Čo je tepelné čerpadlo?

Prečo sú tepelné čerpadlá najvýhodnejšou a najsľubnejšou náhradou za plynové a elektrické vykurovanie?

Tepelné čerpadlá sú zariadenia, ktoré vďaka technológii znásobujú tepelnú energiu alternatívnych zdrojov (pôda, okolitý vzduch, podzemná voda) a prenášajú ju do vykurovacieho systému.

Slnko a vzduch sú nevyčerpateľnými zdrojmi nízkoteplotného tepla. Táto tepelná energia je bezplatná a obnoviteľná.

Tepelné čerpadlo prenáša alebo prečerpáva tepelnú energiu z jedného média do druhého. Princíp činnosti tepelného čerpadla je opísaný ďalej v článku.

Ako funguje tepelné čerpadlo?

Pri konštrukcii čerpadiel, ako aj pri chladiacich jednotkách sa používa okruh, v ktorom cirkuluje chladivo schopné vrieť aj pri minimálnom ohreve. Lenže tepelné čerpadlo na vykurovanie funguje ako "reverzná chladnička".

Ako tepelné čerpadlo funguje

Prácu tepelného čerpadla možno rozdeliť do 5 fáz:

1. varu freónu vo výparníku
2. stlačenie chladiva kompresorom
3. prenos tepla z kondenzátora do vykurovacieho okruhu
4. prechod ochladeného kondenzovaného chladiva cez škrtiaci ventil
5. návrat ochladeného a kvapalného freónu do výmenníka tepla výparníka

Tepelné čerpadlá sú určené na vykurovanie a chladenie. Ďalšou funkciou je ohrev vody na domáce alebo priemyselné použitie. Ide o najfunkčnejšie zariadenie v porovnaní s akýmikoľvek kotlami alebo klimatizačnými zariadeniami.

Tepelné čerpadlo pracuje veľmi úsporne, pretože spotrebúva energiu len na prevádzku kompresora a obehových čerpadiel. Energetická účinnosť tepelných čerpadiel je veľmi vysoká. Koeficient premeny energie dosahuje 4 až 6 a dokonca aj vyššie hodnoty. To znamená, že každý kilowatt spotrebovanej energie sa pomocou tepelného čerpadla premení na 3 až 5 kilowattov tepla, ktoré sa použije na vykurovanie domu alebo ohrev vody.

Za vykurovanie domu alebo ohrev vody zaplatíte niekoľkonásobne menej, ako keby sa použil elektrický kotol alebo bojler. Náklady na vykurovanie možno ušetriť až o 75 - 80 %!

Pri súčasných tarifách za plyn je prevádzka plynového kotla 2 až 3-krát drahšia ako prevádzka tepelného čerpadla.

Bola tu uverejnená fotografia. Stiahnite si ju

Ako funguje tepelné čerpadlo na vykurovanie domu?

Teplo sa môže získavať z:

• podzemnej vody v hĺbke 15 - 20 m;
• blízkeho vodného zdroja;
• pôdnych podložiek s horizontálnym uložením kolektora do hĺbky 1,2 - 1,5 m;
• hlbokých vŕtaných studní s hĺbkou do 40 - 50 m.
  

Existuje mnoho ďalších spôsobov, ako využiť technológiu tepelného čerpadla na zníženie tepelných strát a zníženie nákladov na vykurovanie.

Napríklad pri využití prebytočného tepla z technologických procesov, tepla z odpadovej vody a v mnohých ďalších prípadoch.

Typy tepelných čerpadiel

Existujú systémy, ktoré využívajú geotermálne teplo, teplo zo vzduchu alebo zariadenia, ktoré získavajú hydrotermálne teplo. Poukážme na niekoľko hlavných typov tepelných čerpadiel.

Zemné tepelné čerpadlo

Zemné tepelné čerpadlo je systém, ktorý čerpá prebytočné teplo z povrchovej vrstvy pôdy, hlbokých vrtov alebo z blízkej vodnej nádrže.

Teplota pôdy v hĺbke pod vrstvou, ktorá v zime zamŕza, je vždy kladná - až 5 až 10 (°C). Teplo naakumulované počas leta stačí tepelnému čerpadlu so zemným zdrojom na vykurovanie miestnosti v zime.

Na odvod tepla sa položí rúrkový plastový kolektor alebo sa spustia dvojité sondy, v ktorých cirkuluje chladiaca kvapalina, ktorá v zimných podmienkach nezamŕza. Čím väčší je obytný priestor, tým dlhšie sú rúrky kolektora alebo hĺbka sond. Špecifický výkon odvodu tepla pre rôzne pôdy sa môže pohybovať od 8 do 32 W/m². Zohľadňujú sa aj vlastnosti pôdy a jej vrstiev, čo si vyžaduje geologický prieskum.

Ak sa v blízkosti domu nachádza rybník alebo nádrž s dostatočným objemom vody a hĺbkou, špirály a prstence plastového kolektora sa do nej umiestnia do hĺbky (na dno).

Tepelné čerpadlo voda-voda

Tepelné čerpadlo voda-voda, ktorého princíp je založený na získavaní tepla z podzemnej vody, je pomerne komplikované na inštaláciu. Teplota vody v hĺbke je počas celého roka konštantná - približne + 10 °C.

Na inštaláciu takéhoto tepelného čerpadla je potrebná analýza hĺbky vodného horizontu, množstva, kvality a čistoty vody. Jeho výkon z hľadiska tepla alebo chladu nezávisí od atmosférických podmienok ani od zmeny ročného obdobia. Koeficient premeny energie vodného tepelného čerpadla je vysoký - COP až 5 a viac, ale inštalácia a údržba sú problematické.

Tepelné čerpadlo voda-voda na vykurovanie je výhodnou voľbou len za podmienky kompetentného výberu a výpočtu zariadenia, ako aj vysoko kvalifikovanej inštalácie a uvedenia do prevádzky.

Cena geotermálnych tepelných čerpadiel a tepelných čerpadiel voda-voda je vysoká vzhľadom na potrebu predbežných prieskumov a nákladných montážnych prác.

Tepelné čerpadlo vzduch-voda

Takéto tepelné čerpadlo je cenovo a montážne dostupnejšie. Je najvhodnejšie na integráciu do modernizovaného vykurovacieho systému, navyše sa ľahko inštaluje a po zavedení do nového domu sa rýchlo oplatí. Keďže jeho tepelný výkon závisí od teploty vonkajšieho vzduchu, je výhodné používať vzduchové tepelné čerpadlo v bivalentných okruhoch so záložným druhým zdrojom tepla.

Celkový výkon tepelného čerpadla so záložným zdrojom sa stáva takmer o polovicu nižší ako jeho cena, ale energetická účinnosť a hospodárnosť celého systému zásobovania teplom zostáva optimálna.

Rozlišujte medzi monoblokovým usporiadaním alebo súpravou, ktorá obsahuje vonkajšiu a vnútornú jednotku. Invertorové tepelné čerpadlo so vzduchovým zdrojom presne a hospodárne reaguje na prioritné zaťaženie teplom, teplou vodou alebo chladom. Koeficient energetickej účinnosti takýchto systémov je až 5 a viac, sú schopné pracovať aj pri vonkajších teplotách až do -25 °C. Ide o najobľúbenejšie tepelné čerpadlá na použitie v miernom podnebí na väčšine územia Ukrajiny.

Takéto modely sú z hľadiska klimatických podmienok dostupnou možnosťou pre rýchlo návratný projekt modernizácie vykurovania alebo inštalácie v novom dome tak v mestách s milionármi, ako aj v regiónoch.

Vynikajúcim príkladom tepelného čerpadla vzduch-voda je rad Arctic Home Basic a Arctic Home Smart, vysoko výkonné zariadenie britskej značky Mycond.

Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch

Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch, ktoré využíva teplo z vetrania alebo vonkajšieho vzduchu, je z hľadiska prevádzky podobné klimatizačnému zariadeniu na chladenie/ohrev, ale prioritne pracuje na vykurovaní. Toto tepelné čerpadlo sa používa ako systém, ktorý vám umožňuje ušetriť peniaze na vykurovanie domu nielen v Európe, ale aj na Ukrajine.

Okrem toho môžu byť takéto tepelné čerpadlá vybavené súpravou na prípravu teplej vody a vyznačujú sa vysokou mierou sezónnej energetickej účinnosti.

Existujú aj iné schémy systémov tepelných čerpadiel:

• tepelné čerpadlo zem-vzduch;
• tepelné čerpadlo soľanka-voda;
• iné.
  

Tepelné čerpadlá sa používajú na ohrev vody v bazénoch alebo technologických procesoch, v niektorých priemyselných oblastiach alebo v stavebníctve na vykurovanie akéhokoľvek komerčného objektu.

Výhody tepelných čerpadiel

• Inovatívne technológie na zásobovanie teplom, klimatizáciu a dodávku teplej vody prezentované v jednom zariadení - tepelnom čerpadle.
• Úsporné a niekoľkonásobne nižšie náklady na vykurovanie a dodávku teplej vody.
• Ekologické tepelné čerpadlo, žiadne emisie CO2 a znečisťovanie životného prostredia.
• Požiarna bezpečnosť, nie je potrebný dozor, schválenie, neustále monitorovanie bezpečnosti zariadenia.
• Inteligentné riadenie a úsporné prevádzkové režimy, regulácia mikroklímy pomocou snímačov teploty a vlhkosti.
• Regulácia vykurovacích okruhov s rôznou teplotou: radiátory a podlahové vykurovanie.
• Klimatizácia a vykurovanie pomocou tepelných čerpadiel a fan-coilových jednotiek.
• Zemné tepelné čerpadlo, ktorého cena je vysoká, je ekonomicky výhodnou možnosťou vykurovania nového domu bez plynu, najmä v podmienkach obmedzenej dodávky elektrickej energie pre dom.

Závery

Iba vysokokvalifikovaní odborníci dokážu vybrať správny súbor zariadení tepelného čerpadla, ktorý funguje podľa tej či onej schémy, s ohľadom na konkrétnu časť súkromného domu, s prihliadnutím na inžinierske systémy a plánovanie stavby.

Správne výpočty určujú: náklady na systém, jeho účinnosť a spoľahlivosť. Tepelné čerpadlá sú inovatívne systémy s komplexnou inštaláciou a inteligentným riadením. Na realizáciu takýchto projektov je potrebné obrátiť sa na odborníkov, aby vybrali najvhodnejší súbor zariadení z hľadiska výkonu a ceny a vypočítali ekonomický prínos z jeho realizácie.