Tepelné čerpadlá sa stávajú čoraz populárnejším riešením pre efektívne vykurovanie a chladenie domácností, ako aj pre prípravu teplej vody. Využívajú energiu z okolitého prostredia - vzduchu, zeme alebo podzemnej vody - a pomocou moderných technológií ju premieňajú na teplo, ktoré sa môže následne využiť na vykurovanie, chladenie alebo ohrev vody. Tento článok poskytuje detailný pohľad na princíp fungovania vzduchových tepelných čerpadiel, ich komponenty, výhody a nevýhody, ako aj porovnanie s inými vykurovacími systémami.
Tepelné Čerpadlo v Skratke: Definícia a Funkcionalita
Tepelné čerpadlo je zariadenie, ktoré zohráva kľúčovú úlohu v systémoch na vykurovanie a chladenie domácností. Jeho primárne určenie je pre vykurovanie objektov, ale veľmi efektívne dokáže pomôcť aj s chladením. V chladnejších mesiacoch čerpá teplo z vonkajšieho vzduchu a prenáša ho dovnútra, zatiaľ čo v teplejších mesiacoch odvádza teplo z vnútorného vzduchu do exteriéru. Vďaka tomu, že nevyužíva fosílne palivá ako tradičné kotle, je tepelné čerpadlo ekologicky šetrnejšie.
Tepelné čerpadlo je súčasťou vykurovacieho a chladiaceho systému pre domácnosti, inštalované v ich exteriéri a interiéri. Je poháňané elektrinou, prenáša teplo pomocou chladiva a zabezpečuje teplotný komfort počas celého roka. Vďaka schopnosti poskytovať vykurovanie aj chladenie môžu majitelia domov ušetriť peniaze, pretože nemusia inštalovať dva rozdielne systémy. V chladnejších klimatických oblastiach je možné v prípade potreby k vnútornej jednotke pripojiť dodatočný elektrický ohrievač, aby sa zabezpečila adekvátna kapacita pre vytvorenie dostatočného tepla. Je tiež dôležité spomenúť, že tepelné čerpadlá nespaľujú fosílne palivá ako bežne používané kachle, čo ich robí k životnému prostrediu výrazne šetrnejšími.
Typy Tepelných Čerpadiel
Existujú tri základné typy tepelných čerpadiel:
- Vzduch/Voda: Odoberajú energiu zo vzduchu a odovzdávajú ju vode (napríklad podlahové vykurovanie).
- Voda/Vzduch: Odoberajú energiu z vody a odovzdávajú ju vzduchu (fúkanie ohriateho vzduchu do interiéru).
- Zem/Voda: Odoberajú energiu zo zeme a odovzdávajú ju vode.
V praxi sú najbežnejšie čerpadlá vzduch/voda, voda/voda a zem/voda. Každý druh má svoje špecifiká a výslednú ekonomiku ceny inštalácie a prevádzkových nákladov.
Prečítajte si tiež: 25 parametrov pre tepelné čerpadlá
Spôsob Zapojenia Tepelných Čerpadiel Vzduch/Voda
Podľa spôsobu zapojenia môžeme tepelné čerpadlá vzduch/voda rozdeliť na dve základne skupiny:
- Monoblok: Celé tepelné čerpadlo je v exteriéri a medzi vnútorným vykurovacím systémom a samotným čerpadlom obieha len vykurovacia voda.
- Split: Tepelné čerpadlo je rozdelené na dve časti: externú (vonkajšiu) jednotku a internú (vnútornú) jednotku, medzi ktorými obieha chladivo a nie vykurovacia voda. Vyrobené teplo sa vykurovaciemu systému odovzdáva až vo vnútornej jednotke a tým pádom nie je potrebné, aby vykurovacia voda prúdila do extriéru. Pre inštaláciu SPLIT systémov je nutná odborná chladiarenská firma.
Vykurovacie a Chladiace Systémy pre Tepelné Čerpadlá
Tepelné čerpadlo je v dnešnej dobe bez problémov schopné zastúpiť akýkoľvek vykurovací zdroj, ktorý dnes máte doma. Existujú aj tepelné čerpadlá, ktoré dokážu pracovať s výstupnou teplotou nad 70°C a tým pádom bez problémov nahradiť aj starý kotol na drevo.
Vykurovacie Systémy Vhodné pre Použitie s Tepelným Čerpadlom
- Podlahové vykurovanie: 25°- 45 °C
- Radiátorové vykurovanie: 25°- 75°C
- Stenové/stropné vykurovanie: 25°- 45°C
- Akýkoľvek druh fancoil jednotky: 25°- 75°C
Chladiace Systémy Vhodné pre Použitie s Tepelným Čerpadlom
Všetky modely tepelných čerpadiel disponujú aj inverzným režimom prevádzky čo v praxi znamená, že vedia aj chladiť. Chladenie tepelným čerpadlom prebieha tak, že tepelné čerpadlo vychladí vykurovaciu vodu a následne je potrebné tento chlad odovzdať do interiéru prostredníctvom nejakého systému odovzdávania tepla/chladu.
- Podlahové vykurovanie: 10°- 20°C
- Stenové chladenie: 10°- 20°C
- Stropné chladenie: 10°- 20°C
- Fancoil jednotka (akákoľvek): 7°- 20°C
Zásadným detailom, na ktorý treba brať zreteľ pri chladení je relatívna vlhkosť vzduchu v interiéri, kde chladíme. Ak túto hodnotu nesledujeme a prekročíme ju, môže dochádzať k roseniu, vlhnutiu a iným nežiadúcim efektom.
Termodynamický Okruh Tepelného Čerpadla
Termodynamický obeh môžeme rozdeliť do 4 krokov:
Prečítajte si tiež: Výhody a nevýhody vodného a vzduchového chladenia
- Kompresia: Chladivo je komprimované na vyšší tlak použitím kompresora, čoho výsledkom je zároveň nárast jeho teploty.
- Kondenzácia: Vysokotlaková para chladiva sa kondenzuje pri vysokej teplote v kondenzátore odvedením tepla (jeho odovzdaním cez kondenzátor vykurovaciemu okruhu).
- Expanzia: Skvapalnené chladivo je expandované z vysokého tlaku z kondenzátora na nízky tlak pomocou expanzného ventilu. Výsledkom tohto procesu je prudké zníženie teploty.
- Vyparovanie: Chladivo je vyparované pri nízkom tlaku a teplote pomocou tepelnej energie transformovanej z vonkajšieho zdroja tepla.
Výhody a Nevýhody Tepelných Čerpadiel
Pri rozhodovaní o kúpe tepelného čerpadla je dôležité zvážiť jeho výhody a nevýhody v porovnaní s inými systémami vykurovania.
Výhody Tepelných Čerpadiel
- Prevádzkové náklady: Tepelné čerpadlá sú dlhodobo prevádzkovo najlacnejším zdrojom vykurovania na trhu.
- Efektivita: Tepelné čerpadlá sú často efektívnejšie, pretože teplo nevyrábajú ale prenášajú. Pomer výstupného tepelného výkonu k energetickému príkonu na vstupe vyjadruje COP (Coefficient Of Performance).
- Ekologickosť: Tepelné čerpadlá nevyužívajú fosílne palivá ako iné vykurovacie systémy, čím sú výrazne ekologickejšie.
- Dvojúčelovosť: Tepelné čerpadlá môžu fungovať na vykurovanie aj chladenie, na rozdiel od klasických kotlov a klimatizácií.
- Údržba: Tepelné čerpadlá nevyžadujú náročnú údržbu zo strany užívateľa a majú vyspelú samodiagnostiku.
- Jednoduchosť ovládania: Ovládanie tepelných čerpadiel je veľmi jednoduché a užívateľsky priaznivé.
- Bezpečnosť: Prevádzka tepelných čerpadiel je veľmi bezpečná a bezriziková.
Nevýhody Tepelných Čerpadiel
- Cena inštalácie: Tepelné čerpadlá majú vyššiu nadobúdaciu cenu ako bežne vykurovacie zdroje.
- Priestor v exteriéri: Je potrebné nájsť vyhovujúci priestor pre vonkajšiu jednotku.
- Znížená efektivita v zime: Efektivita tepelných čerpadiel v zime môže klesať v prípade extrémnych mrazov, keď systém potrebuje viac elektriny na udržanie tepla. Vplyv nízkych teplôt: S klesajúcimi vonkajšími teplotami sa efektivita tepelného čerpadla znižuje, čím sa znižuje aj koeficient výkonnosti (COP).
Faktory Ovplyvňujúce Výber Tepelného Čerpadla
Pri rozhodovaní o kúpe tepelného čerpadla je dôležité zvážiť niekoľko faktorov:
- Typ tepelného čerpadla: Existujú 3 druhy tepelných čerpadiel (vzduch/voda, voda/voda, zem/voda).
- Výkon tepelného čerpadla: Výkon tepelného čerpadla musí zodpovedať tepelným stratám budovy.
- Účinnosť tepelného čerpadla: Účinnosť tepelného čerpadla sa meria pomocou koeficientu výkonu (COP) a sezónneho koeficientu výkonu (SCOP). SCOP je sezónna hodnota efektivity, ktorá zohľadňuje výkyvy v prevádzkových podmienkach počas celého roka.
- Možnosť chladenia: Ak plánujete využívať tepelné čerpadlo aj na chladenie, zamerajte sa na modely, ktoré podporujú túto funkciu.
- Dostupnosť inštalačného priestoru: Pre systémy zem-voda je potrebné zvážiť veľkosť a typ pozemku, pretože inštalácia plošného kolektora alebo vrtov zaberá priestor.
- Náklady na inštaláciu a prevádzku: Počiatočné náklady na inštaláciu tepelného čerpadla sa líšia v závislosti od jeho typu, no dôležitým faktorom sú aj prevádzkové náklady.
- Kompatibilita s existujúcim systémom: Ak už máte inštalovaný vykurovací systém, mali by ste zvážiť, či je kompatibilný s tepelným čerpadlom.
Pasívne a Aktívne Chladenie
- Pasívne chladenie: Využiteľné len pri tepelných čerpadlách typu voda-voda a zem-voda. Tento spôsob využíva nízke teploty zeme alebo podzemnej vody, ktoré sú cez výmenník tepla prenesené do vykurovacieho systému. Počas tohto procesu nie je kompresor tepelného čerpadla aktívny.
- Aktívne chladenie: Možné u všetkých typov tepelných čerpadiel. Pri aktívnom chladení sa kompresor tepelného čerpadla zapne a funguje podobne ako klimatizácia.
Umiestnenie Vzduchového Tepelného Čerpadla
Čerpadlá vzduch/voda sú na trhu najobľúbenejšie kvôli jednoduchej montáži a nízkym nákladom na prípravné práce. Teplo zo vzduchu je zadarmo. Nepotrebujú veľký pozemok, ani zdroj vody. Vonkajšiu jednotku výparníka treba umiestňovať ku stene. Ak by bola na otvorenom priestore, bola by viac ochladzovaná a jej prevádzka by bola menej efektívna. Dôležité je dbať aj na to, aby v zime nebol prietok vzduchu obmedzovaný snehom. Ak sa čerpadlo nepoužíva v lete na chladenie, odporúča sa umiestnenie na južnej strane budovy, kde je vzduch počas dňa teplejší. Zároveň treba myslieť na to, aby hluk z jednotky obyvateľov nevyrušoval.
Tepelné Čerpadlá a Radiátory
Spojenie tepelného čerpadla s radiátormi má svoje osobitosti. Aj keď toto spojenie nijako nevylučuje použitie tepelného čerpadla ako zdroja vykurovania, môže to znížiť jeho účinnosť. Ak máte v dome radiátory, mali by mať teplotný spád 55/45 °C alebo ešte lepšie 50/40 °C. Tepelné čerpadlá vzduch/voda s chladivom R290 dokážu ohrievať vodu vo vykurovacom systéme až na 75 °C. Možno ich tak využiť aj v domoch, kde nie je vhodný nízkoteplotný vykurovací systém.
Prečítajte si tiež: Všetko o redukciách na vzduchové potrubie