Tepelné čerpadlo – jednoduchý princip, vysoký účinek

Funkce tepelného čerpadla je srovnatelná s chladničkou – pouze funguje opačným způsobem.

V případě chladničky se teplo odvádí zevnitř směrem ven. U tepelného čerpadla je tomu přesně naopak. Teplo se přivádí z venkovních prostor – např. ze země – přes topný systém dovnitř obytného prostoru.

Pro zvýšení teploty dochází ke stlačení (kompresi) par chladiva, a to tak dlouho, dokud teplota nestačí k vytápění či ohřevu pitné vody. Tepelné čerpadlo Vitocal 350-G dosahuje přitom až 72 °C, tepelná čerpadla Vitocal 300-A a Vitocal 350-A dosahují až 65 °C. Dostatečná výstupní teplota může sloužit k vytápění obytného prostoru radiátory, a proto jsou tato tepelná čerpadla vhodná i pro modernizace.

Zdroje energie pro tepelné čerpadlo

Zdroj tepla pro tepelné čerpadlo v jednotlivých případech závisí na místních podmínkách a na potřebě tepla. Tepelná čerpadla Viessmann mohou využívat různé zdroje energie:

• vzduch
• zemi
• vodu
• odpadní teplo
• zásobníky ledu

Vzduch jako zdroj energie – neomezená dostupnost, nejnižší investiční náklady

Vzduch je dostupný všude a zdarma. Kromě toho vzduch v prostředí vždy obsahuje teplo – i když se venku zdá být mrazivo. Spodní teplotní limit je fyzikálně -273,15 stupňů Celsia. To znamená, že každá teplota, která je nad ním, ještě obsahuje termickou energii, kterou lze využít. I když je to teoreticky možné, lze ekonomického provozu s tepelným čerpadlem dosáhnout jen asi do -20 stupňů Celsia. Instalace čerpadla je možná jak uvnitř budovy, tak i mimo ni. Kdy se provoz vzduchového tepelného čerpadla vyplatí, na co je třeba dát pozor a jak detailně funguje, je vysvětleno v části Tepelná čerpadla vzduch-voda.

Země jako zdroj energie – prostřednictvím zemních kolektorů nebo zemních sond

Podobně jako v okolním vzduchu je i v zemi vždy teplo, které umožňuje vytápění tepelnými čerpadly. Mimořádnost spočívá v případě země jako zdroje energie v poměrně vysokých a konstantních teplotách. Od hloubky přibližně 10 metrů zůstávají i po celou zimu na poměrně vysoké úrovni. S přibývající hloubkou stoupají teploty a s nimi množství termické energie, kterou lze čerpat pomocí zemních sond.

Vedle získávání energie zemními sondami existuje možnost získávat teplo v blízkosti povrchu. K tomu se používají zemní kolektory, jako plošné kolektory nebo rýhové kolektory nebo rohože absorbující energii. Jak technologie detailně fungují, se dozvíte v části Tepelná čerpadla solanka/voda .

Voda jako zdroj energie – obzvlášť vysoká účinnost a nutnost dodržení kvality vody

Vedle okolního vzduchu a země má i podzemní voda celoročně vysokou tepelnou energii, která připadá v úvahu jako zdroj energie pro tepelné čerpadlo. Pro možnost využití termické energie je nutná studna sestávající ze sací a vsakovací studny. V některých lokalitách nejsou tyto studny z důvodů ochrany životního prostředí a vod povolené.

Ale ani v oblastech, kde je studna povolena, to automaticky neznamená ekonomický provoz. A to proto, že složení vody má rozhodující vliv na bezproblémový a efektivní provoz tepelného čerpadla. Pokud není možné využití tepelného čerpadla voda-voda, nabízí se v praxi jako dobrá alternativa tepelné čerpadlo solanka-voda se zásobníkem ledu nebo se zemními kolektory.

Zdroje energie vzduch, země a slunce – zásobník ledu s vysokou účinností

Inovativní je využití zásobníku ledu jako zdroje energie. Jedná se o nádrž se zabudovanými výměníky tepla, která se zapustí do země na zahradě a naplní se obyčejnou vodou z kohoutku. Na střeše domu odebírají solárně-vzduchové absorbéry teplo z okolního vzduchu a ze slunečního záření a přivádějí ho do zásobníku. Kromě toho odebírá zásobník ledu teplo přímo ze země.

Odpadní teplo jako zdroj energie – závislý na dostupnosti, množství a teplotní úrovni

Zejména v chladných dnech je vzduch v obydlené místnosti výrazně teplejší než venkovní vzduch. Toto teplo lze využít s tepelným čerpadlem na přípravu teplé vody. To může bez problémů převzít přípravu teplé vody nezávisle na stávajícím topném systému. Tepelná čerpadla na přípravu teplé vody firmy Viessmann jsou koncipována pro provoz s okolním vzduchem nebo odpadním vzduchem a jsou dle volby dostupná s integrovaným solárním tepelným výměníkem a solární regulací pro přímé využití solární energie.

Faktor sezónní výkonnosti jako charakteristická veličina

Výkonové číslo COP (COP = Coefficient of Performance) je poměr mezi příkonem a odevzdaným tepelným výkonem. Roční pracovní číslo je průměr všech COP v průběhu roku.

Výkonové číslo slouží ke srovnání účinnosti tepelných čerpadel – COP však platí pouze v určitém bodě provozu za určených teplotních podmínek.

Pro plánování zařízení se musí jeho provoz sledovat po celý rok. K tomu je nutné určit poměr mezi množstvím tepla využitého za celý rok tepelným čerpadlem k elektrické práci a odevzdaným tepelným výkonem. Přitom se zohlední i množství využité elektřiny (např. pro tepelná čerpadla, regulace atd.). Výsledek se označuje jako roční pracovní číslo.