Jak funguje tepelné čerpadlo

Krátké shrnutí:

• Tepelné čerpadlo funguje s účinností až 350 % a efektivně převádí teplo z okolí do vytápěného prostoru.
• Existují různé typy tepelných čerpadel s odlišnými vlastnostmi. 
• Tepelná čerpadla nabízejí ekologické vytápění bez emisí a s nízkými provozními náklady.
• Státní dotace a úvěry mohou výrazně snížit pořizovací náklady a zrychlit návratnost investice.

Tepelné čerpadlo se jeví jako kouzelná skříňka, která pracuje s účinností až 350 %. Jak je možné, že dokáže vyrobit tak velké množství tepla při tak nízkých nákladech? Za skvělou funkčností moderních tepelných čerpadel nestojí žádná kouzla nýbrž fyzikální zákonitosti, vědeckotechnický pokrok a precizní instalace. 

Typy tepelných čerpadel

Tepelné čerpadlo je chytře zkonstruováno tak, že odebírá teplo z vnějšího prostředí a předává ho vodě cirkulující v otopné soustavě, díky níž se pak teplo šíří do vytápěného objektu. Jako zdroj tepla mohou tepelná čerpadla využívat různá prostředí. Na tomto základě rozlišujeme více typů čerpadel:

V České republice vede u zákazníků tepelné čerpadlo vzduch-voda. Při porovnání veškerých plusů a mínusů představuje skvělou rovnováhu mezi výkonem, cenou a (ne)náročností technického řešení. Proto se ve Woltair zaměřujeme na montáže právě těchto typů energetických zařízení. Přečtěte si recenze tepelných čerpadel. 

Výhody tepelného čerpadla

O tepelná čerpadla je v poslední době obrovský zájem. Jejich hlavními výhodami jsou:

• Nenáročnost na údržbu
• Bezpracnost (žádné uskladňování paliva, přikládání dřeva, ani čištění komínu)
• Stabilní výkon bez nežádoucích výkyvů teplot
• Možnost využívání chytrých funkcí a vzdáleného ovládání přes internet
• Nezávislost na uhlí a zemním plynu
• Nízké náklady na provoz (efektivní způsob, jak ušetřit za plyn i elektřinu)
• Ekologie – provoz bez produkce emisí
• Dotace na tepelná čerpadla – možnost snížit pořizovací náklady až o polovinu díky dotačnímu programu Nová zelená úsporám (tuto dotaci našim zákazníkům rádi zdarma vyřídíme)
• Design – čerpadlo se hodí i do menších prostorů a skrze estetický design zapadá téměř kamkoliv. Vzhled tepelného čerpadla si navíc můžete nechat přizpůsobit díky naší službě Chameleon tak, aby splynulo s fasádou domu nebo naopak vyniklo svým originální vzhledem, který si sami navrhnete.

Princip tepelného čerpadla vzduch-voda

Jak přesně tepelné čerpadlo vzduch-voda funguje? V podstatě jako taková lednička naruby. V uzavřeném chladivovém okruhu proudí speciální teplonosné médium (chladivo), které během svého oběhu mění skupenství a postupně prochází čtyřmi fázemi přes výparník, kompresor, kondenzátor a expanzní ventil. Nejprve se při stlačení kompresorem zahřívá, pokračuje do tepelného výměníku (kondenzátoru), kde kondenzuje na kapalinu a přes expanzní ventil se vrací do plynného skupenství, v němž bylo na začátku cyklu.

Tepelné čerpadlo –⁠ jak funguje

Podrobně celý proces, jak pracuje tepelné čerpadlo, vysvětluje Karel Náprstek, expert na tepelná čerpadla:

„Teplonosné médium (chladivo) se vypařuje v místě, odkud teplo odebíráme (výparník). Toho docílíme snížením tlaku (v expanzním ventilu), aby teplota odpařování klesla pod teplotu venkovního vzduchu. Při odpařování odebírá chladivo energii z okolního prostředí a uchovává ji v sobě. Nyní je chladivo v plynném skupenství s naakumulovanou energií.”

Dále dodává, že “...aby mohl plyn zkondenzovat a odevzdat svoji energii do otopné vody, musíme zvýšit jeho teplotu nad teplotu kondenzace a zároveň nad teplotou otopné vody, kterou chceme ohřívat. Toho docílíme v kompresoru, kde zvýšíme tlak a tím i teplotu chladiva. Tak vzniká sytá pára. V této fázi do okruhu dodáváme elektrickou energii. V kondenzátoru dochází ke kondenzaci plynného chladiva a ohřevu topné vody. Odtud odchází sytá kapalina zpět do expanzního ventilu a celý proces se opakuje.“

V přidaném videu Karel Náprstek zodpovídá další dotazy ohledně tepelných čerpadel. 

Monoblok, Split nebo Vnitřní Instalace

Tepelné čerpadlo vzduch-voda obvykle zahrnuje dvě jednotky: vnitřní (hydrobox) a venkovní. Existují však také modely určené výhradně pro vnitřní instalaci, kde je celé zařízení umístěno uvnitř budovy a propojeno s venkovním prostředím pomocí vzduchových kanálů. Tato varianta je ideální pro oblasti s omezeným venkovním prostorem, jako jsou malé pozemky nebo hustě obydlené městské části.

Dvoujednotkové systémy mohou mít varianty monoblok nebo split. Monoblok (neboli kompaktní model) integruje všechny komponenty chladicího okruhu – kompresor, výparník, kondenzátor, expanzní ventil a regulační prvky – do jedné jednotky. Otopná voda se ohřívá přímo v monobloku a je vedena buď přímo do topného okruhu, nebo do akumulační nádrže.

Naopak u modelu split je většina komponentů chladicího okruhu umístěna ve venkovní jednotce, zatímco kondenzátor se nachází uvnitř budovy. Chladivo putuje potrubím skrz zeď, ohřev vody probíhá až uvnitř domu.

Jak funguje tepelné čerpadlo Vzduch-Vzduch

Tepelná čerpadla vzduch-vzduch, která jsou populární v Česku, fungují na jednoduchém principu: odebírají teplo z venkovního vzduchu a ohřívají vzduch uvnitř budovy bez využití otopné soustavy. Při obráceném chodu fungují jako klimatizace. Tento typ čerpadla je cenově nejdostupnější a snadno se montuje, avšak má nižší účinnost. Není tak ideální pro více místností, je hlučnější a neumožňuje ohřev teplé vody.

Základní parametry tepelného čerpadla

Při výběru tepelného čerpadla je klíčovým parametrem jeho výkon, který by měl být měřen za specifických podmínek (např. při teplotě venkovního vzduchu 7 °C a teplotě topné vody 35 °C). S rostoucí teplotou topné vody a klesající teplotou vzduchu výkon klesá.

Každé tepelné čerpadlo má svůj pracovní rozsah, což znamená, že dokáže vytápět pouze do bodu bivalence. Tento bod označuje venkovní teplotu, při níž čerpadlo již není schopno dodat potřebný výkon a potřebuje dodatečný zdroj tepla. U běžných tepelných čerpadel se bod bivalence pohybuje kolem -10 až -15 °C, ale některé modely dokážou fungovat až do -25 °C. Doplňkovým zdrojem tepla bývá obvykle elektrokotel vestavěný v tepelném čerpadle, ale může být použit i starší kotel.

Dalším důležitým parametrem je topný faktor (COP), který udává poměr mezi výkonem a příkonem nutným pro provoz čerpadla. Vyšší hodnota znamená lepší efektivitu a úspornější provoz. Tepelné čerpadlo by mělo být dimenzováno s ohledem na tepelné ztráty domu, aby pokrylo energii, která uniká z objektu.

Účinnost a návratnost tepelného čerpadla

Účinnost tepelného čerpadla může dosahovat až 350 %. Tento vysoký výkon je dán tím, že tepelné čerpadlo samo teplo nevyrábí, ale pouze ho přenáší z jednoho prostředí do druhého, což představuje nízké provozní náklady. I když čerpadlo běží na elektřinu, dodává do domu mnohem více energie, než kolik spotřebovává.

Díky nízkým provozním nákladům se investice do tepelného čerpadla vrátí během několika let. Navíc lze pokrýt až 50 % pořizovací ceny čerpadla státní dotací z programu Nová zelená úsporám.

Další důležité Informace

Existuje mnoho typů topidel a tepelné čerpadlo se často porovnává s plynovými kondenzačními kotli. Pro maximální úsporu je doporučeno kombinovat tepelné čerpadlo s podlahovým vytápěním a fotovoltaickými systémy.

Vhodné řešení pro váš dům si můžete zdarma nechat sestavit pomocí naší online kalkulačky.