Jakfungujetepelnéčerpadlo

Jak funguje tepelné čerpadlo

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 žádné čáry ani triky. Jen fyzikální zákonitosti, vědeckotechnický pokrok a precizní instalace. V tomto článku se dozvíte, co je to tepelné čerpadlo, jaké jsou jeho typy, jaká je funkce a princip tepelného čerpadla, jeho výhody, účinnost i návratnost.

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 žádné čáry ani triky. Jen fyzikální zákonitosti, vědeckotechnický pokrok a precizní instalace. V tomto článku se dozvíte, co je to tepelné čerpadlo, jaké jsou jeho typy, jaká je funkce a princip tepelného čerpadla, jeho výhody, účinnost i návratnost.

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 a na základě toho rozlišujeme různé typy čerpadel:

Typy čerpadelZdroj teplaVýhodyNevýhody
Tepelná čerpadla vzduch-vzduchvzduch z venkovního prostředínízká pořizovací cena, snadná instalace; při obráceném chodu slouží jako klimatizacenižší výkon; hlučnost;  vhodná spíš jen do menších objektů, chaty nebo chalupy
Tepelná čerpadla země-vodateplo pod zemským povrchem získávané hlubinným vrtem nebo půdním kolektoremdlouhá životnost, stabilní provoz v celém topném obdobífinančně náročnější provedení; vyžadují zemní práce na pozemku
Tepelná čerpadla voda-vodateplo ze spodních vod získávané vrtem nebo ze studněvysoká účinnost, vysoký topný faktornáročná instalace; finančně nákladná
Tepelná čerpadla vzduch-vodavzduch z venkovního prostředísnadná instalace, výborný poměr cena/výkonnižší účinnost než čerpadla země-voda; u některých modelů vyšší hlučnost

 

V České republice vede u zákazníků jasně tepelné čerpadlo vzduch-voda, které je zde nejčastěji instalovaným typem. A není divu. Při porovnání všech 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, která naši Woltair experti montují nejčastěji.

Výhody tepelného čerpadla

O tepelná čerpadla je nyní obecně obrovský zájem. Jejich hlavními výhodami jsou:

  • Nenáročnost na údržbu
  • Bezpracnost (žádné uskladňování paliva, přikládání 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 výrazně ušetřit za plyn a elektřinu)
  • Ekologie – provoz bez produkce emisí
  • Splnění legislativních požadavků (blížící se zákaz starých topidel je pádným důvodem, proč vyměnit neekologický kotel za tepelné čerpadlo)
  • Dotace na tepelné čerpadlo – možnost snížit pořizovací náklady až o polovinu díky dotačnímu programu Nová zelená úsporám (našim zákazníků z tohoto programu dotaci zdarma vyřídíme)
  • Kompaktnost a nerušivý design – hodí se i do menších prostor. Vzhled tepelného čerpadla si můžete nechat přizpůsobit díky naší službě Chameleon třeba tak, aby splynulo s fasádou vašeho domu nebo naopak vyniklo svým originální vzhledem, který si sami navrhnete

Princip tepelného čerpadla vzduch-voda

Jak přesně tedy tepelné čerpadlo vzduch-voda funguje? V podstatě jako taková chladnička 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 a spoluzakladatel Woltair: 

„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. 

Aby mohl plyn zkondenzovat a odevzdat tak 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 ohřívání topné vody. Odtud odchází sytá kapalina opět do expanzního ventilu a celý proces se opakuje.“

Ve videu níže zodpovídá Karel Náprstek nejčastější dotazy zákazníků ohledně tepelných čerpadel:

Monoblok, split nebo vnitřní instalace

Tepelné čerpadlo vzduch-voda mívá zpravidla dvě jednotky, přičemž jedna je umístěna uvnitř objektu (vnitřní jednotka neboli hydrobox) a druhá venku (venkovní jednotka). Ale existují také typy určené kompletně pro vnitřní instalaci. Celé zařízení je tak umístěno v budově a s venkovním prostředím je propojeno pomocí vzduchových kanálů. Tato varianta se hodí zejména tam, kde je nedostatek venkovního prostoru (malý pozemek, hustě obydlené oblasti, města).

Typy skládající se ze dvou jednotek mohou existovat ve variantě monoblok nebo split. Princip tepelných čerpadel monoblok (neboli kompakt) spočívá v tom, že čerpadlo obsahuje všechny komponenty chladicího okruhu (kompresor, výparník, kondenzátor, expanzní ventil, regulační a jistící prvky). Otopná voda se ohřívá přímo v monobloku a potrubím putuje do domu (buď rovnou do topného okruhu nebo do akumulační nádrže). 

U varianty tepelného čerpadla split venkovní jednotka obsahuje téměř všechny součásti chladicího okruhu, ale ne kondenzátor. Ten je umístěn v domě. Potrubím skrz obvodovou zeď tak putuje chladivo (ne otopná voda jako v případě monobloku) a voda se ohřívá až uvnitř domu.

Jak funguje tepelné čerpadlo vzduch-vzduch

Tepelná čerpadla vzduch-vzduch, která se u nás také těší velké oblibě, fungují na jednodušším principu. Odebírá teplo z venkovního vzduchu a ohřívá vzduch uvnitř budovy, ale přímo –⁠ aniž by k tomu využívalo otopnou soustavu. Při obráceném chodu slouží jako klimatizace.

Tento typ čerpadel je nejlevnější a nejsnazší na montáž, na druhou stranu ale nedosahuje takové účinnosti, není vhodný pro větší počet místností, je hlučnější a nelze jím ohřívat teplou vodu.

Základní parametry tepelného čerpadla

Zásadní parametr při výběru tepelného čerpadla je jeho výkon. U údaje o výkonu by vždy mělo být uvedeno, za jakých podmínek byl měřen (nejčastěji se udává při teplotě venkovního vzduchu 7 °C a teplotě topné vody 35 °C). Se vzrůstající teplotou topné vody a s klesající teplotou vzduchu výkon tepelného čerpadla klesá. 

Každé tepelné čerpadlo má svůj pracovní rozsah, což znamená, že dokáže pomocí kompresoru vytápět objekt jen do tzv. bodu bivalence. To je taková venkovní teplota, při níž tepelné čerpadlo již není schopno samo dodat potřebný výkon a potřebuje doplňkový (bivalentní) zdroj tepla. Bod bivalence se u běžných tepelných čerpadel pohybuje kolem -10 až -15 °C. V nabídce bez problémů najdete i ta, která zvládnou 100% fungovat až do -25 °C. Doplňkovým zdrojem tepla bývá nejčastěji elektrokotel přímo vestavěný v tepelném čerpadle. Použít lze ale třeba i předchozí topidlo, například kondenzační plynový kotel, a propojit ho s čerpadlem tak, aby se automaticky spouštěl v případě potřeby.

Dalším důležitým ukazatelem je topný faktor tepelného čerpadla (COP). Ten udává poměr mezi výkonem a příkonem potřebným nejen pro provoz kompresoru, ale i dalších komponent tepelného čerpadla. Čím je výsledek vyšší, tím je tepelné čerpadlo lepší a úspornější.

Tepelné čerpadlo se vždy dimenzuje s ohledem na tepelnou ztrátu domu. Tedy tak, aby pokrylo množství tepelné energie, které uniká z objektu přes zdi, střechu, okna a další stavební prvky.

Tip: Chcete se zorientovat v jednotlivých částech tepelného čerpadla a v názvosloví související s tím, jak fungují tepelná čerpadla? Přečtěte si článek Tepelné čerpadlo: Přehled nejdůležitějších pojmů.

Účinnost tepelného čerpadla

Vysoká účinnost tepelného čerpadla, která může dosahovat až 350 %, je dána tím, že tepelné čerpadlo samo o sobě nemusí teplo vyrábět, ale pouze ho přenáší z jednoho prostředí do druhého. Díky tomu má tepelné čerpadlo velice nízké provozní náklady. Přesto, že „běží“ na elektřinu stejně jako třeba elektrokotel nebo přímotop, funguje jako násobitel energie. Princip funkce tepelného čerpadla spočívá v tom, že z malého množství elektřiny dokáže do domu dodat násobně větší množství energie, protože ji získává z venkovního vzduchu. 

Návratnost tepelného čerpadla

Díky nízkým provozním nákladům se vám částka, kterou investujete do tepelného čerpadla, byť není malá, vrátí do pár let. Navíc až 50 % pořizovací ceny můžete pokrýt státní dotací z programu Nová zelená úsporám. Využít můžete také výhodný úvěr na tepelné čerpadlo.

Další důležité informace o tepelných čerpadlech

Hledáte řešení na míru svému domu a spotřebě?

Separátor

Další články na téma vytápění domu