Jak fungují tepelná čerpadla
Efektivní vytápění jednoduše a úsporně
Tepelná čerpadla představují ekologické řešení pro vytápění i chlazení a pomáhají snižovat náklady na energie i emise CO₂ škodlivé pro klima. Díky tomu přispívají ke zmenšení ekologické stopy domácností i budov. Princip této technologie je jednoduchý a zároveň velmi efektivní: z energie okolního prostředí vzniká teplo pro vytápění. Jak ale tepelné čerpadlo přesně funguje?
Přehled
- Tepelné čerpadlo jako ekologické řešení pro vytápění a chlazení: Snižuje emise CO₂ a náklady na vytápění tím, že využívají energii z okolního prostředí.
- Princip fungování: Energie z okolního prostředí (vzduch, země, voda) + malé množství elektřiny = teplo pro vytápění. Přibližně z 20 % elektrické energie a z 80 % energie z okolního prostředí vzniká 100 % tepelného výkonu.
- Hodnota COP jako měřítko účinnosti: Udává poměr mezi příkonem elektrické energie a tepelným výkonem. Čím vyšší COP, tím vyšší účinnost.
- Jak tepelné čerpadlo funguje: Tepelné čerpadlo získává teplo ze vzduchu, země nebo vody, následně jej pomocí komprese chladiva zvyšuje na vyšší teplotu a předává ho do otopného systému.
- Chladicí okruh: Chladivo se odpařuje, následně je stlačeno kompresorem a předává teplo topnému systému. Poté se opět zkapalní a celý cyklus se opakuje.
- Flexibilní použití: Tepelná čerpadla zajišťují dostatek tepla i během chladných dnů a v létě mohou sloužit také k chlazení. Mohou pracovat v režimu monovalentním, bivalentním, monoenergetickém nebo invertorovém.
Princip tepelného čerpadla: energie z okolí + elektřina = teplo pro vytápění.
Přímo kolem nás jsou dostupné bezplatné zdroje energie – teplo uložené v zemi, ve vzduchu nebo v podzemní vodě. Na tomto principu je založeno tepelné čerpadlo, které tuto energii z okolního prostředí využívá k vytápění pro domácnosti i ohřev teplé vody. Pro přeměnu této energie na teplo využívá tepelné čerpadlo elektřinu, avšak pouze v malém množství.
Zjednodušeně lze říci, že přibližně z 20 % elektřiny a z 80 % bezplatné energie z okolního prostředí vyrobí tepelná čerpadla, jako např. tepelné čerpadlo x-change dynamic pro, 100 % tepelné energie pro vytápění. Účinnost tepelného čerpadla vyjadřuje hodnota COP, která udává poměr mezi spotřebovanou elektrickou energií a vyrobeným teplem. Čím vyšší je hodnota COP, tím úspornější a efektivnější je provoz tepelného čerpadla.
Vše o spotřebě elektrické energie tepelných čerpadel a dalších důležitých hodnotách se dozvíte zde.
Jak funguje tepelné čerpadlo?
Princip fungování tepelného čerpadla je velmi jednoduchý. Obrazně řečeno pracuje podobně jako běžná lednice – jen opačným způsobem:
- Lednice odebírá teplo z potravin uvnitř a odvádí ho zadní stranou ven.
- Tepelné čerpadlo naopak získává energii z venkovního prostředí a předává ji do interiéru budovy pro vytápění.
Jak tepelné čerpadlo funguje ve třech krocích
Chladicí okruh: Co se děje v tepelném čerpadle?
Skutečné fungování tepelného čerpadla je založeno na uzavřeném okruhu chladiva, který probíhá uvnitř zařízení. Co se v něm děje?
- Teplo z okolí se přenese na chladivo. Tím se chladivo zahřeje, začne se odpařovat a rozpínat.
- Přes výměník tepla odevzdá horká pára svou energii do topného systému. Chladivo se při tom ochladí a znovu zkondenzuje na kapalinu.
- Nakonec proudí kapalné chladivo přes expanzní ventil, kde klesne tlak i teplota.
Celý proces se poté neustále opakuje.
Extra tip: Chlazení pomocí tepelného čerpadla
Mimochodem, princip tepelného čerpadla může být i obrácený. V tomto případě je provoz obrácený - a tepelné čerpadlo funguje jako chladnička. Místo aby přivádělo teplo do místností, odebírá z nich teplo a udržuje tak uvnitř domu příjemný chlad.
Díky této funkci chlazení - standardně integrované v tepelných čerpadlech x-change dynamic pro - můžete využívat příjemné teploty v každém ročním období a ušetřit si další investice do klimatizačního systému.
Funguje princip tepelného čerpadla i v zimě?
V půdě a podzemní vodě panují relativně stálé teploty. V závislosti na hloubce se v zimě i v létě pohybují kolem 10 stupňů Celsia. Při využití těchto zdrojů energie proto tepelné čerpadlo pracuje efektivně v každém ročním období.
Naproti tomu tepelná čerpadla využívající vzduch jsou závislá na venkovní teplotě. Princip tepelného čerpadla však funguje i při teplotách pod nulou. Odpařovač chladicího média je pak třeba pouze více stlačit, aby se dosáhlo požadované úrovně teploty.
Více informací o různých typech tepelných čerpadel a jejich vlastnostech najdete zde.
Různé provozní režimy
Jednoduché vysvětlení technických pojmů funkce tepelného čerpadla
- Monovalentní tepelné čerpadlo: Tepelné čerpadlo funguje jako jediný zdroj tepla. To lze nejsnáze realizovat v nízkoenergetických domech nebo v novostavbách s velmi dobrou tepelnou izolací.
- Bivalentní provoz: Tepelné čerpadlo je podporováno dalším zdrojem tepla. Systém vytápění tepelným čerpadlem lze například odlehčit kombinací se solárním termickým systémem pro výrobu teplé vody.
- Monoenergetický provoz: Ve velmi chladných dnech je elektrické tepelné čerpadlo podporováno přídavným topením - obvykle otopnou tyčí.
- Modulované tepelné čerpadlo: Tepelné čerpadlo běží na plné otáčky pouze tehdy, když je to nezbytně nutné - a to je obvykle jen několik dní v roce. To znamená, že pracuje obzvláště efektivně.
Více informací o tepelných čerpadlech a jejich výhodách naleznete zde.