Tepelná čerpadla odebírají teplo z okolního vzduchu, ze země nebo z vody a předávají ho za částečného přispění elektrické energie do otopného systému, který tvoří radiátory nebo podlahové topení. Tím, že část tepla se odebírá z přírody kolem nás a toto teplo je kolem nás zadarmo, jedná se o výhodný zdroj vytápění. Na jakém principu ale tento zdroj vytápění funguje? Praktické použití fyzikálního jevu probíhajícího v tepelných čerpadlech se díváme každý den. Vidíme jej v ledničkách. Teplo vždy přechází samovolně z teplejšího prostředí do chladnějšího, které tímto ohřívá. Když se stlačí konstantní množství vzduchu/chladiva/, stlačením vzroste jeho teplota. Naopak zozepnutím vzduchu/chladiva/ do většího objemu, dojde k jeho ochlazení. Obou těchto jevů se využívá právě v chladničkách nebo tepelných čerpadlech. Součástí tepelného čerpadla je kompresor, který stlačí chladivo, a tím jej zahřeje z teploty kolem 0°C na například 70°C. Takto ohřáté chladivo vstupuje do výměníku, kde předá své teplo do vody otopného systému – teplo vždy samovolně přechází z teplejšího prostředí do chladnějšího. Díky předanému teplu do vody se chladivo ochladilo a jde k expanznímu ventilu, který změní objem chladiva – rozepne jej do velkého prostoru, tím je prudce podchladí. Podchlazené chladivo o teplotách i -30°C jde do výparníku, kde tentokrát chladivo odebírá teplo z okolí (vzduchu, vody, země), čímž se opět ohřeje a vstupuje znovu do kompresoru a celý cyklus se neustále opakuje. K získání tepla zadarmo potřebujeme částečně použít elektrickou energii na pohon kompresoru. Obecně lze říci, že z jedné kilowaty elektrické energie dostanete 2,5 až 4 kilowaty energie tepelné. A to je velká výhoda, nemyslíte?
Rozlišujeme následující základní typy tepelných čerpadel:
- vzduch - voda
- země - voda
- voda - voda
První slovo před pomlčkou říká, odkud se teplo odebírá (primární zdroj), a druhé slovo za pomlčkou říká, kam se teplo předává. Nejznámější jsou tepelná čerpadla země-voda získávající teplo ze země, kdy se kolem domu vrtají desítky metrů hluboké rty nebo se kolem zakopávají na pozemku plošné kolektory. Pro naše zeměpisné šířky jsou výhodnější tepelná čerpadla typu vzduch-voda, kdy ze vzduchu se teplo odebírá a předává se do vody – otopného systému. Průměrně v topném období je teplota ve vrtu nižší než průměrná venkovní teplota v topném období. Dalším typem jsou tepelná čerpadla voda-voda, odebírající teplo z vody (studniční vody).
Každý typ tepelného čerpadla má své výhody a nevýhody. U tepelných čerpadel typu země-voda je vhodné si dát pozor na velikost kolektoru. Někteří dodavatelé technologie dodají kvůli ceně vrty poddimenzované a technologie se musí časem odstavit, protože zem vymrzne. Ani legislativa kolem povolení vrtů není jednoduchá a rozhodně ji nedoporučujeme obcházet (například průzkumnými vrty), protože hrozí vysoké pokuty. U vzduchových tepelných čerpadel je dobré si dávat pozor na hlučnost, kterou byste mohli obtěžovat sousedy. A u tepelných čerpadel typu voda-voda je pořízení nejlevnější, ale také je tento primární zdroj nejméně stabilní – může se ztratit voda ze studny a hrozí zanášení výměníků, tím snížení účinnosti zařízení nebo jeho poškození.
Možná Vás napadne, zda lze tepelná čerpadla instalovat kamkoliv? Ne, existují určitá omezení v podobě prostoru, ale zásadní omezení je v otopném systému. Otopný systém musí být navržený jako nízkoteplotní, tj. i při velmi nízkých teplotách půjde do radiátorů teplota maximálně 50°C. Takovýto otopený systém poznáte podle toho, že na radiátorech i ve velkých mrazech udržíte ruku a nespálíte se o ně.
Předním českým výrobcem tepelných čerpadel s dlouholetou tradicí je společnost TC MACH, s.r.o., která se specializuje na tepelná čerpadla typu vzduch-voda vlastní značky s patentovaným systémem odtávání, tzv. šípové výparníky. V čem jsou tato tepelná čerpadla jiná? Vzduchová tepelná čerpadla potřebují čas od času odtávat, tj. zbavit se námrazy z lamel výparníku. Existuje několik způsobů odtávání, ale všechny ostatní odebírají teplo ze systému nebo využívají elektrickou energii. Originální způsob odtávání MACH využívá zbytkového tepla v chladivu, které již nebylo možno odebrat do topné vody, a tímto nevyužitým teplem výparník odtává. Uvedeným řešením je docíleno stálého topného výkonu (tj. nejsou výpadky topného výkonu při odtávání), celkové zvýšení topného faktoru samotného tepelného čerpadla, celkové zvýšení provozního topného faktoru při vytápění a v neposlední řadě zvýšení životnosti zařízení. Celková roční úspora tohoto typu odtávání vzduchového čerpadla je v řádech desítek tisíc ročně.
Tepelná čerpadla MACH topí do venkovní teploty -10°C až -15°C, pak je provedeno automatické přepnutí na elektrokotel. Důvodem je, že při nízkých teplotách se neúměrně zvedá kompresní poměr a kompresoru se zbytečně zkracuje doba životnosti. Jsou však i aplikace, kdy je možné jet i na nižší venkovní teploty. To je potřeba si uvědomit právě u levnějších tepelných čerpadel či klimatizací, které byly původně navrženy jako klimatizace, tj. na jiný teplotní rozsah, a při topení jedou na hraně konstrukčních parametrů.
Tepelná čerpadla MACH získala mnoho ocenění např. cenu Spokojený zákazník, několik cen Grand Prix Frigotherm, ceny veletrhu Aqua-therm Praha či Stavebních veletrhů SHK Brno.
Ing. Barbora Machová
- PR článek -