Ako fungujú tepelné čerpadlá?

Systémy tepelných čerpadiel využívajú obnoviteľné zdroje energie ako vzduch, zem a vodu, ktoré sú prítomné v našom okolí a dokážu generovať teplo potrebné na vykurovanie a ohrev vody. Ich výhodou je nielen zníženie prevádzkových nákladov, ale aj ekologický prínos, keďže čerpajú energiu zo zdrojov, ktoré sú nevyčerpateľné.

Princíp fungovania tepelného čerpadla

Tepelné čerpadlo využíva uzavretý okruh, v ktorom sa pohybuje špecifické médium – chladivo. Tento cyklus pozostáva z niekoľkých krokov:

1. Odber tepla: Tepelné čerpadlo odoberá teplo zo zdroja (vzduch, zem, voda), pričom teplota tohto zdroja je veľmi nízka (od -15°C až +40°C), čo by nebolo možné priamo využiť na vykurovanie.
2. Zvýšenie teploty: Po odobratí tepla chladivo prechádza kompresorom, ktorý ho stláča a zvyšuje jeho teplotu až na požadovanú úroveň (od +25°C až do +75°C).
3. Odovzdanie tepla: Následne sa teplo odovzdáva do vykurovacieho systému alebo na ohrev teplej vody prostredníctvom výmenníka tepla.
4. Cyklus sa opakuje: Po odovzdaní tepla chladivo ochladí a cyklus sa opakuje, čím sa zabezpečuje nepretržité čerpanie tepla zo zdrojov a jeho využívanie v domácnosti.

Typy tepelných čerpadiel

Existujú rôzne typy tepelných čerpadiel, ktoré sa líšia podľa zdroja tepla, ktorý využívajú, a spôsobu jeho odovzdávania do vykurovacieho systému. V každom prípade, čím menší je rozdiel medzi teplotou primárneho zdroja (vzduch, zem, voda) a vykurovacej vody, tým nižšie sú prevádzkové náklady.

1. Vzduch – Voda

Tepelné čerpadlo vzduch – voda využíva teplo zo vzduchu, ktoré odoberá vonkajšia jednotka a následne ho prevádza na vykurovaciu vodu. Tento typ tepelného čerpadla je jedným z najbežnejších riešení, ktoré sú k dispozícii na trhu, a môže byť realizované v dvoch rôznych konfiguráciách: monoblok alebo split.

Monoblok:

• Celý systém (kompresor, výmenník a expanzný ventil) je umiestnený v jednej vonkajšej jednotke. To znamená, že všetky komponenty sú umiestnené mimo budovy a vyžaduje sa len pripojenie na vykurovací systém a elektrickú sieť.
• Výhody: Jednoduchá inštalácia a menej náročná údržba.
• Nevýhody: Vyššia hlučnosť a možné obmedzenia pri umiestnení na obmedzené plochy.

Split:

• Splitové tepelné čerpadlo je rozdelené na dve časti – vonkajšiu a vnútornú jednotku. Vnútorná jednotka obsahuje kompresor a výmenník, ktorý je prepojený s vonkajšou jednotkou cez potrubia.
• Výhody: Tichšia prevádzka a možnosť umiestnenia vonkajšej jednotky na vhodné miesto.
• Nevýhody: Vyššia inštalačná náročnosť, pretože je potrebné prepojiť vonkajšiu a vnútornú jednotku chladivovými potrubiami.

Tepelné čerpadlo vzduch – voda je vhodné pre domácnosti, kde nie je možné realizovať zemné práce a kde je dostatočný prístup k vonkajšiemu vzduchu. Výkon týchto čerpadiel sa pohybuje v rozmedzí 6 kW až 40kW.

2. Zem – Voda

Tepelné čerpadlo zem – voda využíva stabilné teplo zo zeme. Tento systém je veľmi efektívny, pretože teplota v hĺbke zeme je po celý rok stabilná a nezávislá od vonkajších poveternostných podmienok.

Pre inštaláciu tohto typu tepelného čerpadla je potrebné zvoliť medzi dvoma možnosťami:

• Plošné kolektory: Tieto kolektory sú umiestnené v relatívne plytkej hĺbke (okolo 1 metra) a tvoria meander, ktorý odoberá teplo z väčšej plochy. Plošné kolektory sú cenovo dostupnejšie, ale vyžadujú väčší pozemok. 
• Geo-vrty: Pri tomto riešení sa vykonávajú vrty do hĺbky 50-120 metrov, kde je stabilná teplota okolo 15°C. Tento spôsob je efektívnejší, ale nákladnejší, pretože vŕtanie je energeticky náročné a môže byť drahé (cena za meter vrtu sa pohybuje okolo 42 až 50 €).

Výhody:

• Stabilný a konštantný zdroj tepla bez závislosti na vonkajších poveternostných podmienkach.
• Vysoká účinnosť a nižšie prevádzkové náklady, najmä ak je systém správne dimenzovaný.

Nevýhody:

• Vyššie počiatočné náklady na inštaláciu (vrty alebo kolektory).
• Potreba dostatočnej plochy pre plošné kolektory alebo dostatočného miesta na vrty pre väčšie domy.

Výkon tepelného čerpadla zem – voda sa zvyčajne pohybuje od 4 kW do 250 kW a je ideálny pre rodinné domy, ktoré vyžadujú stabilný a efektívny vykurovací systém.

3. Voda – Voda

Tepelné čerpadlo voda – voda čerpá teplo z podzemnej alebo povrchovej vody, ako sú studne, nádrže alebo jazierka. Tento systém využíva vodné zdroje s teplotou stabilnou počas celého roka.

Výhody:

• Vysoká efektivita vzhľadom na konštantnú teplotu vody.
• Možnosť čerpania tepla aj v oblastiach, kde je dostupná podzemná alebo povrchová voda.

Nevýhody:

• Potreba čerpať vodu, čo vyžaduje dodatočné mechanické zariadenia (čerpadlá).
• Potenciálne problémy s minerálmi a vodným kameňom, ktoré sa môžu usadzovať v systéme.

Výhody a nevýhody tepelného čerpadla

Výhody:

• Vysoká účinnosť: Tepelné čerpadlá môžu dosiahnuť výkonové číslo (COP) od 2 do 6, čo znamená, že pri spotrebe 1 kWh elektrickej energie môžeme získať až 6 kWh tepla.
• Ekologické: Využívajú obnoviteľné zdroje energie, čím znižujú emisie CO2.
• Úspora nákladov: Nižšie prevádzkové náklady v porovnaní s tradičnými vykurovacími systémami.
• Tichá prevádzka: Väčšina tepelných čerpadiel je navrhnutá tak, aby pracovala veľmi ticho, čo je ideálne pre rodinné domy.

Nevýhody:

• Počiatočné náklady: Tepelné čerpadlá majú vyššie počiatočné náklady, najmä ak ide o systémy, ktoré vyžadujú zemné práce alebo vrty.
• Závislosť od vonkajších podmienok: Systémy vzduch – voda môžu mať nižšiu efektivitu pri extrémne nízkych vonkajších teplotách.

Záver

Tepelné čerpadlá sú vynikajúcim riešením pre domácnosti, ktoré hľadajú efektívny, ekologický a ekonomický spôsob vykurovania. Výber medzi rôznymi typmi tepelného čerpadla závisí od podmienok vašej domácnosti, dostupnosti zdrojov a investičného rozpočtu. Ak máte záujem o poradenstvo alebo cenovú ponuku na mieru ZDARMA, neváhajte nás kontaktovať. Naši odborníci vám radi pomôžu vybrať ideálne riešenie pre váš domov.