Jak funguje tepelné čerpadlo?

Tepelné čerpadlo nabývá stále většího významu jako zdroj tepla. Je to proto, že na rozdíl od mnoha běžných topných systémů nevyžaduje spalovací proces a tudíž přímo nevypouští zplodiny hoření. Ty, které poškozují klima, vznikají pouze při výrobě elektřiny, kde je proces hoření bedlivě sledován. Při použití obnovitelných zdrojů (vítr, slunce) nebo jaderná vůbec nevznikají. Aby se volné teplo z venkovního prostředí dalo využít k vytápění pomocí tepelného čerpadla, je zapotřebí elektrické energie. Jak toto zařízení funguje a jakou technologii tepelné čerpadlo potřebuje?

Tepelné čerpadlo funguje jako chladnička, ale obráceně. Chladnička odebírá ze svého vnitřního prostředí teplo a odevzdává ho ven do místnosti. Tepelné čerpadlo z venkovního prostředí odvádí teplo do místnosti. K tomuto procesu potřebujeme elektřinu pro kompresor a ventilátor, který to provádí. Zatímco jiné elektrické topné systémy přeměňují přímo na teplo (poměr 1:1), v topném systému s tepelným čerpadlem je elektřina potřebná k tomu, aby se teplo z venkovního prostředí dostalo na vyšší užitnou teplotu. Pro pohon tepelného čerpadla dnes potřebujete měně jak ¼ energie (zaplacené), proti celkově získané (poměr 1:4 a víc).

Technologie a funkce tepelného čerpadla v detailu

K fungování tepelného čerpadla jsou zapotřebí různé komponenty. Kompresní tepelná čerpadla potřebují mimo jiné výparník, kompresor, kondenzátor a expanzní ventil. Ve čtyřech krocích vysvětlíme, co jednotlivé součásti dělají a jak spolupracují:

Výparník

Výparník je tepelný výměník, ve kterém se teplo z okolního vzduchu, solanky (země) nebo podzemní vody předává kapalnému chladivu. Zatímco se obě látky nemíchají, zdroj tepla v prostředí uvolňuje energii, což způsobuje pokles jeho teploty. Mezitím chladivo absorbuje energii. Zahřívá se a díky svým zvláštním vlastnostem a tlakovým podmínkám v technologii tepelného čerpadla přechází do plynného stavu.

Kompresor

Kompresor nasává páry chladiva a stlačuje je. Se zmenšujícím se objemem par se zvyšuje jejich tlak. Pozitivním vedlejším efektem, který technologie tepelného čerpadla využívá, je, že zvyšujícím se tlakem se zvyšuje i teplota chladiva. To je nutné, aby bylo možné v dalším kroku předat zachycené teplo topné vodě.

Kondenzátor

Stejně jako výparník je i kondenzátor výměníkem tepla. Vede horké páry chladiva kolem topné vody a umožňuje přenos tepla z jednoho média do druhého. Chladivo přitom uvolňuje energii, což způsobuje pokles jeho teploty. Topná voda naopak energii absorbuje a ohřívá se.

Expanzní ventil

Expanzní nebo škrticí ventil snižuje tlak chladiva. Zajišťuje, aby se médium mohlo zcela rozpínat a zkapalňovat, a zaručuje, že výparníkem vždy proudí dostatečné množství chladiva. Používají se tepelné nebo elektrické expanzní ventily. Ty jsou přesnější, a proto se častěji vyskytují na téměř všech tepelných čerpadlech a ve větších klimatizacích. Jakmile se chladivo vrátí do původního stavu, proces začne znovu. Následující schéma poskytuje přehled o technologii a funkci tepelného čerpadla.

Řízení

Dnes obstarává složitá elektronika, která řídí chod jednotlivých součástí tak, aby se dosahovalo co největšího topného poměru. K tomu je v tepelném čerpadle instalováno mnoho teploměrů, snímačů tlaku, průtoku. Pro řízení kompresoru a ventilátoru se používají invertory pro regulaci výkonu (otáček) cca od 20 – 100%.

Důležité informace na závěr

Čím vyšší teplotu a tím i tlak musí kompresor zvýšit, tím více energie tepelné čerpadlo spotřebuje. To znamená, že pokud má technologie fungovat efektivně, musí být teploty zdroje tepla a topné vody blízko sebe.

Funkce tepelného čerpadla využívá širokou škálu zdrojů tepla. Teplo z prostředí lze například získávat ze vzduchu, země nebo podzemní vody. Odpadní teplo z technických systémů lze však také využít k vytápění pomocí tepelného čerpadla nebo rekuperace.

Kde si nechat poradit

Potřebujete poradit s výběrem správného tepelného čerpadla pro váš rodinný dům? Společnost ATS –⁠ electronic se zabývá prodejem, montáží, opravou a poradenstvím tepelných čerpadel, klimatizací a fotovoltaiky. V jejich nabídce najdete prémiová tepelná čerpadla LG nebo ekonomická tepelná čerpadla Sinclair. Montáž tepelných čerpadel je možná ve městech: Brno, Třebíč, Velká Bíteš a v jejich okolí. Pro více informací přejděte na stránky www.klimatizace-tepelne-cerpadlo.cz.

Stránky