Tepelné čerpadlo

Princíp tepelného čerpadla

Funkciu resp. princíp tepelného čerpadla poznáme už viac ako 100 rokov. Zaujímavosťou je, že prvé tepelné čerpadlo skonštruoval Slovák Aurel Stodola.

Z fyzikálneho hľadiska vieme, že tepelná energia prúdi z miesta z vyššou teplotou na miesto z nižšou teplotou. Tepelné čerpadlo je v skutočnosti vlastne chladiace zariadenie, ktoré odoberá teplo z okolitého prostredia, čiže materiál alebo látku ochladzuje. Tepelné čerpadlo prevádza teplo z nižšej hladiny na vyššiu, ktorá je využiteľná na vykurovanie alebo ohrev vody.  Funguje podobne ako klasická chladnička, ktorá by fungovala opačne, čiže vnútro by zohrievala a vonkajšie prostredie ochladzovala.

Primárnou časťou tepelného čerpadla a dôležitou súčasťou procesu výmeny tepla je tzv. chladiace médium, vlastnosťou, ktorého je schopnosť vyparovania sa pri nízkej teplote. Toto médium sa nachádza v uzavretom okruhu, kde prechádza viacerými fázami procesu tepelnej výmeny. V prvej fáze sa chladiace médium v tepelnom výmenníku začne odparovať zahriatím pomocou tepla privedeného zo zdroja, ktorým môže byť energetický potenciál okolitého vzduchu, pôdy alebo kvapaliny. Výpary chladiaceho média sú prečerpávané, stláčané kompresorom čím sa zohrievajú a nastáva ich kondenzácia pri ktorej odovzdávajú teplo materiálu, látke, ktorú potrebujeme ohriať (radiátory, podlahové vykurovanie).

Výhodou je, že energia potrebná na zohriatie je z 3/4 tvorená prírodnou energiou, ktorá je zadarmo všade vôkol nás a iba 1/4 energie je dodávaná v podobe elektrickej, ktorá poháňa tepelné čerpadlo.

Kvôli tomu sú moderné tepelné čerpadlá ekonomicky veľmi výhodné a zároveň šetrné k prírodnému prostrediu. Návratnosť investovaných financií do tepelného čerpadla je v súčastnosti okolo 5 rokov.

Ďalšou nespornou výhodou, že dnešné moderné úsporné tepelné čerpadlá dokážu nielen vytápať ale v letnom období aj príjemne ochladzovať

1.Tepelné čerpadlo VODA – VODA

Výborným zdrojom tepelnej energie pre tepelné čerpadlo je podzemná voda, ktorá má prakticky stálu teplotu v rozpätí cca 7 až 12°C. Podmienkou pre takýto typ vykurovania je existencia dvoch studní a dostatočný zdroj podzemnej vody, ktorá nie je znečistená, keďže by mohla následne znehodnotiť resp. zaniesť čerpadlo nečistotami. Z jednej studne sa voda odčerpáva a následne po ochladení pri procese tepelnej výmeny sa vháňa do druhej studne. Vzdialenosť medzi studňami by mala byť cca 12 metrov.

2.Tepelné čerpadlo VZDUCH – VODA

Tento typ čerpadla ja najjednoduchší, pretože je najmenej náročný z pohľadu technickej realizácie. Tepelné čerpadlo pracuje zvyčajne do teploty vzduchu cca -15°C. Čím je nižšia teplota vzduchu, tým je účinnosť tepelného čerpadla nižšia. Z tohto dôvodu je dobré mať pri nízkych teplotách záložný resp. doplnkový zdroj tepla. Špecifikácie niektorých najmodernejších tepelných čerpadiel udávajú dostatočný výkon pre vykurovanie až do teploty -25°C.
Pre tento druh čerpadla sú najideálnejšie podmienky na jar a v jeseni.

3.Tepelné čerpadlo ZEM – VODA

V našich klimatických podmienkach zem od hĺbky cca 80 – 90 cm nezamŕza a dá sa povedať, že je stála (v hĺbke od 15 metrov je teplota zeme konštantná 10°C). Teplo zo zeme sa odoberá zmesou nemrznúcej zmesi a soľanky, ktorá je v plastových potrubiach. Cirkulujúca zmes odoberá teplo z okolitej zeme, ochladzuje ju a následne sa teplo spracúva v tepelnom čerpadle a odovzdá. Potrubie môže byť uložené vodorovne alebo vertikálne vo vrtoch. Vodorovné uloženie je o cca polovicu lacnejšie, nevýhodou je potrebná veľká plocha na uloženie potrubí (2 až 3 násobná plocha oproti vykurovanej). Potrubia sa zvyčajne ukladajú do hĺbky 1,5 až 2,5 m, od seba vzdialených 1m. V prípade, že rozloha pozemku nie jed dostatočná pre vodorovné potrubie alebo to technické možnosti neumožňujú, je možné využiť hĺbkové vrty, ktoré zaberajú minimum plochy.
Zvyčajná hĺbka vrtu potrebná pre správnu funkciu tepelného čerpadla je od 50m.