Tepelné čerpadlá sú zariadenia, ktoré umožňujú odoberať teplo od okolitého prostredia. Ďalej toto teplo previesť na vyššiu teplotnú hladinu a cielene ho odovzdať pre potrebu vykurovania alebo pre ohrievanie teplej úžitkovej vody. Pri prevádzke tepelného čerpadla nevznikajú žiadne emisie ani pevný odpad.

Princíp tepelného čerpadla

Princípom tepelného čerpadla je uzavretý chladiaci okruh (podobne ako u chladničky), čím sa teplo na jednej strane odoberá a na druhej odovzdáva. Chladnička odoberá teplo z vnútorného priestoru a odovzdáva ho kondenzátoru na svojej zadnej strane do miestnosti. Tepelné čerpadlo namiesto potravín ochladzuje napríklad vzduch, pôdu alebo podzemnú vodu. Teplo odobraté týmto zdrojom odovzdáva do vykurovacích systémov. Činnosť tepelného čerpadla využíva fyzikálne javy spojené so zmenou skupenstva pracovnej látky – chladiva. Vo výparníku tepelného čerpadla chladivo pri nízkom tlaku a teplote odoberá teplo zdroju nízkopotenciálového tepla a dochádza k varu. Pary chladiva sú stlačené, zohrievajú sa a v kondenzátore odovzdávajú kondenzačné teplo zohrievanej látke. Tým sa opäť ochladzujú a skvapalňujú. Celý obeh je uzavretý odvodom chladiva do výparníka cez expanzný ventil, ktorý znižuje tlak kvapalného chladiva. Tepelné čerpadlo dokáže odobrať teplo z okolitého vzduchu, odpadového vzduchu, povrchových vôd, pôdy, vrtov i z podzemnej vody. Využiteľným zdrojom je i odpadové teplo technologických procesov.

Pomer medzi získanou tepelnou energiou a dodanou elektrickou energiou sa nazýva vykurovací faktor. Hodnota vykurovacieho faktoru sa väčšinou pohybuje od 3 do 4,5 – podľa toho, pri akých podmienkach tepelné čerpadlo pracuje. Čím nižšia je výstupná teplota, tým vyšší je vykurovací faktor.

Vykurovací faktor je číslo, ktoré vyjadruje pomer získanej energie k potrebnej na prevádzku tepelného čerpadla. Napríklad pri tepelnom výkone 12 kW nám klasický elektrokotol za jednu hodinu spotrebuje 12 kWh energie. Tepelné čerpadlo s vykurovacím faktorom 4 za rovnakú dobu spotrebuje iba 3 kWh.

Typy tepelných čerpadiel

Podľa spôsobu, akým sa uskutočňuje odsávanie pár z výparníku a zvýšenie ich tlaku, delíme tepelné čerpadlá na kompresorové (najbežnejší druh), absorpčné a hybridné. Typ tepelného čerpadla sa určuje podľa druhu ochladzovanej a ohrievanej látky. Najobvyklejšou kombináciou sú vzduch/voda, vz duch/vzduch, voda/voda, nemrznúca kvapalina/voda alebo zem/voda.

Pre ohrev vody alebo pre vykurovanie rodinných domov sú na našom trhu dostupné kompaktné tepelné čerpadlá. U teplovzdušných tepelných čerpadiel sa často využíva možnosť reverzného chodu – zatiaľ čo v zime kúria, v lete vzduch v miestnosti ochladzujú. Tieto systémy sa rozširujú hlavne v kancelárskych priestoroch.

Alternatívny zdroj energie pre vykurovanie
Vzduch, zem, voda – tri najdôležitejšie súčasti nášho života. V budúcnosti pre nás môžu znamenať ešte viac. Sú totiž, aj keď si to mnohokrát ani neuvedomujeme, zdrojom veľkého množstva tepelnej energie. Teplo z prírodného prostredia je však – pre svoju nízku teplotu – bežným spôsobom nevyužiteľné. Pritom viac ako sto rokov je známe riešenie, ako toto teplo využívať. Je ním tzv. tepelné čerpadlo, ktoré ale až so zvyšujúcimi sa cenami energií, a vďaka vývoju jeho komponentov nadobudlo na význame. Hlavne od sedemdesiatych rokov minulého storočia nachádzajú stále väčšie uplatnenie. Tepelné čerpadlo dokáže odoberať inak nevyužiteľné, tzv. nízkopotenciálne teplo z prírodného prostredia a pomocou elektrickej energie ho dokáže previesť na teplo vhodné pre vykurovanie, prípravu teplej úžitkovej vody a na ďalšie účely. Toto všetko je hospodárne a hlavne u systémov využívajúcich tepelnú energiu zo vzduchu celkom šetrné k životnému prostrediu.

Energeticky a ekonomicky najvýhodnejší
Z princípu tepelného čerpadla vyplýva, že jeho vykurovací výkon je vždy väčší ako jeho elektrický príkon. Pomer vykurovacieho výkonu a elektrického príkonu, tzv. vykurovací faktor, je teda vždy väčší ako jedna, za informatívnu môžeme pokladať hodnotu 3. Ak teda použijeme tepelné čerpadlo pre vykurovanie, znamená to, že z 1kWh odobratej elektrickej energie čerpadlo “vyrobí” asi 3 kWh tepelnej energie, za vhodných podmienok i viac. Tým sa výrazne znižuje spotreba energie pre vykurovanie, prevádzkové náklady na vykurovanie i celkové náklady na energie vo vykurovanom objekte.
Energetická výhodnosť tepelného čerpadla vyjadrená vykurovacím faktorom bude tým väčšia, čím vyššia bude teplota odoberaného nízkopotenciálneho tepla a s čím nižšou teplotou vykurovacieho média bude pracovať. Parametre tepelného čerpadla nie sú charakterizované len jeho vykurovacím výkonom a príkonom. Vždy musí byť uvedené, pre aké teploty nízkopotenciálneho tepla a vykurovacieho média tieto údaje platia, pretože na nich sú v pomerne širokom rozmedzí závislé.

Ekologické – šetrí naše životné prostredie
Znečistenie životného prostredia a nedostatok primárnych energetických zdrojov sa v súčasnosti stávajú celospoločenskými témami, ktorým venujeme stále väčšiu pozornosť. Negatívne sprievodné javy priaznivo ovplyvní každý, kto sa usiluje o zníženie energetickej náročnosti svojho vykurovaného bytu. Práve tepelné čerpadlá predstavujú jednu z možností ako to dosiahnuť. Tepelné čerpadlá v porovnaní s klasickými zdrojmi tepla, napr. kotlom na tuhé palivá, zemným plynom či vykurovacím olejom, šetria primárne energetické zdroje a priamo či nepriamo znižujú tvorbu škodlivých emisií. Okrem toho znižujú i tepelnú a teda opäť ekologickú záťaž okolitého prostredia, ktorá je sprievodným javom vykurovania. Rozhodnutie o investícii do tepelného čerpadla prináša teda nielen ekonomické výhody. Je tiež veľkým prínosom pre zlepšenie životného prostredia.

Tepelné čerpadlo ako chladiace zariadenie
Tepelné čerpadlo pracuje vo svojom princípe ako chladiace zariadenie, ktorého hnacím prvkom je kompresor poháňaný elektromotorom. Zariadenie odvádza v prvom výmenníku, tzv. výparníku, teplo z prostredia s nižšou teplotou, napríklad z okolitého vzduchu, zo zeme alebo z vody – tým sa toto prostredie ochladzuje – a pomocou hnacej elektrickej energie ho odovzdáva v druhom výmenníku, tzv. kondenzátore, do prostredia s vyššou teplotou, napríklad do vykurovacej vody – tým sa toto prostredie zohrieva. Teplo odvádzané z výparníku do kondenzátora sa pritom zväčšuje o teplo, na ktoré sa v kompresore mení hnacia elektrická energie. Inými slovami: Tepelná energia produkovaná tepelným čerpadlom je daná súčtom oboch vložených energií, tzn. že je vždy väčšia ako hnacia energia.

Tepelné čerpadlo a ekologická záťaž vykurovania
Na celkovom množstve tepla potrebného pre vykurovanie, ktoré je produkované tepelným čerpadlom, sa nízkopotenciálne teplo, t.j. teplo odoberané z prírodného prostredia (ktoré je k dispozícii “zdarma”) podieľa asi 60 až 70 % a “hnacia” elektrická energia (ktorá sa musí zaplatiť) asi 40 alebo len 30 %. Tepelnú, respektíve ekologickú záťaž okolia pri vykurovaní tepelným čerpadlom preto nevytvára celé produkované teplo, ale len “hnacia” energia. Zostatkové teplo sa “recykluje” a nepredstavuje preto ekologickú záťaž. Záťaž okolia spôsobená vykurovaním je preto nepriamo úmerná vykurovaciemu faktoru a oproti klasickým vykurovacím systémom je teda zhruba len tretinová.

V prípade záujmu o návrh vhodného tepelného čerpadla a vypracovanie cenovej ponuky nás, prosím, kontaktujte prostredníctvom formulára.