Letá sú čoraz horúcejšie a energetická efektívnosť sa stáva prioritou. Preto sa mnohí pýtajú: Dokáže tepelné čerpadlo nielen vykurovať, ale aj chladiť? Táto vlastnosť môže byť rozhodujúca pri výbere správneho zariadenia. Tepelné čerpadlá sú známe svojou úspornosťou a ekologickým prístupom k vykurovaniu, no ich schopnosť ochladzovať domácnosť často zostáva v úzadí. Chladenie tepelným čerpadlom je inteligentný spôsob, ako si udržať príjemnú klímu v domácnosti. Využíva reverzný režim, ktorý umožňuje nielen vykurovanie, ale aj efektívne ochladzovanie priestorov.
Tepelné čerpadlo vs. klimatizácia
Keď počujeme slovo „chladenie“, okamžite si predstavíme klimatizáciu. Vedeli ste, že klimatizácia je v podstate tepelné čerpadlo? Hlavný rozdiel medzi nimi je v spôsobe prenosu teploty do interiéru. Klimatizácia chladí vyfukovaním vzduchu, zatiaľ čo čerpadlo zaisťuje chladenie podlahovým kúrením či pomocou radiátorov.
Ako funguje chladenie tepelným čerpadlom?
Základný princíp je dômyselný, a pritom jednoduchý. Tepelné čerpadlo v podstate funguje podobne ako v režime vykurovania, ale v reverznom chode. Teplý vzduch sa odoberá z vnútra vášho domu a odvádza sa do okolia. Vo všeobecnosti platí, že to, či bude tepelné čerpadlo kúriť, alebo chladiť, určuje smer prečerpávania energie medzi interiérom a exteriérom. Tepelné čerpadlo takmer vždy chladiť dokáže, na rozdiel od čisto vykurovacej prevádzky je však možné, že jeho zapojenie bude pre potreby chladenia upraviť alebo doplniť.
Typy chladenia tepelným čerpadlom: Aktívne a pasívne
Pri chladení tepelným čerpadlom existujú dva hlavné režimy: aktívne a pasívne chladenie. Aktívne vs. Pasívne chladenie tepelným čerpadlom je možné realizovať iba pomocou geotermálneho tepelného čerpadla.
Aktívne chladenie
Aktívne chladenie funguje na princípe kompresora, ktorý aktívne odvádza teplo z interiéru do vonkajšieho prostredia. Tento spôsob je mimoriadne efektívny v horúcich oblastiach, kde je potrebné rýchle a intenzívne ochladenie. V prípade aktívneho chladenia nie je stupeň chladenia nijako obmedzený - je možné nastaviť ľubovoľnú teplotu. Stupeň ochladenia závisí od typu tepelného čerpadla, jeho výkonu a napájacieho systému. Najvyšší chladiaci výkon majú tepelné čerpadlá s aktívnym chladením. Môžu výrazne znížiť teplotu v miestnosti, ale väčšina jednotiek je obmedzená na 16 - 18 °C.
Prečítajte si tiež: Plynový kotol pre váš domov
Efektívnejší spôsob výroby chladu je pri aktívnom režime chladenia. V podstate sa jedná o reverzný chod tepelného čerpadla, kedy sú v prevádzke obehové čerpadlo, kompresor aj kondenzátor, ale teplo nie je odvádzané zo zemného vrtu alebo vody, ale z obytného priestoru. Jednoducho povedané, z obytného priestoru vytvoríme veľkú chladničku. Pri aktívnom režime chladenia sa v porovnaní s pasívnym režimom dajú dosiahnuť nižšie teploty, teda požiadavky na veľkosť teplovýmennej plochy klesajú.
Pasívne chladenie
Pasívne chladenie využíva prirodzenú teplotu zeme alebo vody na ochladzovanie bez potreby aktívneho chodu kompresora. Tento režim je ideálny pre miernejšie podnebie, kde nie je potrebné výrazné znižovanie teploty. Pri pasívnom chladení je možný teplotný rozdiel až približne 6 °C oproti vonkajšej teplote. Pasívne chladiace tepelné čerpadlá umožňujú teplotný rozdiel 6 °C oproti vonkajšej teplote. Pokiaľ je vonku 30 °C, je možné v miestnosti dosiahnuť teplotu približne 24 °C.
Pasívny režim chladenia predstavuje menej efektívny, ale aj ekonomicky menej náročný proces výroby chladu. Vo svojej podstate je tepelné čerpadlo úplne odstavené a využíva sa prirodzený tok tepla z teplejšieho zdroja do studenšieho. V prevádzke je len obehové čerpadlo, ktoré cirkuluje vodu (alebo iné teplonosné médium) medzi chladeným priestorom s vyššou teplotou (obytný priestor) a napr. zemným vrtom (tepelné čerpadlo typu voda/zem), ktorý má nižšiu teplotu. Voda sa v zemnom vrte prirodzene ochladí a smeruje k chladenému priestoru, kde prijíma teplo z okolia, a tým priestor ochladzuje. Keďže pasívny režim chladenia sa nevyznačuje vysokou efektívnosťou, na jeho realizáciu sú potrebné pomerne veľké teplovýmenné plochy.
Typy tepelných čerpadiel a ich využitie na chladenie
Pri výbere tepelného čerpadla na chladenie zohráva úlohu viacero faktorov. Tieto zariadenia sa delia do troch hlavných kategórií podľa spôsobu získavania a prenosu tepla.
Tepelné čerpadlo vzduch-voda: Patrí medzi najrozšírenejšie riešenia. Funguje na princípe získavania tepla alebo chladu zo vzduchu a jeho prenosu do vody. Tento systém je ideálny na aktívne chladenie, vďaka čomu dokáže efektívne ochladzovať interiér aj počas horúcich letných dní. Tepelné čerpadlá vzduch - voda dobre fungujú na väčšine nášho územia, a to aj v zime. Ich účinnosť sa však znižuje s klesajúcou teplotou, pričom bežným limitom je teplota -15 °C. Výhodou tepelných čerpadiel vzduch - voda je ich rýchla a jednoduchá inštalácia v porovnaní s čerpadlami zem - voda a taktiež možnosť využívať ich na chladenie v lete. Sú vhodné aj pre domy bez pozemku, pretože majú minimálne nároky na priestor.
Prečítajte si tiež: Úspora zemného plynu pri vykurovaní
- Monoblokové tepelné čerpadlo vzduch - voda: Pozostáva buď len z vonkajšej, alebo len z vnútornej jednotky, príp. v splitovom vyhotovení, pričom chladiaci okruh sa nachádza iba vo vonkajšej jednotke, je uzavretý a naplnený chladivom priamo z výroby. Do vnútornej jednotky potom vedie potrubie s vykurovacou vodou.
- Splitové tepelné čerpadlo vzduch - voda: Pozostáva z vonkajšej a vnútornej jednotky, ktoré sú navzájom prepojené potrubím chladiaceho okruhu. Inštalácia je náročnejšia než pri monoblokových tepelných čerpadlách, pretože chladiaci okruh sa vytvára prepojením vonkajšej a vnútornej jednotky pomocou chladiaceho potrubia. Tento okruh sa potom naplní chladivom.
Tepelné čerpadlo zem-voda: Využíva stabilnú teplotu zeme na vykurovanie aj chladenie. Tento systém umožňuje pasívne chladenie, ktoré je energeticky úspornejšie, pretože nevyžaduje aktívny chod kompresora. Tepelná energia sa získava z plošných kolektorov, ktoré sú tvorené z plastových rúrok umiestnených v zemi. Počas roka zem akumuluje teplo zo slnečných lúčov, ktoré je ďalej prenášané nemrznúcou zmesou cirkulujúcou v uzavretom okruhu. Ten pozostáva zo spomínaných kolektorov a z tepelného čerpadla. Tepelné čerpadlo zem - voda odoberie zo zeme len 2,5 % naakumulovanej tepelnej energie za rok. Podobne ako pri tepelnom čerpadle vzduch - voda ide v podstate o nevyčerpateľný zdroj tepelnej energie.
- Alternatívnym riešením je tepelné čerpadlo zem - voda, ktoré získava teplo zo zeme pomocou jedného alebo viacerých hlbokých vertikálnych vrtov. Do vrtu sa umiestni plastová sonda naplnená nemrznúcou zmesou. Vrty sú zvyčajne hlboké 80 až 250 m (v závislosti od podmienok od 12 m na 1 kW výkonu čerpadla), takže ich realizácia je nákladná a vyžaduje si stavebné povolenie.
Tepelné čerpadlo voda-voda: Využíva prírodné zdroje na chladenie aj vykurovanie. Čerpá energiu z geotermálnych zdrojov a využíva stabilnú teplotu zeme na pasívne chladenie. Tepelné čerpadlo voda-voda využíva podzemnú vodu ako zdroj energie. Oba tieto systémy ponúkajú výhody pasívneho chladenia, pričom stabilná teplota zdroja je kľúčovým faktorom ich účinnosti. Teplo sa získava zo spodnej vody, čerpá sa do oddeľovacieho výmenníka (ochrana tepelného čerpadla pred zamrznutím a nečistotami) a potom sa vracia do tzv. vsakovacej studne.
- Alternatívou vrtov sú tepelné čerpadlá voda - voda, ktoré využívajú tepelnú energiu z vodnej nádrže, napríklad z jazera, rybníka alebo rieky. Na rozdiel od tepelného čerpadla, ktoré získava vodu zo studne, ide o uzavretý systém s potrubím, v ktorom cirkuluje nemrznúca zmes (ako v tepelných čerpadlách zem - voda s kolektormi). Toto riešenie si preto zachováva vysokú účinnosť, ale nie je také náročné na prevádzku a údržbu ako tepelné čerpadlo voda - voda, ktoré získava vodu zo studne. Vykurovaná budova však musí byť postavená v tesnej blízkosti vodného zdroja.
Distribúcia chladu v interiéri
Efektívne rozloženie chladu v interiéri výrazne ovplyvňuje komfort bývania aj energetickú úspornosť. Tepelné čerpadlá ponúkajú viacero spôsobov chladenia, pričom medzi najrozšírenejšie patria:
- Podlahové chladenie: Využíva potrubia podlahového vykurovania na cirkuláciu studenej vody, čím prirodzene znižuje teplotu v miestnosti. Tento systém je ideálny najmä pre novostavby, kde ho možno integrovať už počas výstavby. Účinnosť tohto riešenia závisí od typu podlahovej krytiny. Napríklad hrubé drevené podlahy môžu znižovať jeho efektivitu. Preto je dôležité zvážiť, či je tento systém vhodný pre konkrétny interiér a klimatické podmienky. Podlahové chladenie je založené na rovnakom princípe, ako podlahové kúrenie. Len namiesto vody teplej sa do podlahy púšťa voda chladnejšia.
- Stenové chladenie: Sa stáva štandardnou výbavou ako novostavieb, tak súčasťou rekonštrukcií starších objektov. Princíp stenového vykurovania spočíva v uložení vykurovacích rúrok na stene miestnosti pod tenkou vrstvou omietky. Tie tvoria okruhy na prúdenie vody rovnako ako pri podlahovom kúrení.
- Fancoil jednotky: Predstavujú flexibilné a efektívne riešenie chladenia interiéru. Pracujú na princípe výmenníka tepla a ventilátora, ktorý distribuuje chladený vzduch do miestnosti. V porovnaní s tradičnými klimatizačnými systémami poskytujú fancoil jednotky väčšiu flexibilitu a možnosť kombinácie s tepelným čerpadlom do radiátorov. Táto kombinácia umožňuje efektívne využitie existujúcich vykurovacích systémov aj na chladenie, čím sa znižujú náklady na inštaláciu a prevádzku. Fan-coil je zariadenie pripomínajúce klasické vertikálne nástenné radiátory, ktoré ale obsahuje ventilátor. Ventilátor má za úlohu vyvinúť prúdenie vzduchu okolo fancoilu a tým zmení prestup tepla prirodzeným vedením na oveľa intenzívnejší prestup vynúteným prúdením.
- Stropné chladenie: Namiesto prúdenia studeného vzduchu, stropné chladenie využíva veľkú plochu stropu na sálavé odoberanie tepla z miestnosti.
Náklady a návratnosť investície
Investícia do chladenia tepelným čerpadlom sa môže na prvý pohľad zdať finančne náročná. Pri správnom plánovaní a využití dostupných možností sa však môže vrátiť rýchlejšie, než očakávate. K hlavným faktorom, ktoré pomáhajú znížiť počiatočné náklady, patria dotácie na tepelné čerpadlá. Okrem dotácií zohráva kľúčovú úlohu aj samotná návratnosť investície. Tá závisí od viacerých faktorov, ako sú účinnosť zariadenia, prevádzkové náklady či klimatické podmienky v danej oblasti. Správny výber modelu a profesionálna inštalácia môžu výrazne skrátiť dobu návratnosti. Pri rozhodovaní o tejto investícii je dôležité zvážiť aj ďalšie faktory ovplyvňujúce celkovú efektívnosť systému. Nejde len o dostupnosť dotácií, ale aj o technické parametre čerpadla, spôsob distribúcie chladu v interiéri a dlhodobé náklady na údržbu.
Moderné technológie a inteligentné riadenie
Technológie tepelných čerpadiel sa neustále vyvíjajú. Moderné systémy ponúkajú vyššiu efektívnosť, inteligentné riadenie spotreby energie a presnejšiu reguláciu teploty. V inteligentnej domácnosti Loxone Miniserver automaticky zabraňuje prehrievaniu miestností.
Prečítajte si tiež: Správny odsávač pár: Ako na to?
Dôležité upozornenia a na čo si dať pozor
- Pozor si treba dať však na kondenzáciu. Pri pasívnom režime neklesne teplota teplonosného média pod tzv. rosný bod. Rosný bod predstavuje takú teplotu, kedy pary obsiahnuté vo vzduchu začnú kondenzovať a zrážajú sa na kvapalinu.
- Ak sa aktívnym režimom chladí pomocou rozvodov na podlahové kúrenie, je nutné brať ohľad na materiálové vlastnosti podlahovej krytiny. Vo väčšine prípadov však materiály využívané pri podlahovom vykurovaní dobre znášajú aj prítomnosť kondenzu. Ďalej je nutné systém opatriť senzormi snímajúcimi vzdušnú vlhkosť, ktoré budú regulovať teplotu tak, aby neklesla pod teplotu rosného bodu a bude sa predchádzať vzniku kondenzu.
- …že teplota obehovej kvapaliny nesmie klesnúť pod teplotu rosného bodu? Ak sa tak stane, hrozí vznik kondenzátu, pričom takto vzniknutá vlhkosť môže napáchať veľké škody.