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
Tepelné čerpadlo nemusí pouze vytápět, v létě může váš domov také příjemně ochlazovat. Princip jeho fungování lze jednoduše obrátit, takže pracuje podobně jako lednice. Namísto přivádění tepla
do místností z nich teplo odvádí, aby příjemně ochladilo interiér domu.
Díky aktivní funkci chlazení, která je
u tepelných čerpadel x-change dynamic pro
standardní součástí výbavy, si můžete užívat komfortní teplotu po celý rok. Zároveň tak často odpadá potřeba pořizovat samostatnou klimatizaci, což znamená další úsporu investic i prostoru.
Funguje princip tepelného čerpadla i v zimě?
Ano, tepelné čerpadlo pracuje spolehlivě i během zimních měsíců. V zemi a podzemní vodě se totiž po celý rok udržuje relativně stabilní teplota, která se podle hloubky pohybuje přibližně okolo 10 °C. Tepelná čerpadla využívající tyto zdroje energie proto dosahují vysoké účinnosti v létě i v zimě.
Vzduchová tepelná čerpadla jsou sice závislá na venkovní teplotě, ale bez problémů fungují i při teplotách pod nulou.
V takovém případě se chladivo pouze více stlačí, aby bylo dosaženo požadované teploty pro vytápění. Moderní tepelná čerpadla jsou navržena tak, aby zajišťovala efektivní a komfortní vytápění i za velmi nízkých venkovních teplot.
Více informací o jednotlivých typech tepelných čerpadel a jejich vlastnostech najdet zde.
Různé provozní režimy
Jednoduché vysvětlení technických pojmů z oblasti tepelných čerpadel
- Monovalentní tepelné čerpadlo: Tepelné čerpadlo slouží jako jediný zdroj vytápění. Toto řešení je ideální především pro novostavby a nízkoenergetické domy s kvalitní tepelnou izolací.
- Bivalentní provoz: Tepelné čerpadlo je doplněno dalším zdrojem tepla. Často se kombinuje například se solárním termickým systémem pro ohřev teplé vody, čímž se celý systém stává ještě úspornějším a efektivnějším.
- Monoenergetický provoz: Ve velmi chladných dnech je elektrické tepelné čerpadlo podporováno přídavným vytápěním - obvykle otopnou tyčí.
- Invertorové tepelné čerpadlo: Tepelné čerpadlo automaticky přizpůsobuje svůj výkon aktuální potřebě vytápění. Na plný výkon pracuje pouze tehdy, když je to skutečně nutné, což bývá jen několik dní v roce. Díky tomu je provoz mimořádně efektivní, úsporný a šetrný k životnosti zařízení.
Více informací o tepelných čerpadlech a jejich výhodách naleznete zde.
Nejčastější dotazy
Jak funguje tepelné čerpadlo? Jednoduše vysvětleno.
Tepelné čerpadlo využívá zdarma dostupnou energii z okolního prostředí – ze vzduchu, země nebo vody. Pomocí okruhu s chladivem se získané teplo stlačením zvýší na vyšší teplotu a následně se předává do topného systému domu.
Jak dobře funguje tepelné čerpadlo během chladné zimy?
Princip tepelného čerpadla – tedy získávání tepla, jeho stlačení, předání do topného systému a následné uvolnění – funguje spolehlivě i během chladné zimy a zajišťuje dostatek tepla pro vytápění domu.
Platí však, že čím více je potřeba zvýšit teplotu získané energie z okolního prostředí, tím více musí být chladivo v tepelném čerpadle stlačeno. To může vést k mírnému zvýšení spotřeby elektřiny. Taková situace ale nastává většinou jen během několika málo dnů v roce, kdy venkovní teploty klesnou výrazně pod bod mrazu.
Funguje tepelné čerpadlo jako klimatizace i vytápění?
Tepelné čerpadlo je především ekologické a úsporné řešení pro vytápění domu. V letních měsících jej však lze využít také k příjemnému chlazení interiéru. Tepelné čerpadlo odebírá teplo z místností a odvádí jej ven, čímž efektivně snižuje teplotu v domě.
Na rozdíl od běžné klimatizace přitom nevzniká nepříjemný průvan, takže chlazení působí přirozeněji a komfortněji.
Při jaké teplotě funguje vzduchové tepelné čerpadlo?
Vzduchová tepelná čerpadla fungují v zásadě při všech venkovních teplotách. S klesající teplotou vzduchu však jejich účinnost postupně klesá, protože je potřeba více energie pro zvýšení teploty topného systému.
Účinnost tepelného čerpadla se označuje hodnotou COP. Například údaj COP 4,96 (A2/W35) znamená, že při venkovní teplotě 2 °C a teplotě topné vody 35 °C dosahuje tepelné čerpadlo velmi vysoké účinnosti 4,96. Jinými slovy: z 1 kWh elektrické energie vyrobí až 4,96 kWh tepelné energie.
Moderní vzduchová tepelná čerpadla jsou navržena tak, aby spolehlivě a efektivně fungovala i při nízkých zimních teplotách.