Jak funguje tepelné čerpadlo a proč je to ekologický způsob vytápění?
Tepelné čerpadlo představuje ekologický, účinný a úsporný způsob vytápění domu. A co teprve když ho propojíte s fotovoltaickou elektrárnou! Pojďme se podívat na to, jak tepelné čerpadlo funguje, jaké zdroje může využívat a jak s ním i vy můžete snížit nejen své náklady na vytápění, ale i svou uhlíkovou stopu.
Co se v článku dozvíte:
- Jak funguje tepelné čerpadlo
- Jaké jsou typy tepelných čerpadel
- Rozdíl mezi splitovým a monoblokovým čerpadlem
- Propojení tepelného čerpadla a fotovoltaiky
- Dotace na tepelné čerpadlo
Jak funguje tepelné čerpadlo
Tepelné čerpadlo je zařízení, které vám podobně jako fotovoltaická elektrárna může pomoci k nižším nákladům za energie a vyšší míře soběstačnosti. A stejně jako fotovoltaika čerpá z obnovitelných zdrojů a představuje ekologické řešení.
Tepelná čerpadla fungují na poměrně jednoduchém principu. Na jedné straně odebírají teplo z vnějšího prostředí (ať je to vzduch, země, nebo voda) a přenášejí ho do místa, které chceme vytápět, tedy obvykle do vnitřních prostor. Čerpadlo tak teplo samo o sobě nevyrábí, ale spíše přesouvá, díky čemuž je energeticky úspornější a účinnější než tradiční systémy vytápění.
Než si vysvětlíme princip přenosu tepla podrobně, představme si jednotlivé části tepelného čerpadla:
- výparník
- kompresor
- kondenzátor
- expanzní ventil
Tepelná čerpadla využívají takzvané chladivo, které cirkuluje okruhem tepelného čerpadla a přenáší teplo z jednoho místa na druhé. Ohřívání začíná tím, že chladivo prochází výparníkem. Tam na něj působí teplo z okolního prostředí a chladivo se při nízké teplotě mění z kapalného skupenství v plynné. Díky tomu se z výparníku odpařuje a přechází do kompresoru.
Kompresor páru z chladiva stlačuje, čímž se chladivo prudce ohřívá. Chladivo se následně přesouvá do kondenzátoru a odevzdává své kondenzační skupenské teplo topnému okruhu. V tuto chvíli chladivo opět zkapalní. Nakonec projde expanzním ventilem, kde se prudce sníží tlak a kapalina se ochladí na svou původní teplotu. Tím může cyklus přenosu tepla začít od začátku.
Topný faktor
Hodnota, kterou se u tepelného čerpadla vyplatí sledovat, je takzvaný topný faktor neboli COP (koeficient výkonu). Označuje poměr vyrobeného užitečného tepla a spotřebované energie pohonu – tedy to, jak efektivní tepelné čerpadlo je. To znamená, že čím vyšší topný faktor je, tím levnější je provoz tepelného čerpadla.
Jaké jsou typy tepelných čerpadel
Aby tepelné čerpadlo fungovalo tak, jak má, je potřeba vybrat ten správný typ podle konkrétních podmínek a potřeb domu, který chcete tepelným čerpadlem vytápět. Existuje několik druhů čerpadel, se kterými se můžete setkat. Jsou označovány podle zdrojů, které využívají – první slovo vyjadřuje, odkud systém odebírá teplo, druhé způsob, jakým ho předává dál.
Tepelné čerpadlo země/voda
Tepelné čerpadlo typu země/voda využívá jako zdroj poměrně stabilní teplotu země. Ve větší hloubce (cca 10 metrů a hlouběji) je totiž země poměrně teplá, a to i během zimy, a země je tak ideálním obnovitelným zdrojem tepla.
Geotermální čerpadla využívají zemní kolektory, plošné výměníky nebo vrtné sondy, s jejichž pomocí odebírají teplo ze země. Z toho je zřejmé, že v případě tohoto typu tepelného čerpadla je potřeba očekávat náročnější výkopové práce k umístění kolektorů, a tím pádem i větší plánování a dost možná také nutnost povolení úřadů.
Na druhou stranu patří čerpadla země/voda k nejúčinnějším a nejspolehlivějším zdrojům tepla. Teplota pod zemí totiž zůstává stejná po celý rok, a tento typ tepelného čerpadla tak skvěle funguje i v těch nejmrazivějších klimatických podmínkách.
Tepelné čerpadlo tohoto typu se nejvíce hodí pro nové stavby, které umožňují realizaci rozsáhlejších výkopových prací a vrtů.
Tepelné čerpadlo vzduch/voda
Tepelné čerpadlo typu vzduch/voda funguje na principu odebírání tepla z okolního vzduchu a jeho přenášení do vnitřku budovy. Využívá už zmíněný výparník, do kterého se nasává okolní vzduch, a ohříváním chladiva dochází k vytápění.
Vzduch je možné jako zdroj tepla využívat i při poměrně nízkých teplotách – teoreticky by to šlo i při teplotě –273 °C. V praxi se ovšem za hraniční teplotu, při které je využití tepelného čerpadla ještě výhodné a hospodárné, považuje cca –20 °C.
Výhodou tepelného čerpadla typu vzduch/voda je zejména využití nevyčerpatelného a bezplatného zdroje tepla, tedy vzduchu, a jeho vysoká spolehlivost. V porovnání s předchozím typem země/voda je navíc tento typ čerpadla jednodušší na instalaci, vyžaduje nižší investiční náklady a hodí se prakticky kamkoliv. Můžete ho tak instalovat v nových stavbách, ale také v těch starších jako součást modernizace.
Tepelné čerpadlo voda/voda
Dalším, ovšem méně častým typem tepelných čerpadel je voda/voda. Tento typ využívá jako zdroj tepla podzemní vodu, která má podobně jako země stálou teplotu po celý rok. K využití podzemní vody je ovšem zapotřebí vyvrtat systém výtlačných a vratných studní, aby čerpadlo fungovalo. Tento typ je tak poměrně náročný na stavební úpravy.
Kromě toho může být překážkou nedostatek podzemní vody, kvůli kterému mohou úřady tento typ tepelného čerpadla úplně zamítnout. Na efektivitu získávání tepla tímto způsobem má navíc vliv i samotné složení vody, a tak může být tepelné čerpadlo typu voda/voda nejen náročné na realizaci, ale také poměrně nehospodárné, a běžně se proto příliš nevyužívá.
Tepelné čerpadlo vzduch/vzduch
Tepelné čerpadlo typu vzduch/vzduch funguje na jednoduchém principu. Nasává vzduch v jednom místě a přenáší ho na druhé. Zní vám to povědomě? To nejspíš proto, že na tomto principu fungují klimatizace. Tepelné čerpadlo typu vzduch/vzduch lze ovšem využít i obráceně, tedy k vytápění. Nejefektivnější je při přitápění na jaře a na podzim.
Rozdíl mezi splitovým a monoblokovým čerpadlem
Při rozdělení typů tepelných čerpadel se můžete setkat také s tzv. monoblokovým, resp. splitovým čerpadlem. V praxi rozdíl mezi nimi takřka nepoznáte, liší se ovšem uspořádáním komponent. Oba typy obsahují vnitřní a venkovní jednotku, ve kterých probíhá ohřívání.
V případě monoblokového tepelného čerpadla ovšem najdete všechny komponenty chladicího okruhu (to znamená kompresor, výparník, kondenzátor, expanzní ventil) ve venkovní jednotce, zatímco vnitřní jednotka obsahuje hydraulické, regulační a jistící prvky. K ohřívání topné vody tak dochází ještě ve venkovní jednotce, odkud je vedena přímo do topného okruhu.
Oproti tomu splitové tepelné čerpadlo je uspořádáno trochu jinak. Kompresor a výparník sice také najdete ve venkovní jednotce, ale kondenzátor je ve vnitřní jednotce, uvnitř domu. Venkovní jednotkou tak necirkuluje topná voda, nýbrž chladivo, a k zahřívání topné vody dochází až uvnitř domu.
Propojení tepelného čerpadla a fotovoltaiky
Tepelné čerpadlo je samozřejmě možné také propojit s fotovoltaickou elektrárnou, která pomůže zvýšit nezávislost domu a snížit náklady na energie. Tepelné čerpadlo totiž sice využívá energii z okolního prostředí, ale s tou si vystačí pouze přibližně z 75 %. Zbylou čtvrtinu je potřeba mu dodat elektrickou energií.
Propojením tepelného čerpadla s fotovoltaikou tak dosáhnete velmi efektivního využití vyrobené elektrické energie a urychlíte návratnost obou instalovaných zařízení.
Výhody tepelných čerpadel
Využití tepelného čerpadla má celou řadu výhod, a jak už jsme zmínili, je dalším krůčkem ke snížení energetické závislosti. Proč se vyplatí pořídit si tepelné čerpadlo?
Ekologický zdroj tepla
Tepelné čerpadlo k vytápění využívá obnovitelné zdroje energie, jako je vzduch, země nebo voda. Pomáhá tak snižovat závislost na fosilních palivech, jako je ropa nebo plyn, a snižovat uhlíkovou stopu.
Účinný způsob vytápění
Tepelné čerpadlo využívá zdroje z okolního prostředí. Díky své konstrukci je efektivní během celého roku a funguje poměrně stabilně i v chladnějších podmínkách. Je navíc prakticky bezúdržbové.
Úspora za energie
Tepelné čerpadlo má velmi nízké provozní náklady, a pokud ho propojíte s fotovoltaickou elektrárnou, můžete vytápět v podstatě zadarmo. Ušetříte ale i v případě, že budete k jeho provozu využívat elektřinu z distribuční sítě – zhruba ze 75 % je totiž poháněno zdroji z okolního prostředí, a vy tak za 100 % tepla zaplatíte jen 25 % ceny.
Dotace na tepelné čerpadlo
Podobně jako na fotovoltaickou elektrárnu můžete i na tepelné čerpadlo získat dotaci z programu Nová zelená úsporám, a to až do výše 140 000 Kč – záleží ovšem na typu čerpadla a připojení k dalším systémům v domě.
A stejně jako v případě fotovoltaických elektráren za vás i tuto dotaci rádi kompletně vyřídíme. Navrhneme společně projekt, který bude vyhovovat vašim potřebám a splní potřebné náležitosti, postaráme se o to, abyste získali maximální možnou dotaci, a celý projekt spolehlivě a kvalitně realizujeme.
