Tepelná čerpadla


Vytápění pomocí tepelného čerpadla skóruje díky bezobslužnosti, s níž souvisí čistý provoz. Mluví pro ně snížení závislosti na monopolních dodavatelích tradičních energií. Má však i své minusy.

Tato progresivní technologie je vhodnou variantou i do rekreačních staveb, ale potřebujeme mít jistotu reálné návratnosti nemalé investice a zároveň i toho, že nám zařízení bude sloužit k plné spokojenosti. Z toho důvodu je třeba pečlivě rozvážit jaké čerpadlo, a do jakého prostředí použít.
Podstatným faktem je, že si tepelné čerpadlo pořizujeme do rekreačního objektu, který mnohdy nesplňuje normy izolačního standardu, nicméně v něm pobýváme především v letních a přechodových měsících, kdy můžeme využít bivalentního režimu čerpadla k chlazení interiéru. K tomu bude stačit relativně levný systém vzduch/vzduch s možností topného režimu. Je tady ovšem otázka hluku jednotky, obtěžující nás i okolí.
Nejběžnějším typem je tepelné čerpadlo vzduch/voda, které lze obecně vzato instalovat ve všech typech obytných staveb. Pokud to umožňuje pozemek, nabízí se varianta tepelného čerpadla země/voda. Pro tu mluví také horské oblasti, kde by systém vzduch/voda znamenal vzhledem k nízkým teplotám vzduchu vysokou spotřebu elektřiny.

venkovní jednotka tepelného čerpadla
vzduch/voda (ACOND)

Čtyři kroky k teplu

Tepelné čerpadlo je svým principem založeno na čtyřech fázích a těmi jsou: vypařování, komprese, kondenzace a expanze. V první fázi výparník umístěný v zemi, ve vodě nebo ve vzduchu odebírá teplo z okolního prostředí, čímž se chladivo zahřívá, odpařuje a mění skupenství na plynné. Ve druhé se v kompresoru plynné chladivo prudce stlačí, tímto se teplonosná látka dostane na vyšší teplotní úroveň, teplota se zvýší na zhruba 80 °C. Poté je ohřáté médium přivedeno do objektu, kterému předá své teplo buď přímo, nebo přes výměník. Tím dojde k ochlazení média a následné kondenzaci. Chladivo změní své skupenství zpět na kapalné a vrací se v okruhu zpátky k výparníku.
Před vstupem do výparníku projde expanzním ventilem, čímž dojde k jeho prudkému rozpínání. Chladivo pak putuje opět do výparníku, kde odebere teplo z okolního prostředí. Cyklus se takto stále opakuje.

Moderní technologie tepelných čerpadel

Přímé vstřikování chladiva je systém dávkující chladivo přímo do kompresoru, čímž se zvýší teplota výstupního média a jeho celková efektivita.
Elektronicky řízený expanzní ventil obsahuje trysku, která se pomocí elektromagnetu řízeného elektronickou jednotkou na základě údajů ze snímačů teplot za ventilem a za výparníkem, případně i jinde naplno otvírá či zavírá. Množství vstřikovaného chladiva se řídí poměrem času otevření a zavření.
Spirálový kompresor, též scroll, tvoří dvě kovové spirály vložené do sebe. Ceny těchto kompresorů na stejné výkonové úrovni pístových typů jsou asi o 30 až 50 % vyšší. Mají však nižší vibrace, tišší chod, jednodušší konstrukci, protože obsahují méně pohyblivých dílů, a jsou odolné proti nasátí kapalného chladiva.

Tepelné čerpadlo vzduch – vzduch/voda

Tento typ čerpadla odebírá teplo z okolního nebo odpadního vzduchu a předává ho do interiéru nebo topné vody. Okolní vzduch ohřívaný sluncem je k dispozici všude a zdarma, jedná se tedy o nejdostupnější a prakticky nevyčerpatelný zdroj tepla. Můžeme ho tak považovat za nejekologičtější. Velkým plusem je také jednoduchost instalace, a tím i nejnižší pořizovací náklady. S klesající venkovní teplotou ovšem klesá i jeho výkon a efektivita, která sahá přibližně jen do teplot v rozmezí –5 °C až –10 °C. Proto se počítá s tím, že při nízkých venkovních teplotách převezme jeho funkci doplňkový zdroj tepla.

veškerá technologie tepelného čerpadla
voda–voda Spirála se umístí do technické
místnosti. Čerpadlo pracuje i při –20 °C
(Tepelná čerpadla Spirála)

Tepelné čerpadlo voda – voda

Čerpadlo odebírá teplo z vody, která buď přímo protéká výměníkem na primární straně tepelného čerpadla (otevřený primární okruh), nebo pomocí kolektorů (uzavřený primární okruh). Teplo se předává do topné vody. S ohledem na dosahovanou účinnost může být voda při vhodném podzemním zdroji, například studni, nejlepším zdrojem tepla pro tepelné čerpadlo. Tento systém má nejvyšší topný faktor při nejnižších nákladech. Teplota spodní vody je během celého roku relativně stálá, pohybuje se v mezích od 8 °C do 10 °C. Dá se proto předpokládat, že výkon tepelného čerpadla bude relativně stálý i během zimních měsíců. Tepelné čerpadlo však musí být chráněno proti výpadku tepla ze zdrojové vody, jinak hrozí okamžité zamrznutí výměníku a jeho poškození.
Avšak pouhé vložení výměníku do studny by v žádném případě k odběru tepla nestačilo. Došlo by k postupnému zamrznutí zdrojové vody, neboť samovolný pohyb vody ve studni i většího průměru není dostačující. Podzemní voda musí proudit a odebírat teplo z okolí. Stejně tak nelze čerpat vodu z jedné studny a do téže studny ji vracet.
Vlastní vrt je podle zákona o vodách považován za vodní dílo, provádět ho může jen firma s patřičným oprávněním Českého báňského úřadu. Současně vyžaduje územní rozhodnutí a stavební povolení příslušného stavebního úřadu, který obvykle vyžaduje hydrogeologický průzkum, jenž lze nahradit vyjádřením osoby s odbornou způsobilostí. Pro provoz vrtu je nezbytné povolení k nakládání s vodami vydávané příslušným vodoprávním úřadem.
Obdobná situace nás čeká v případě použití systému vertikálních zemních kolektorů.

Tepelné čerpadlo země – voda

Třetí typ čerpadla odebírá teplo ze zemského povrchu nebo z hloubkového suchého vrtu pomocí kolektorů. Primární okruh tepelného čerpadla je vždy uzavřený, teplo se předává do topné vody. V zemi, v hloubce asi 1,2–1,5 m ve vzdálenosti asi 0,7 m od sebe jsou uloženy polyetylenové hadice naplněné nemrznoucí směsí. Plocha, z níž se teplo odebírá, by měla být asi třikrát až čtyřikrát větší, než je velikost vytápěné plochy, závisí však i na druhu a vlhkosti půdy.
Po nezbytných terénních úpravách není vzhled zahrady nijak narušen, ale je zřejmé, že půda je zde na jaře mnohem více prochladlá než v jiných částech pozemku. To může mít negativní dopad na pěstování plodin i kořeny stromů.

Text: Zuzana Ottová

Foto: Shutterstock a archiv firem

Tepelná čerpadla


Komentáře

Napsat komentář


Topný faktor tepelného čerpadla (COP)

Topný faktor je silnou marketingovou zbraní prodejců. Pro porovnání dvou TČ podle COP je vždy nutné znát podmínky, za nichž je dosažen, tedy teploty vstupního a výstupního média. Samotný údaj COP je zcela bezcenný. Seriózní dodavatelé tyto podmínky vždy uvádějí, v ideálním případě jsou parametry udávány podle požadavků normy ČSN EN 255.

Tepelná čerpadla a dotace

Pro financování instalace tepelného čerpadla lze při splnění podmínek využít kotlíkové dotace v rámci aktuální 2. výzvy a dále podporu z programu Nová zelená úsporám. Více informací najdete na www.sfzp.cz.