Jednoduché vysvetlenie fungovania tepelného čerpadla
Čo je tepelné čerpadlo? Tepelné čerpadlo je ekologický vykurovací systém, ktorý využíva účinnú technológiu na využitie energie z nášho prostredia. Ak hľadáte zrozumiteľné vysvetlenie technológie tepelného čerpadla, ste na správnom mieste. Stručne a jasne vám vysvetlíme, v čom spočíva základný princíp kúrenia s tepelným čerpadlom a ako fungujú rôzne typy tepelných čerpadiel.
Obsah článku
- Ako funguje vykurovací systém s tepelným čerpadlom?
- Jednoduché vysvetlenie princípu kúrenia s tepelným čerpadlom
- Ako funguje tepelné čerpadlo vzduch-voda
- Ako funguje tepelné čerpadlo zem-voda
- Ako funguje tepelné čerpadlo voda-voda
- Ako funguje tepelné čerpadlo v zime?
- Môže tepelné čerpadlo aj chladiť?
- Často kladené otázky o fungovaní tepelného čerpadla (FAQ)
Ako funguje vykurovací systém s tepelným čerpadlom?
Životné prostredie ponúka nevyčerpateľné zdroje energie, ktoré môže vykurovací systém s tepelným čerpadlom využívať. Zjednodušene možno povedať, že tepelné čerpadlá čerpajú energiu z okolitého vzduchu, zeme alebo podzemnej vody a získané teplo využívajú na vykurovanie obytných priestorov a ohrev vody. Využitím energie z prostredia dokáže tepelné čerpadlo jednoducho a efektívne dosiahnuť vysokú úroveň tepelnej pohody v domácnosti. Technológia všetkých typov tepelných čerpadiel je založená na rovnakom princípe, hoci typ využívaného zdroja energie sa líši.
Spôsob fungovania tepelného čerpadla možno prirovnať k princípu fungovania chladničky - s tým rozdielom, že sa pri ňom nevyrába chlad, ale teplo. Zatiaľ čo chladnička odoberá teplo zo svojho interiéru a odvádza ho von na ochladenie potravín, tepelné čerpadlo naopak odoberá teplo z prostredia mimo domu a využíva ho na vykurovanie vašich obytných priestorov.
Jednoduché vysvetlenie princípu kúrenia s tepelným čerpadlom
Systém tepelného čerpadla pozostáva z troch komponentov:
- Zdroj tepla (vzduch, zem, voda), z ktorého sa získava energia z prostredia.
- Tepelné čerpadlo, ktoré umožňuje využitie získaného tepla z prostredia.
- Systém distribúcie a skladovania tepla, ktorý distribuuje teplo do obytných priestorov a ukladá ho do zásoby.
Čo presne však robí tepelné čerpadlo, aby premenilo teplo z prostredia na využiteľnú vykurovaciu energiu? V tepelnom čerpadle funguje technický princíp pozostávajúci zo štyroch krokov, ktoré prebiehajú nepretržite v uzavretom cykle. V opakujúcom sa cykle tepelného čerpadla dochádza k odparovaniu, stláčaniu, skvapalňovaniu a expanzii chladiva s cieľom získať tepelnú energiu. Kvapalné chladivo absorbuje tepelnú energiu z prostredia a musí ju zvýšiť na takú úroveň teploty, ktorá je použiteľná pre vykurovací systém. Na to sa využíva určitá časť elektrickej energie. Čím väčší je teplotný rozdiel medzi zdrojom energie a požadovaným využiteľným teplom, tým väčší elektrický výkon sa musí použiť.
Pozrime sa bližšie na princíp tepelného čerpadla:
- Odparovanie: V takzvanom výparníku sa teplo z prostredia odovzdáva do okruhu tepelného čerpadla. Za absorpciu a prenos tepelnej energie je zodpovedné chladivo. Absorbuje teplo z prostredia v kvapalnom stave, čo spôsobuje jeho odparovanie a premenu na plynné skupenstvo.
- Kompresia: V kompresore poháňanom prúdom sa plynné chladivo stláča, čím sa výrazne zvyšuje tlak a teplota. Túto časť princípu fungovania tepelného čerpadla môžete pozorovať aj na pumpe na bicykel, ktoré sa pri pumpovaní vzduchu zahrieva.
- Skvapalňovanie: V treťom kroku odovzdáva stlačené zohriate chladivo svoje teplo vykurovaciemu okruhu, čím sa ochladzuje a stáva sa opäť kvapalným. To sa deje v takzvanom kondenzátore pomocou výmenníka tepla. Teplo sa potom ukladá do zásobníka teplej vody a akumulačného zásobníka.
- Expanzia: V poslednom kroku sa tlak kvapalného chladiva opäť zníži v expanznom ventile, ktorý ho ďalej ochladzuje, až kým nedosiahne svoju pôvodnú teplotu. Cyklus tepelného čerpadla sa teraz môže zopakovať. Ochladzovanie kvapaliny pod tlakom a následné zníženie tlaku je jav, ktorý si môžete všimnúť aj na spreji v plechovke. Ak s ním sprejujete dlhší čas, plechovka výrazne vychladne.
V nasledujúcom texte sa pozrieme na funkcie rôznych typov tepelných čerpadiel, ktoré sa líšia použitým zdrojom tepla.
Ako funguje tepelné čerpadlo vzduch-voda
Pri tepelnom čerpadle vzduch-voda slúži tepelná energia vonkajšieho vzduchu ako zdroj tepla. Tú možno ľahko získať jednoduchou inštaláciou jednotky do exteriéru, a preto si nevyžaduje veľké stavebné úpravy. Tepelné čerpadlo vzduch-voda funguje rovnako ako všetky typy tepelných čerpadiel, a to tak, že chladivo absorbuje teplo z okolia. V tepelnom čerpadle vzduch-voda sa okolitý vzduch nasáva ventilátorom, prechádza do výmenníka tepla a v okruhu tepelného čerpadla sa mení na tepelnú energiu prostredníctvom odparovania, stláčania, skvapalňovania a expanzie chladiva. Rozhodujúcim faktorom je pritom teplota zdroja energie. Teplota vzduchu nie je konštantná, ale mení sa v závislosti od ročného obdobia. Vznikajú tak teplotné rozdiely, ktoré musí systém tepelného čerpadla kompenzovať. Čím chladnejší vonkajší vzduch sa nasáva, tým viac sa musí zvýšiť teplota v okruhu chladiva, aby sa energia mohla využiť na vykurovanie a výrobu teplej vody.
Ako funguje tepelné čerpadlo zem-voda
Fungovanie tepelného čerpadla zem-voda je založené na princípe geotermálnej energie. Tepelné čerpadlo zem-voda využíva tepelnú energiu uloženú v zemi ako zdroj tepla. Funkciu tepelného čerpadla zem-voda umožňujú zemné sondy alebo zemné kolektory, ktoré získavajú teplo zo zeme a v cykle tepelného čerpadla ho premieňajú na využiteľnú energiu na vykurovanie a prípravu teplej vody. Na využívanie geotermálnej energie sú potrebné zemné práce alebo vrty. V závislosti od toho, ako hlboko sa vrt nachádza, možno využívať buď teplo z pod povrchu zeme alebo teplo z hĺbky. Teplota zdroja tepla je rozhodujúca pre výslednú účinnosť a funkciu tepelného čerpadla. Zem má relatívne konštantnú teplotu počas celého roka. Vďaka tomu je tepelné čerpadlo zem-voda mimoriadne účinné.
Ako funguje tepelné čerpadlo voda-voda
Tepelné čerpadlo voda-voda využíva ako zdroj tepla tepelnú energiu podzemnej vody. Na fungovanie takzvaného tepelného čerpadla na podzemnú vodu sú potrebné dve studne: odberová studňa, ktorá odoberá podzemnú vodu, a vsakovacia studňa, ktorá uvoľňuje použitú vodu späť do zeme. Fungovanie tepelného čerpadla voda-voda, rovnako ako pri všetkých typoch tepelných čerpadiel, je založené na uzavretom okruhu chladiva. V tomto prípade chladivo absorbuje tepelnú energiu podzemnej vody a v cykle tepelného čerpadla ju využíva na vykurovanie priestoru. Podzemná voda má konštantne vysokú teplotu. Preto sa tepelné čerpadlo voda-voda považuje za najúčinnejšie tepelné čerpadlo.
Ako funguje tepelné čerpadlo v zime?
Napriek nižším vonkajším teplotám funguje tepelné čerpadlo spoľahlivo aj v zime, pretože v zemi a v podzemnej vode sú teploty konštantné bez ohľadu na ročné obdobie. Pri vonkajšej teplote vzduchu nižšej ako 0 °C, môže fungovať tepelné čerpadlo hospodárne aj v zime vďaka vysokej účinnosti. Ak sa vyskytnú extrémne mínusové teploty až do -20 °C, zapne sa záložný elektrický ohrev. Takto môže tepelné čerpadlo dodávať dostatok tepla aj pri veľmi nízkych vonkajších teplotách bez straty účinnosti. Tepelné čerpadlo možno alternatívne prevádzkovať aj ako hybridný systém v kombinácii s plynovým kotlom, ktorý efektívne obhospodári vykurovací systém počas najchladnejších mesiacov.
Môže tepelné čerpadlo aj chladiť?
Genialita tepelného čerpadla spočíva v tom, že je to jediný vykurovací systém, ktorý môže vykurovať aj chladiť. Umožňuje vám tak využiť zariadenie po celý rok a zaobísť sa bez klimatizačnej jednotky v dome. S tepelným čerpadlom môžete v lete miestnosti chladiť iba vtedy, ak má jednotka reverzibilnú funkciu tepelného čerpadla a je pre ňu od začiatku naplánovaná. Ak chladenie v pláne nebolo, dá sa táto funkcia do niektorých modelov namontovať aj dodatočne. Dôležité pritom je, aby bol vykurovací systém optimálne zladený s klimatizačným systémom tepelného čerpadla. Pre chladenie s tepelným čerpadlom je najvhodnešie podlahové kúrenie alebo nástenné infrapanely.
Chladenie pomocou tepelného čerpadla funguje rovnakým spôsobom ako výroba tepla s rozdielom, že cyklus chladiaceho okruhu beží v opačnom smere, tzv. reverznom chode. Pri tomto procese sa teplo z vykurovania odvádza do vonkajšieho prostredia, čím sa vykurovací systém ochladzuje. Chladiaci účinok reverzného tepelného čerpadla však nie je taký silný ako účinok klimatizácie.
Často kladené otázky o fungovaní tepelného čerpadla (FAQ)
Čo je tepelné čerpadlo?
Ako možno jednoducho vysvetliť fungovanie tepelného čerpadla?
Ako vyzerá tepelné čerpadlo?
Ako funguje systém s tepelným čerpadlom pre domácnosti?
Ako funguje tepelné čerpadlo vzduch-voda v zime?