Tepelné čerpadlo do staršího domu i novostavby

Princip funkce tepelného čerpadla

Tepelné čerpadlo v domě funguje na stejném principu jako chlazení v ledničce. Na jedné straně je teplo odebíráno, na druhé vydáváno. U ledničky je vydávání tepla do exteriéru pouze nevyhnutelná externalita, kdežto u tepelného čerpadla kýžený jev. Přečtěte si další informace a zajímavosti k tepelným čerpadlům v naší fotogalerii.

Fotogalerie:

i Foto: Earthtimes, Shutterstock, hutti

Tepelné čerpadlo je schopné díky mechanickému stlačování a skupenským přeměnám oběhové látky získávat efektivně teplo i ze zdrojů, které příliš vysokou teplotu nemají. Oběhová kapalina, která se ohřívá o nízkoteplotní zdroj (např. půdu) je velmi podchlazená a je tak schopna díky rozdílné teplotě teplo přijmout. Po ohřátí se tato látka tepelného čerpadla začne odpařovat a míří ke kompresoru, kde je mechanicky stlačena.

Vyplatí se solární ohřev vody?

Práce pístu v tepelném čerpadle zvýší tlak a sníží objem plynu při zvýšení teploty >> jednoduchá aplikace stavové rovnice: tlak × objem / teplota = konstanta. Ohřátý plyn míří k místu, kde předá svoji energii například do otopného systému. Velkou část energie systém získá nejen ze samotné teploty plynu, ale také z přeměny z plynu na kapalinu (skupenské teplo). Toto místo je v tepelném čerpadle kondenzátorem a zdrojem tepla pro otopnou soustavu.

Zkondenzovaná kapalina má stále poměrně vysokou teplotu na to, aby byla dále schopná přijímat efektivně teplo z nízkoteplotního zdroje a proto nastává snížení tlaku v oběhu pomocí expanzního ventilu. Tím se oběhová kapalina v tepelném čerpadle výrazně podchladí a je opět připravená přijmout teplo z nízkoteplotního zdroje.

Jak nejrychleji ohřát vodu v bazénu – srovnání: tepelné čerpadlo, elektrický a solární ohřev

Výsledkem je velmi efektivní zařízení, které dokáže transformovat elektrickou energii dodávanou do systému (pohánění kompresoru na stlačování látky a oběhová čerpadla na obou stranách systému)a znásobit tak účinek odebírání tepla z nízkoteplotního zdroje. Nejedná se tedy o žádné perpetuum mobile, ale o efektivní transport tepelné energie.

Nejúčinnější způsob vytápění tepelným čerpadlem v domě je nízkoteplotní soustava tedy nejčastěji podlahové vytápění. Čím větší bude teplota topného média, tím menší účinnost bude tepelné čerpadlo mít. Tepelné čerpadlo také pomáhá dosahovat stavbám na lepší energetické standardy, které by při použití například plynového kotle nedosáhly.

Nejčastější typy tepelných čerpadel

TČ země-voda, carbonzerouk.com

Tepelné čerpadlo země-voda

Tento typ tepelného čerpadla odebírá teplotu ze země buď formou hlubinných vrtů (vertikální) nebo plošných systémů (horizontální). Hlavní nevýhodou tepelného čerpadla země-voda jsou jeho vysoké pořizovací náklady. Pokud je však systém proveden kvalitně a zdroj za několik let nevychladne, je to velmi efektivní systém s vysokým topným faktorem (topný faktor udává poměr mezi vloženou elektrickou a získanou tepelnou energií. Např. topný faktor 4 znamená, že jsme dodáním elektrické energie do tepelného čerpadla získali čtyřnásobek energie ve formě tepla).

TČ vzduch-voda, carbonzerouk.com

Tepelné čerpadlo vzduch-voda

Čerpadlo vzduch-voda používá jako zdroj tepla okolní vzduch, který má po většinu roku vyšší teplotu než je teplota chladiva v oběhu tepelného čerpadla.

Nevýhody tepelného čerpadla vzduch-voda se nejvíce projevují v nejchladnějších měsících v roce, kdy je teplota prostředí tak nízká, že vzduch není schopen žádnou tepelnou energii čerpadlu předat. V takovém případě funguje tepelné čerpadlo jako přímotop s minimálním topným faktorem. Další nevýhodou může být u některých typů vysoká hlučnost zařízení. Výhodou je naopak podstatně nižší pořizovací cena na rozdíl od systému země-voda.

Podívejte se na videu jak funguje tepelné čerpadlo vzduch-voda:

Tepelné čerpadlo voda-voda

Jedná se o jeden z nejúčinnějších způsobů vytápění tepelným čerpadlem v domě, který však má specifické požadavky na místo stavby. Jednou z možností je čerpání tepla ze studniční vody, která má zpravidla teplotu okolo 10 °C. V takovém případě se voda vrací jiným vrtem zpět do země a podmínkou je pak dostatečně vysoká kapacita studny. Dalším způsobem pro tepelné čerpadlo voda-voda je napojení na tekoucí vodu například z řeky nebo na větší vodní nádrž. V tomto případě již není topný faktor tak vysoký, ale pořád se jedná o velmi efektivní způsob. Hlavní nevýhodou tohoto systému je nedostatek vhodných lokalit k jeho aplikaci.

Ekonomika tepelných čerpadel do domu

Jak si spočítat návratnost investice do různých otopných systémů v domě se můžete dočíst v tomto příspěvku. Je to poměrně jednoduchý způsob a v případě, že budete znát celkové pořizovací náklady za systém tepelného čerpadla a otopného systému, si můžete sami spočítat, za jak dlouho se vám investice vrátí přímo ve vašem domě. Dřevostavby jsou svými vlastnostmi koncipované jako stavby, které mají nízkou spotřebu energie na vytápění. Obecně platí, že čím nižší energetické nároky na vytápění váš dům má, tím je návratnost investice do výkonnějších otopných soustav delší (cenu za rozvody podlahového vytápění nezapomeňte zahrnout, protože se jedná o velmi podstatnou položku).

Topení v energetické krizi – odborné srovnání ceny za 1 kWh kamny, elektřinou a plynem

Na druhou stranu, konkurenční boj tlačí cenu tepelných čerpadel stále k nižším hodnotám a pro menší domy je potřeba relativně malý výkon. Proto je pravděpodobné, že se doba návratnosti investice do tepelného čerpadla bude v budoucnu zkracovat.