Princíp  |  Výrobcovia  |  Kontakt

Ako funguje tepelné čerpadlo

Tepelné čerpadlá sú moderné zdroje vykurovania s minimálnymi prevádzkovými nákladmi a s minimálnym vplyvom na životné prostredie. Umožňujú získavať teplo z tzv. nízkopotenciálnych zdrojov. Sú to napríklad voda, zem, okolitý vzduch a pod. Všetky tieto zdroje majú zvyčajne nižšiu teplotu než je tá, ktorú potrebujeme získať. Tepelné čerpadlo z nich ale dokáže pomocou cyklu kompresie a expanzie plynu odčerpať teplo a vytvoriť teplotu na výstupe okolo 55 ° C.

Získané teplo (tzv. nízkopotenciálne teplo) prevedú pomocou procesu kompresie a expanzie chladiva v uzavretom chladivovom okruhu na teplo vysokopotenciálne (cca 50-60 ˚C). Vďaka tomuto procesu je možné odobrať teplo z prostredia, ktoré sa nám javí ako studené, a to dokonca aj keď má toto prostredie teplotu nižšiu ako 0 ˚C. Súčasné tepelné čerpadlá dokážu odoberať teplo aj zo vzduchu o teplote do -20 ˚C.


Plyn sa stláča pomocou kompresora, ktorý potrebuje na svoju prevádzku energiu, väčšinou elektrickú. Energia potrebná pre prevádzku kompresora je asi 1/3 celkovo získanej energie na výstupe tepelného čerpadla. Tepelné čerpadlo tak šetrí viac než 2/3 energie a tým šetrí ako Vaše peniaze, tak aj životné prostredie. Celkový vykurovací výkon je súčtom energie získanej z okolitého prostredia a energie privedenej do kompresora. Prevádzka tepelných čerpadiel je najhospodárnejšia, keď je čo najmenší rozdiel medzi teplotou primárneho zdroja a teplotou výstupnej vykurovacej vody. Preto je vhodné používať nízkoteplotný vykurovací systém s teplotou vykurovacej vody 30-40 ° C, typicky podlahové vykurovanie, alebo veľkoplošné radiátory. Dôležité je použitie ekvitermickej regulácie, ktorú už niektoré modely čerpadiel obshauju ako súčasť riadiacej jednotky čerpadla.

Vzduch-voda princíp

Tepelné čerpadlá vzduch-voda používajú ako zdroj tepla okolitý vzduch, spravidla vonkajší. Je možné využívať ale aj odpadový vzduch z miestností, z priemyselných priestorov a pod. Využívanie odpadového vzduchu pre tepelné čerpadlo by malo byť vždy vopred konzultované s dodávateľom alebo aj výrobcom zariadenia. Problematické je využívanie vzduchu s obsahom čpavku alebo chemicky zaťaženého vzduchu (napr. vzduch zo stajní).

Tepelné čerpadlá vzduch-voda predstavujú kvalitný zdroj vykurovania s nízkymi obstarávacími nákladmi, jednoduchou inštaláciou a dobrou návratnosťou. Cena samotných zariadení je síce obvykle vyššia, v porovnaní so zariadeniami zem-voda a voda-voda. Ale u týchto je treba počítať s ďalšími nákladmi na vybudovanie zdroja tepla (zemný kolektor, vrt, studňa a pod.), ktorých cena potom môže byť dokonca vyššia ako cena samotného zariadenia. U tepelného čerpadla vzduch-voda toto odpadá, takže výsledná obstarávacia cena je potom obvykle nižšia ako u ostatných systémov a vďaka tomu je lepšia aj návratnosť investície. A to aj napriek horšiemu vykurovaciemu faktoru, ktorý dosahujú.

Tepelné čerpadlá vzduch-voda sa inštalujú v dome alebo mimo domu. Vyrábajú sa pre inštalácie vo vnútri objektu, vonku, alebo tzv. delené (splitové) systémy s vonkajšou a vnútornou jednotkou. Tepelné čerpadlá vzduch-voda je vhodné navrhovať na cca 80 % tepelných strát budovy. Dôjde tak k finančnej úspore pri nadobudnutí, predíde sa nežiaducim častým štartom tepelného čerpadla v čase vyšších vonkajších teplôt. Finančná strata spôsobená bivalentným elektrodohrevom v extrémne nepriaznivých mrazivých dňoch nie je z hľadiska celkovej ročnej spotreby príliš významná. Pri návrhu tepelného čerpadla pre bivalentnú teplotu -2 až -7 ˚C môže tepelné čerpadlo pokryť 95-98 % celkovej ročnej spotreby energie na vykurovanie. Zvyšok je krytý bivalentným dohrevom. Zariadenia vzduch-voda sa robia väčšinou v prevedení monoenergetickej - to znamená že kompresorová časť aj bivalentný dohrev majú rovnaký zdroj napájania, elektrinu. U jednotiek umiestnených vonku je treba vyriešiť vhodným spôsobom odvod kondenzátu, ktorý vzniká kondenzáciou vzdušnej vlhkosti na chladnom výparníku. Pri teplotách cca 5 ˚C a nižších, táto vlhkosť namŕza. Jednotky nie je vhodné umiestňovať v blízkosti obytných terás, chodníkov a pod.

Delené tepelné čerpadlo

má časť chladiaceho okruhu vo vonkajšej jednotke a druhú časť vo vnútornej jednotke. Vonkajšia jednotka je podobná vonkajšej klimatizačnej jednotke s možnosťou inštalácie na strechu, stenu alebo na zem. Vnútorná jednotka pripomína bežný elektrokotol. Vo vnútornej jednotke obvykle už sú zabudované všetky potrebné komponenty - riadiaca jednotka, obehové čerpadlo, expanzná nádoba,... .

Vonkajší vzduch ako zdroj tepla využívajú ešte aj tepelné čerpadlá vzduch-vzduch. Tepelným čerpadlom vzduch- vzduch je prakticky každá klimatizačná jednotka. Dnes sú väčšinou vybavené aj funkciou kúrenie, to znamená že dokážu otočiť smer prúdenia chladiva. Namiesto toho, aby miestnosť chladil, tak ju potom ohrieva s využitím tepla odobratého vonkajšiemu vzduchu. Tieto tepelné čerpadlá sa potom výborne hodia k rýchlemu a ekonomickému ohrevu vzduchu v miestnosti, napr. v prechodnom období jar/jeseň, kedy ešte nie je v činnosti bežná vykurovacia sústava. V niektorých aplikáciách, pri vhodnom nadimenzovaní je možné využiť kúrenie po celú sezónu.

Tepelné čerpadlo pre vnútornú inštaláciu

obsahuje v jednej skrini ako výmenník vonkajšieho vzduchu, tak výmenník vnútorný a celý chladiaci okruh s kompresorom. Vonkajší vzduch sa k nemu privádza a odvádza mohutným vzduchotechnickým potrubím cez nasávacie a výfukové mriežky na vonkajších stenách budovy. Niektoré tepelné čerpadlá označované ako kompaktné, potom majú v skrini zabudované aj ďalšie komponenty, ako sú obehové čerpadlá, akumulačná nádrž a pod. Kotolňa, strojovňa, technologická miestnosť,... potom vyzerá veľmi čisto a upravene.

Tepelné čerpadlo pre vonkajšiu inštaláciu

má všetky časti chladiaceho okruhu umiestnené v skrini určenej pre inštaláciu mimo budovu. Obvykle sa umiestňuje na betónový podstavec v blízkosti objektu. Dovnútra je potom pripojené priamo potrubie vykurovacej sústavy. Výhodou je predovšetkým úspora miesta v objekte. Dnes môže mať aj takéto tepelné čerpadlo pekný dizajn, ktorý sa vhodne doplní k stavbe a jej okoliu.