Tepelné čerpadlá sa stávajú čoraz populárnejšou voľbou pre vykurovanie, chladenie a ohrev vody v domácnostiach, komerčných budovách a priemyselných objektoch. Tento článok poskytuje komplexný pohľad na to, ako tepelné čerpadlá fungujú, aké sú ich výhody a ako ich môžete využiť na spríjemnenie vášho domova a zníženie nákladov na energie.
Čo je tepelné čerpadlo?
Tepelné čerpadlo je zariadenie, ktoré prenáša teplo z jedného miesta na druhé. Na rozdiel od tradičných vykurovacích systémov, ako sú plynové alebo olejové kotly, tepelné čerpadlá nevytvárajú teplo spaľovaním fosílnych palív. Namiesto toho odoberajú teplo z okolitého prostredia - vzduchu, zeme alebo vody - a prenášajú ho do interiéru budovy. Tento proces je oveľa efektívnejší ako priame spaľovanie palív, čo vedie k nižším prevádzkovým nákladom a zníženiu emisií skleníkových plynov. Vďaka svojej všestrannosti sú schopné zabezpečiť vykurovanie aj chladenie, čo z nich robí ideálne riešenie pre takmer všetky klimatické podmienky.
Ako funguje tepelné čerpadlo?
Princíp fungovania tepelného čerpadla je podobný ako pri chladničke, len s opačným účinkom. Kým chladnička odoberá teplo z vnútorného priestoru a uvoľňuje ho do okolia, tepelné čerpadlo odoberá teplo z vonkajšieho prostredia a prenáša ho dovnútra budovy.
Tento proces sa nazýva cyklus premeny chladiva a zahŕňa niekoľko fáz:
- Odoberanie tepla z prostredia: Chladivo s nízkou teplotou a tlakom absorbuje teplo z vonkajšieho prostredia (vzduchu, zeme alebo vody). Aj pri veľmi nízkych teplotách je chladivo schopné odoberať teplo.
- Kompresia: Chladivo vstupuje do kompresora, kde sa jeho tlak zvýši. Tento proces zároveň zvyšuje aj teplotu chladiva.
- Kondenzácia: Horúce chladivo prúdi do kondenzátora, kde odovzdáva teplo vykurovaciemu systému (napríklad vode v radiátoroch alebo vzduchu prúdiacemu do miestností). Po odovzdaní tepla sa chladivo ochladzuje a mení sa na kvapalinu.
- Expanzia: Kvapalné chladivo prechádza cez expanzný ventil, kde sa znižuje jeho tlak a teplota. Tým sa chladivo pripraví na opätovné absorbovanie tepla z vonkajšieho prostredia a cyklus sa opakuje.
Pri chladení prebieha tento cyklus opačne. Tepelné čerpadlo odoberá teplo z interiéru budovy a uvoľňuje ho do vonkajšieho prostredia, čím zabezpečuje ochladzovanie priestoru.
Prečítajte si tiež: Ako recyklovať radiátor
Typy tepelných čerpadiel
Existuje niekoľko typov tepelných čerpadiel, ktoré sa líšia zdrojom tepla, ktorý využívajú:
Tepelné čerpadlá vzduch-voda
Tepelné čerpadlá vzduch-voda sú jedným z najobľúbenejších typov, pretože ich inštalácia je relatívne jednoduchá a nevyžaduje rozsiahle stavebné úpravy. Ako už názov napovedá, tieto čerpadlá odoberajú teplo zo vzduchu. Vonkajšia jednotka nasáva vzduch pomocou ventilátora a prenáša teplo cez výparník, kde sa vyparuje chladivo. Plynné chladivo s naviazanou tepelnou energiou putuje do kompresora, ktorý ho stláča a posúva do kondenzátora vo vnútornej jednotke. V kondenzátore sa teplo odovzdáva vode, ktorá sa následne využíva na vykurovanie domácnosti alebo ohrev vody.
Tepelné čerpadlá vzduch-vzduch
Tieto čerpadlá prenášajú teplo z vonkajšieho vzduchu do vnútorného vzduchu, alebo naopak. Týmto spôsobom zohrievajú alebo ochladzujú vzduch v každej miestnosti na požadovanú teplotu.
Tepelné čerpadlá zem-voda
Tepelné čerpadlá zem-voda využívajú teplo zo zeme ako zdroj energie. Teplo sa získava pomocou zemných kolektorov alebo sond, ktoré sú umiestnené v zemi. Princíp fungovania je podobný ako pri tepelných čerpadlách vzduch-voda - teplo prechádza cez výparník a kompresor, odkiaľ putuje do kondenzátora a potom do vody slúžiacej na vykurovanie. Aj keď je inštalácia tepelných čerpadiel zem-voda nákladnejšia kvôli potrebe vrtu do zeme, zem má konštantnú teplotu, čo zabezpečuje vysokú účinnosť zariadenia po celý rok. Geotermálne sondy sú uložené v jednom alebo vo viacerých zemných vrtoch, ich hĺbka a počet závisí od pôdnych podmienok a množstva energie, ktorú musí tepelné čerpadlo dodať na vykurovanie domu. Vďaka reverzibilnej funkcii dokáže tepelné čerpadlo zem-voda okrem kúrenia a ohrevu vody tiež v lete chladiť.
Tepelné čerpadlá voda-voda
Tento typ čerpadla získava teplo z podzemnej vody. Hoci ide o najdrahšie riešenie, pretože vyžaduje dve studne (odberovú a vsakovaciu), je zároveň aj najefektívnejšie. Podzemná voda má totiž počas celého roka stálu a pomerne vysokú teplotu. Rovnako ako čerpadlá zem-voda a vzduch-voda, aj prevedenie voda-voda má uzavretý kruh chladiva pozostávajúci z výparníka, kompresora, kondenzátora a škrtiaceho ventilu. Podzemná voda, z ktorej je odoberané teplo do vnútornej jednotky čerpadla môže pochádzať z ľubovoľného zdroja v blízkosti obydlia, ako napr. studňa, jazero, či rieka. Najčastejšie je však využívaná a odporúčaná vŕtaná studňa, kde ponorné čerpadlo čerpá podzemnú vodu cez primárny okruh do primárneho výmenníka vnútornej jednotky. Dôležitá je dostatočná teplota vody a výdatnosť studne (v L za sek.), aby pri mrazivých teplotách nedošlo k výpadkom. Slovensko má mimoriadne vhodné podmienky na väčšine nášho územia. Špeciálne lokality povodia riek Váh a Dunaj, územie Podunajskej nížiny, Považie, Pohronie, kraje Bratislava, Trnava, Trenčín alebo i východ a okolie riek Torysa, Laborec.
Prečítajte si tiež: Tipy a triky pre viac miesta v chladničke
Ako sa dá využívať tepelné čerpadlo v domácnosti?
Tepelné čerpadlo je univerzálnym zariadením, ktoré sa dá v domácnosti využiť na viacero spôsobov:
- Vykurovanie: Hlavnou úlohou tepelných čerpadiel je vyhrievať jednotlivé miestnosti v rodinnom dome. Robiť tak môžu prostredníctvom podlahového kúrenia alebo bežných radiátorov.
- Ohrev vody: S tepelným čerpadlom sa dá ohrievať aj voda. Takéto zariadenie funguje ako bežný zásobníkový ohrievač, ktorý navyše disponuje funkciou, resp. technológiou čerpadla.
- Chladenie: Tepelné čerpadlá, ktoré majú reverzibilnú funkciu, môžete využívať nielen na vykurovanie, ale aj na ochladzovanie interiéru počas horúceho leta. Takéto zariadenia fungujú najlepšie s podlahovým kúrením alebo nástennými infrapanelmi.
- Aktívna rekuperácia: Tepelné čerpadlo môže zvyšovať účinnosť a efektívnosť rekuperácie tým, že používa energiu z privádzaného alebo odvádzaného vzduchu na ohrev či chladenie.
Výhody tepelných čerpadiel
Tepelné čerpadlá ponúkajú množstvo výhod oproti tradičným vykurovacím systémom:
- Využitie obnoviteľných zdrojov: Tepelné čerpadlá získavajú väčšinu energie z obnoviteľných zdrojov, ako je vzduch, zem alebo voda. Spotrebúvajú len malé množstvo elektrickej energie na prenos a premenu tepla. Tepelné čerpadlá získavajú asi 75% energie z okolitého prostredia a spotrebúvajú len 25% elektriny na presun a premenu energie na teplo. Tzn., že za 100% tepla zaplatíme iba 25% elektriny.
- Nižšie prevádzkové náklady: Vďaka využívaniu obnoviteľných zdrojov energie sú prevádzkové náklady tepelných čerpadiel výrazne nižšie ako pri tradičných vykurovacích systémoch.
- Znížené emisie CO2: Tepelné čerpadlá neprodukujú priame emisie skleníkových plynov, čím prispievajú k ochrane životného prostredia.
- Vykurovanie aj chladenie: Moderné tepelné čerpadlá môžu fungovať ako vykurovací systém v zime a ako klimatizácia v lete.
- Dlhá životnosť: Pri správnej údržbe môžu tepelné čerpadlá vydržať 20 až 25 rokov, čo je oveľa viac ako bežné plynové alebo elektrické systémy.
- Nízka údržba: Tepelné čerpadlá vyžadujú menej údržby ako tradičné vykurovacie systémy.
Faktory ovplyvňujúce výber tepelného čerpadla
Pred výberom tepelného čerpadla je potrebné zvážiť niekoľko faktorov:
- Klimatické podmienky: Priemerná ročná teplota, maximálne a minimálne teploty v danej oblasti ovplyvňujú výber vhodného typu tepelného čerpadla.
- Veľkosť nehnuteľnosti: Veľkosť vykurovaného alebo chladeného priestoru je dôležitá pre určenie potrebného výkonu tepelného čerpadla.
- Izolácia budovy: Kvalitná izolácia znižuje tepelné straty a zvyšuje efektívnosť tepelného čerpadla.
- Typ vykurovacieho systému: Tepelné čerpadlá sú kompatibilné s rôznymi vykurovacími systémami, ako sú radiátory, podlahové kúrenie alebo teplovzdušné vykurovanie.
Inštalácia a údržba
Inštalácia tepelného čerpadla je komplexný proces, ktorý by mal vykonať odborník. Pravidelná údržba je dôležitá pre zabezpečenie správneho fungovania a dlhej životnosti zariadenia.
Prečítajte si tiež: Návod na využitie fotovoltaiky na vykurovanie