Jak funguje tepelné čerpadlo princip

Tepelná čerpadla fungují na principu cirkulace tepla mezi dvěma oblastmi s různými teplotami. Principem tepelného čerpadla je tedy přenášení tepelné energie z okolního prostředí do topného systému. Díky vysoké účinnosti jejich obliba stále rychleji roste a mnoho odborníků již považuje tento způsob vytápění budov za nejlepší dostupný na trhu. Jak ale ze zimy udělá teplo?

Princip tepelného čerpadla: nic více než obrácený princip chladničky

Tepelné čerpadlo získává tepelnou energii z okolí, země nebo vzduchu. Toto získané teplo odpaří pracovní médium v zařízení zvaném výparník. Následně se pak páry pracovního média předávají do elektricky poháněného kompresoru, kde se stlačením zvýší jeho teplota. V posledním kroku zahřáte pracovní médium předá teplo v kondenzátoru teplo do topného okruhu budovy. Tento proces zkapalňuje páry pracovního média které stlačením zvyšuje svoji teplotu a nabývá kapalného skupenství. Nakonec expanduje, zbaví se tlaku a prudce se ochladí a tím uzavírá pracovní cyklus tepelného čerpadla.

Klíčovým výkonnostním parametrem každého tepelného čerpadla je koeficient COP (Coefficient Of Performance), který popisuje poměr mezi energetickým výkonem jednotky v teple a energií dodanou do topné jednotky. Příklad: COP 4 znamená, že na 4 kWh získaného tepla tepelného čerpadla potřebuje dodat jednotce 1 kWh elektřiny. Hodnota COP se liší v závislosti na teplotě spodního a horního zdroje, ale z hlediska zásad jejího výpočtu je vždy větší než 1.

Otopný systém tepelného čerpadla se skládá

• zdroje tepla, který získává potřebnou energii z prostředí, vrt nebo vzduchový výměník
• samotné tepelné čerpadlo, které umožňuje využití získaného tepla z prostředí
• systému rozvodu a akumulace tepla, který rozvádí nebo dočasně uchovává teplo v domě

Monobloková a splitová řešení

Dělené tepelné čerpadlo se skládá ze dvou modulů. První se instaluje venku a druhý uvnitř budovy. Vnitřní modul obsahuje konkrétně kondenzátor. Oba moduly jsou propojuje chladicí potrubí.

U monoblokového tepelného čerpadla se jedná o jeden modul obsahující celý chladicí okruh čerpadla, který se instaluje mimo budovu. Pokud při nákupu zvažujete možnosti technologie, měli byste se zaměřit zejména na technické možnosti budovy a zkontrolovat stávající systém používaný k distribuci tepla.

Tepelné čerpadlo vzduch/voda

Vzduchová tepelná čerpadla jsou typem zařízení, které jako spodní zdroj tepla využívá venkovní vzduch. Mohou se dodávat v dělené i monoblokové variantě. Nespornou výhodou tohoto řešení jsou relativně nízké investiční náklady, velké množství modelů dostupných na trhu a snadná instalace. Při volbě tohoto řešení je však třeba počítat s tím, že při poklesu venkovní teploty bude vzduchové tepelné čerpadlo potřebovat posilovač. Rozhodujícím faktorem je v tomto případě často potřeba tepla v budově a typ topného systému.

Tepelné čerpadlo země/voda

Tepelná čerpadla země/voda jsou zařízení, která pracují na stejném principu jako tepelná čerpadla vzduch-voda, s tím rozdílem, že v prvním případě je spodním zdrojem tepla energie obsažená v teple země. Pro využití tohoto tepla je zemní tepelné čerpadlo vybaveno zemním výměníkem tepla, který může být instalován vertikálně nebo horizontálně. Mezi nesporné výhody tohoto řešení patří konstantní teplota země, která zajišťuje mnohem větší stabilitou okamžitého výkonu čerpadla. Nevýhodou jsou značné finanční náklady na vrtání vrtů pro zemní výměník a samotný zemní výměník. Nízko potencionálním zdrojem tepla pro tuto technologii mohou být také vodní nádrže, které si u dna udržují relativně stálou teplotu po celý rok.

Historie tepelných čerpadel

Vývoj technologie tepelných čerpadel sahá až do 19. století: Francouz Nicolas Carnot zveřejnil první principy fungování tepelného čerpadla v roce 1824. O dobrých 100 let později byly v Curychu uvedeny do provozu první rozsáhlé systémy tepelných čerpadel, které vytápěly radnici, kongresovou budovu, vládní úřady a krytý plavecký bazén. První tepelné čerpadlo se zdrojem tepla ze země bylo uvedeno do provozu v USA v roce 1945 v domě Roberta C. Webbera v Indianapolisu. Čerpadlo bylo vybaveno kompresorem o výkonu 2 kW a využívalo ventilátor k pohonu systému ohřevu vzduchu, který byl v té době v USA již populární. Od té doby se tepelná čerpadla pro vytápění prostor a ohřev vody stala spolehlivou a ekologickou možností vytápění. Díky dlouholetým zkušenostem se tato technologie neustále vyvíjí a uplatňuje inovace objevené v oboru.