Určitě jsme při stavbě domu nejednou slyšeli pojem “tepelné čerpadlo”. Může se zdát, že jde o poměrně složité zařízení, ale pravda je zcela jiná. V tomto článku se pokusíme vysvětlit, co je tepelné čerpadlo a jak funguje.
Co je tepelné čerpadlo
Tepelné čerpadlo se používá k ohřevu užitkové vody. Tepelná čerpadla rovněž vydávají teplo k vytápění domů a budov, v nichž jsou instalována. Každé čerpadlo se dělí na horní a dolní zdroj.Horní zdroj je jinak známý jako topný systém. Spodní zdroj může být různý, ale nejčastěji se jedná o zem, do které jsou umístěny ploché nebo spirálové kolektory nebo sondy. Takovým zdrojem je také vzduch, voda (včetně odpadních vod).
V uzavřeném systému čerpadla dochází k fyzikálním přeměnám. Pro spuštění čerpadla je třeba do kompresoru přivést malé množství elektrické energie.
Tepelné čerpadlo pracuje v uzavřeném okruhu. Každý obvod má součásti, které je nutné probrat, abychom pochopili, jak takové čerpadlo funguje.
Výměník tepla nebo výparník – pracovní médium ve formě směsi plynu a kapaliny prochází procesem odpařování. Tímto způsobem je energie odebírána z nižšího zdroje. V pozdější fázi je nasávána nízkotlaká pára, která vstupuje do kompresoru. Nasávané chladivo zvyšuje svou teplotu a tlak. Plynné chladivo cirkuluje až do instalace další součásti.
Dalším prvkem okruhu je výměník tepla nebo kondenzátor. Již horké a stlačené chladivo se dostane do výměníku a předá veškerou svou energii hornímu zdroji, čímž dojde ke kondenzaci.
Posledním prvkem okruhu je expanzní ventil. Zde se chladivo dávkuje a vstupuje do výparníku. Během tohoto procesu dochází k výraznému poklesu teploty a tlaku chladiva. Chladivo tak v okruhu cirkuluje nepřetržitě, což zaručuje nepřetržitý provoz čerpadla.
Typy tepelných čerpadel
Pokud do vyhledávače zadáte “tepelné čerpadlo, jak funguje”, zobrazí se mnoho možností a typů čerpadel. Popíšeme tři nejčastěji používané.
Nejčastěji se používají tepelná čerpadla typu solanka-voda. Používají se také roztoky vzduch-voda a voda-voda. Velmi zřídka se používají čerpadla s tzv. přímým odpařováním.
Všechny tyto typy jsou stejné, pokud jde o horní okruh, kterým je nejjednodušeji řečeno ústřední topení. Jediný rozdíl je ve spodním zdroji. Všechny tři typy používají jako topné médium vodu, proto se v názvu všude používá slovo “voda”.
Tepelná čerpadla solanka-voda
To je pravděpodobně nejefektivnější řešení. Toto řešení se vyznačuje získáváním sluneční energie, která se ukládá do země. V tomto systému se používají dva typy výměníků – horizontální a vertikální. Kolektory neboli horizontální výměníky jsou plastové trubky dlouhé asi 130 metrů, které jsou položeny v hloubce 1,5 metru. V závislosti na potřebě vody v budově se jejich počet pohybuje od 4 do 10. Vertikální výměníky tepla nejsou nic jiného než vrty, které se provádějí v hloubce až 1,5 metru. V nich jsou umístěny sondy ve tvaru písmene U. Pokud se jedná o instalaci v rodinném domě, používají se obvykle 2 nebo 3 vrty. Systém tepelného čerpadla solanka-voda využívá skutečnosti, že teplota půdy v hloubce menší než jeden metr je relativně stálá, přibližně 7,5 °C. Díky tomu je možné získat médium o teplotě přibližně 4 °C, což je poměrně účinné. COP je 4,0, pokud čerpadlo s kompresorem zvýší teplotu na 35 stupňů Celsia. V současné době se jedná o nejpůsobivější a nejstabilnější model instalace tepelného čerpadla.
Tepelná čerpadla vzduch-voda
V tomto modelu se jako vnější zdroj energie používá vzduch. To je ideální, když je venkovní teplota maximálně -5 stupňů Celsia. Dosažení cirkulační teploty 35 stupňů Celsia je naprosto možné a navíc účinné. Tato účinnost prudce klesá, když teplota začne klesat pod pět stupňů Celsia. V takové situaci se COP, který měří množství energie získané z nižšího zdroje do zdroje energie, mění na hodnotu COP, který měří množství energie získané z nižšího zdroje k elektrické energii potřebné k její výrobě. Výsledkem je, že čerpadlo začíná topit převážně elektřinou, takže provozní náklady se přímo úměrně zvyšují.
Tepelná čerpadla voda-voda
Voda je v tomto okruhu zdaleka nejdůležitějším aspektem. Jako spodní zdroj se používají podzemní vodní toky. Voda z jedné studny je odebírána a vypouštěna do další studny, která by měla být vzdálena nejméně 15 m od vodního toku. Pro využití tohoto systému potřebujeme dostatečnou kapacitu podzemních zdrojů vody. Vezměte prosím na vědomí, že průměrné čerpadlo o výkonu 8 kW je schopno přečerpat přibližně 2 m3 vody za hodinu. Životnost čerpadla je přibližně 30 let, takže je třeba s tím počítat a zvážit, zda se kapacita podzemních zdrojů během této doby nezmění. Voda, která protéká čerpadlem, je navíc nasycena minerály, tj. je mineralizovaná. Taková voda způsobuje rychlejší korozi součástí obvodu čerpadla, s nimiž přichází do styku. Z těchto důvodů se tento typ čerpadla nedoporučuje.
Centrální vytápění
Tepelná čerpadla jsou zařízení, jejichž systém pracuje nejlépe, když má médium v okruhu nízkou teplotu. Tento jev se nazývá operace s nízkými parametry. Nízký parametr je brán na 35 stupňů Celsia. Tepelná čerpadla samozřejmě mohou ohřívat médium na vyšší teploty, ale to nemá velký smysl, protože pak se COP sníží. Z tohoto důvodu jsou pro tepelná čerpadla nejvhodnějšími společníky podlahové, stropní a stěnové vytápění a pouze některé vybrané typy radiátorového vytápění. Nejčastěji se volí radiátory s výstupní teplotou 70 stupňů Celsia a vratnou teplotou 50 stupňů Celsia.
Instalace v domě
Pokud jste se rozhodli pro podlahové vytápění jako zdroj tepla pro váš domov, měli byste mu věnovat zvláštní pozornost již od samého počátku. Zatímco v případě radiátorového vytápění můžeme v kterékoli fázi hodně změnit, protože radiátor lze vyměnit za větší nebo menší, v případě podlahového vytápění není možnost provádět změny v pozdějších fázích instalace. Pokud se něco pokazí, nezbývá než podlahu seškrábat a položit ji znovu, proto je tak důležité věnovat pozornost fázím návrhu a výstavby.
Které tepelné čerpadlo je nejlepší
Nejlepší tepelné čerpadlo je takové, které splňuje technické parametry a je kompatibilní s ostatními použitými zařízeními. Zvláště opatrní musíme být v případě mechanického větrání, tj. rekuperace a v případě, že máme zdroj tepla z krbu, tzv. DGP.
Abychom mohli správně vybrat čerpadlo a pochopit, jak funguje, musíme provést přesné výpočty potřeby tepla v jednotlivých místnostech. Návrh by měl zahrnovat způsob rozvržení instalace a její délku, aby bylo možné vybrat nejlepší zařízení pro dosažení výsledků. Instalaci bez předchozího návrhu nedoporučujeme, protože může způsobit více škody než užitku. Navíc se může ukázat, že odhadované výpočty se od těch skutečných značně liší, což bude mít pravděpodobně přímý dopad na fungování celého instalačního obvodu.
Při doplňování prvků ústředního vytápění je důležitý také výběr materiálů. Nyní není vhodná doba na hledání úspor. Pokud se rozhodnete pro tepelné čerpadlo doporučené odborníkem, máme záruku kvality a životnosti. To se týká nejen materiálů, ale i samotného designu. Neměli bychom se zajímat o jiné tepelné čerpadlo než to, které je doporučeno na základě technického návrhu. Vezměte prosím na vědomí, že kvalitní materiály nejsou o natahování zákazníka, ale o kvalitě materiálů. Mám záruku přibližně 10 let, takže stojí za to vybrat materiál, který bude dostatečně sloužit po mnoho let. V opačném případě budete muset podlahu odstranit a provést úpravy, což může být velmi nákladné.
Vertikální vrty se velmi často doporučují kvůli jejich stabilnímu výkonu. Je důležité si uvědomit, že špatně dimenzovaná tepelná čerpadla, respektive jejich spodní zdroj, mohou nakonec zamrznout a jednotka nebude pracovat efektivně.
Každá slušná montážní firma by měla zákazníka informovat o možných rizicích, pokud zákazník jedná bez projektu. Technický návrh je základem, ale druhým velmi důležitým aspektem je kvalita zpracování. Výběr odborníků je nesmírně důležitý, protože na nich závisí přesné provedení návrhu. Lidé na správném místě by měli vědět, jak se starat o provedení, aby instalace a čerpadla plnily svůj účel a poskytovaly dlouhodobou záruku. Na trhu je mnoho firem, kvalifikovaných techniků a montážních firem, které umí svou práci správně odvést a přečíst si plány.
