Typy tepelných čerpadel
info@tepelna-cerpadla.org
Typy tepelných čerpadel
Tepelná čerpadla nabízí při vytápění objektů nebo při ohřevu vody široké možnosti. Jedná se o technologii s vysokou přidanou hodnotou v oblasti ekologie i ekonomiky provozu. Tepelných čerpadel ale existuje hned několik typů a vybrat mezi nimi ten nejvhodnější nemusí být pro laika úplně snadné. Jako první je na místě ujasnit si, jaké základní typy tepelných čerpadel vlastně existují.
Fungování tepelných čerpadel a jejich dělení
Tepelné čerpadlo funguje tak, že energii, kterou používá k vytápění interiéru nebo ohřevu užitkové vody v době, bazénové vody apod., odebírá z okolního prostředí. To je samozřejmě většinou chladnější než interiér. Přenos tepla z chladnějšího prostoru do teplejšího je umožněn díky použití vhodné teplonosné látky a jejím opakovaným stlačováním a expanzí. Tepelné čerpadlo tedy funguje stejně jako lednička, pouze je zde „prohozena“ role okolí a interiéru.
Zastavme se ale u pojmu „okolí“. Z jakého konkrétního prostředí může brát čerpadlo teplo, aby jej předalo danému objektu? V zásadě může jít o tři základní prostředí: vzduch, vodu a půdu. A protože médiem, kterému je teplo předáváno, je nejčastěji voda, která se stará o jeho další distribuci v objektu, rozdělujeme tepelná čerpadla na čerpadla vzduch-voda, voda-voda a země-voda.
Tepelné čerpadlo voda-voda
Tepelné čerpadlo typu voda-voda využívá jako zdrojového členu tepelné energie tu, kterou odebírá ze spodní či geotermální vody. Způsob fungování tohoto typu tepelného čerpadla naplňuje obecné principy tepelných čerpadel, tzn. že zmíněná voda je čerpána do tepelného výměníku, kde je z ní odebrána tepelná energie (tj. systém si vezme teplo z okolí vytápěného objektu) a voda je poté vrácena zpět. Získané teplo je potom předáno topnému systému objektu (vodě, která se stará o jeho rozvod po objektu).
Obecně samozřejmě platí, že zdrojem tepelné energie nemusí být pouze spodní voda, ale též voda odpadní. To je ale spíše případ průmyslových aplikací, pro vytápění obytných objektů, rodinných domů apod., je jako zdroj tepelné energie využívána ve většině případů právě spodní voda.
Tepelné čerpadlo voda-voda dosahuje v porovnání s ostatními typy tepelných čerpadel vysoké efektivity vyjádřené tzv. topným faktorem. I v tomto případě se samozřejmě jedná o ekologický zdroj tepla a v porovnání se standardními způsoby vytápění je to také zdroj ekonomicky velmi výhodný.
Na straně nevýhod je možné u tepelných čerpadel typu voda-voda zmínit omezení související s potřebou realizovat vrt do prostoru spodní a geotermální vody (to přirozeně neplatí pro systémy využívající technologické odpadní vody). Systém je tedy nutné realizovat ve vhodných lokalitách. Logicky má systém vzduch-voda také určité nároky na pozemek, byť nižší než tepelné čerpadlo země-voda s velkoplošnými kolektory.
Je také třeba počítat s potřebou pravidelných kontrol a zásahů údržby, které souvisí s nutností kontroly a čištění filtrů. Přítomnost aktivních komponentů v podobě čerpadel znamená i jejich nižší životnost v porovnání např. s monoblokem tepelného čerpadla typu vzduch-voda.
Tepelné čerpadlo země-voda
V souladu s obecně platnými principy fungování tepelných čerpadel je i v tomto případě tepelná energie odebírána z okolí, v tomto případě z půdy v okolí objektu, typicky pod zahrnou v jeho blízkosti. Prostřednictvím velkoplošných kolektorů je tepelná energie z půdy předávána chladícímu médiu, které je stlačováno a uvolňováno tak, aby bylo možné tuto energii nejprve odebrat okolí a posléze předat vodě vytápějící objekt.
Tepelná čerpadla typu země-voda charakterizuje vysoká účinnost. Protože jsou kolektory umístěny pod zemí, jsou v prostředí se stabilní teplotou, na kterou mají podmínky na povrchu jen velmi malý vliv. Díky tomu je možné jej využívat i v oblastech s častým výskytem mrazů, které výrazně snižují účinnost např. tepelných čerpadel vzduch-voda). Z tohoto důvodu se jedná o řešení často využívané např. v oblastech severní Evropy.
Délka potrubí zemních kolektorů se počítá na desítky až stovky metrů. Z toho logicky plynou vyšší nároky na velikost pozemku, pod kterým mají být tyto kolektory umístěny. V závislosti na konkrétní situaci je možné volit mezi kolektory horizontálními a takovými, které jsou konstruovány píše ve vertikální ose. V obou případech je nicméně nutné realizovat příslušný vrt a nezanedbatelný objem zemních prací. S tím souvisí vyšší investiční náklady. Ty jsou však následně kompenzovány nízkými provozními náklady. Systém tohoto typu je také prakticky bezúdržbový.
Je třeba také počítat s tím, že do prostoru, pod kterým jsou kolektory umístěny, nelze umístit bazén nebo jakoukoliv jinou stavbu. Tepelná čerpadla typu země-voda se vyznačují velmi tichým chodem. I v tomto případě lze tepelné čerpadlo využít v letním období pro chlazení.
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
V případě tohoto typu tepelného čerpadlo je tedy energie odebírána z okolního vzduchu a přes výparník je tepelná energie předána topné vodě v tzv. hydroboxu. Jako účinnost všech podobných systémů, i tato závisí na teplotě okolního vzduchu. S dostatečnou efektivitou může systém pracovat až do venkovní teploty -15°C.
Tento typ tepelného čerpadla nabízí hned několik výhod. V první řadě jsou to nízké pořizovací náklady. V porovnání s dalšími typy čerpadel jsou přece jen o něco levnější. Souvisí to mimo jiné i s faktem, že při instalaci tepelného čerpadla není třeba realizovat vrt nebo velkoplošný kolektor. Tím klesá komplikovanost a tím i nákladnost instalace.
Nižší počáteční investice pro tepelné čerpadlo vzduch-voda je kompenzována o něco vyššími provozními náklady danými vyšší spotřebou elektrické energie v porovnání s tepelným čerpadlem typu země voda. Stále ale samozřejmě platí, že oproti běžným způsobům vytápění je tepelné čerpadlo vzduch-voda výrazně výhodnější a uvažovat lze asi třetinovou spotřebu energie.
Kromě pořizovacích a provozních nákladů lze tento typ tepelného čerpadla posuzovat i z řady jiných pohledů. Jeho velkou výhodou je, že systém nemá žádné nároky na pozemek. Současně jde o systém s nejmenším vlivem na životní prostředí. Lze jej také použít i v obráceném módu, tedy pro chlazení během horkých letních dní.
Systém je prakticky bezúdržbový, není třeba doplňovat chladící médium. Kromě toho vykazují tepelná čerpadla vzduch-voda minimální poruchovost.
Mezi nevýhody lze kromě vyšší spotřeby elektrické energie v porovnání s jinými typy hlučnost jednotky umístěné vně objektu. Platí však, že kvalitní značková čerpadla tento problém z velké části eliminují. Je také třeba mít na paměti, že při opravdu extrémních mrazech klesá účinnost čerpadla, tento problém lze řešit tím, že součástí systému je pomocný zdroj energie, který je aktivován právě v případech extrémních povětrnostních podmínek.
Výhody tepelných čerpadel vzduch-voda jsou zřejmé a převažují nad jejich nevýhodami. Jedná se o ekologický a ekonomicky výhodný způsob vytápění interiéru nebo ohřevu vody.
———————————————————————————————
Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch
V tomto případě je tepelná energie odebírána z okolního vzduchu a předávána přímo vzduchu v interiéru. Díky tomu, že není v systému přítomen topný systém, má tento typ tepelného čerpadla nejvyšší topný faktor.
Mezi výhody tohoto tepelného čerpadla patří nejnižší počáteční investice i rychlá a snadná instalace. V tomto případě je možné využít i propojení s funkcemi jako je čištění a ionizace vzduchu, stejně tak lze i v tento typ tepelného čerpadlo použít v letním období pro chlazení.
Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch má samozřejmě i určité nevýhody. Patří mezi ně vyšší míra hlučnosti (i u vnitřní jednotky) a nemožnost využít jej pro ohřev vody. Stejně tak je tento typ čerpadla nevhodný pro vytápění prostorů větším počtem místností, neboť k jedná vnější jednotce je možné připojit pouze menší množství vnitřních jednotek.
I tepelné čerpadlo vzduch-vzduch dokáže výrazně snížit spotřebu elektrické energie. Použito může vhodně doplňovat např. podlahové topení nebo elektrokotel. To je vhodné pro situace, kdy tepelné čerpadlo ztrácí účinnost z důvodu velmi nízkých venkovních teplot.
———————————————————————————————
