadlo pro chatu a chalupu.
• Komerční a průmyslové haly: průvodce průmyslovými tepelnými čerpadly pro haly.
• Vysoká teplota vody: pokud soustava vyžaduje vysokou výstupní teplotu vody, pomůže článek o vysokoteplotním tepelném čerpadle.

S kaskádou úzce souvisí i akumulační nádrž a ekvitermní regulace. Sezónní topný faktor pak vstupuje do výpočtu návratnosti tepelného čerpadla (TCO).

Co říká výzkum

• Kaskáda v bytovém domě (recenzovaný odborný článek). Matuška, T.: Tepelná čerpadla v bytových domech. TZB-info, 4. 11. 2019. Studie zatepleného cihlového bytového domu v Brně: ztráta 120 kW při −12 °C, kaskáda 4 × 27,1 kW (A7/W35) a elektrokotle 40 kW s bodem bivalence −5 °C. Podle simulace tepelná čerpadla pokryjí 99 % potřeby tepla na vytápění a teplou vodu, sezónní topný faktor vytápění 2,73 a teplé vody 2,47. URL: https://vytapeni.tzb-info.cz/tepelna-cerpadla/19806-tepelna-cerpadla-v-bytovych-domech
• Sezónní účinnost podle typu zdroje. Żelazna, A.; Pawłowski, A.: Review of the Role of Heat Pumps in Decarbonization of the Building Sector. Energies 18(13), 3255, 2025. Přehled recenzované literatury a průmyslových zpráv uvádí u čerpadel vzduch-voda sezónní topný faktor typicky 2,8–3,5, u čerpadel voda-voda až 4,5 a u země-voda až 5,0. URL: https://www.mdpi.com/1996-1073/18/13/3255
• Průmyslová vysokoteplotní čerpadla. Arpagaus, C.; Bless, F.; Uhlmann, M.; Schiffmann, J.; Bertsch, S.: High temperature heat pumps: Market overview, state of the art, research status, refrigerants, and application potentials. Energy 152, 985–1010, 2018. Přehled čerpadel s teplotou 90–160 °C: na trhu přes 20 modelů od 13 výrobců s teplotou nejméně 90 °C a výkonem zhruba 20 kW až 20 MW; při 120 °C COP 5,7–6,5 (zdvih 30 K) a 2,2–2,8 (zdvih 70 K). URL: https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.03.166

Údaje o trhu: Ministerstvo průmyslu a obchodu, Zpráva o tepelných čerpadlech za rok 2025 (Bufka, A.; Blechová Tourková, J.), shrnutí na TZB-info z 21. 4. 2026: https://vytapeni.tzb-info.cz/tepelna-cerpadla/29719-dodavka-tepelnych-cerpadel-na-trh-v-ceske-republice-v-roce-2025

Často kladené dotazy (FAQ)

Proč volit pro velký objekt kaskádu místo jednoho čerpadla?

Kaskáda umožňuje spínat jednotky postupně jako výkonové stupně podle aktuální potřeby tepla a při výpadku jedné jednotky mohou ostatní dál topit. Kolik jednotek a jak velkých, určuje výpočet tepelné ztráty a potřeby teplé vody. Ve studii bytového domu se ztrátou 120 kW šlo o čtyři jednotky po 27,1 kW.

Jaký sezónní topný faktor čekat u bytového domu?

Záleží hlavně na teplotě otopné soustavy a na podílu teplé vody. Ve studii zatepleného bytového domu v Brně vyšel podle simulace sezónní topný faktor 2,73 pro vytápění soustavou 54/46 °C a 2,47 pro teplou vodu o 55 °C s cirkulací. Přehled literatury uvádí u čerpadel vzduch-voda typicky 2,8–3,5.

Jak velký záložní zdroj kaskáda potřebuje?

Určuje ho bod bivalence a výpočet. Ve studii bytového domu v Brně dodaly elektrokotle 40 kW, spínané pod −5 °C, podle simulace jen 1 % tepla. Jejich příkon ale byl na stejné úrovni jako maximální elektrický příkon tepelných čerpadel (44 kW při −12 °C), s čímž je potřeba počítat u elektrického připojení.

Čím se liší průmyslové vysokoteplotní čerpadlo od domácího?

Teplotou a výkonem. Průmyslová vysokoteplotní čerpadla dodávají teplo o 90 °C a více (ve výzkumu až 160 °C) s výkonem zhruba od 20 kW do 20 MW a používají jiná chladiva, například čpavek nebo CO₂. Při teplotě 120 °C jejich COP v laboratoři klesá z 5,7–6,5 při zdvihu 30 K na 2,2–2,8 při zdvihu 70 K.

Orientační výkon pro váš objekt si nezávazně spočítáte v našem konfigurátoru.