Jak vyrobit tepelné čerpadlo pro vytápění domu vlastníma rukama: princip a montáž obvodu

3 základní typy

Než přistoupíte na instalaci otevřeného systému vytápění garáže s oběhovým čerpadlem, je třeba zvážit další možnosti cirkulace kapaliny. Jak víte, může se pohybovat podle principů termodynamiky - přirozeně nebo gravitačně.

Systémy, které fungují na základě přirozené cirkulace, jsou vhodné pro plochy do 60 metrů čtverečních. Maximální délka okruhu pro takové zařízení je 30 metrů.

Je důležité vzít v úvahu i následující faktory:

1. 1. Výška budovy.
2. 2. počet podlaží.

Systémy přirozené cirkulace nejsou vhodné pro nízkoteplotní aplikace, protože Nedostatečné zahřátí topného média neumožní dosažení optimálního tlaku. Aplikace takového systému jsou následující:

1. 1. Připojení k podlahovému vytápění. K vodnímu okruhu je připojeno oběhové čerpadlo.
2. 2. Provoz s kotlem. Topné zařízení je upevněno v horní části systému - těsně pod expanzní nádobou.

Jaký je rozdíl mezi kotli na tuhá paliva

Kromě toho, že tyto zdroje tepla vyrábějí tepelnou energii spalováním různých druhů tuhých paliv, mají několik dalších odlišností od jiných generátorů tepla. Rozdíly jsou důsledkem spalování dřeva a je třeba je brát jako samozřejmost a vždy je zohlednit při připojování kotle k teplovodnímu topnému systému. Zvláštnosti jsou následující:

1. Vysoká setrvačnost. V současné době neexistuje způsob, jak prudce uhasit žhavé pevné palivo ve spalovací komoře.
2. Tvorba kondenzátu ve spalovací komoře. Tato funkce se objeví, když do nádrže kotle vnikne chladicí kapalina o nízké teplotě (pod 50 °C).

Poznámka. Fenomén setrvačnosti chybí pouze u jednoho typu jednotek na tuhá paliva - kotlů na pelety. Mají hořák, do kterého se dřevěné pelety dávkují, po ukončení přikládání plamen téměř okamžitě zhasne.

Nebezpečí setrvačnosti spočívá v možném přehřátí vodního pláště ohřívače, a proto v něm dochází k varu teplonosné látky. Vzniká pára, která vytváří vysoký tlak a způsobuje prasknutí pláště ohřívače a části přívodního potrubí. V důsledku toho je v ohřívárně mnoho vody, mnoho páry a kotel na tuhá paliva není vhodný pro další provoz.

Podobná situace může nastat při nesprávném provedení potrubí ohřívače. Běžným provozním režimem kotlů na dřevo je totiž maximální provozní režim, kdy jednotka dosahuje své jmenovité účinnosti. Když termostat zareaguje, když topné médium dosáhne 85 °C, a uzavře vzduchovou klapku, hoření a doutnání v topeništi stále pokračuje. Teplota vody stoupne o další 2-4 °C nebo i více, než přestane stoupat.

Aby nedošlo k přetlakování a následné nehodě, je v zapojení kotle na tuhá paliva vždy důležitý prvek - bezpečnostní skupina, o které bude podrobněji pojednáno níže.

Dalším nepříjemným rysem práce jednotky na palivové dřevo je výskyt kondenzátu na vnitřních stěnách topeniště v důsledku průchodu ještě neohřáté chladicí kapaliny vodním pláštěm. Tento kondenzát vůbec není boží rosou, protože se jedná o agresivní kapalinu, která rychle koroduje ocelové stěny spalovací komory. Kondenzát se pak smísí s popelem a vytvoří lepkavou hmotu, kterou není snadné z povrchu odstranit. Problém se řeší instalací směšovací jednotky do schématu zapojení kotle na tuhá paliva.

Toto znečištění působí jako izolant a snižuje účinnost kotle na tuhá paliva.

Majitelé tepelných generátorů s litinovými výměníky, kteří se nebojí koroze, si brzy s úlevou povzdechnou. Mohou očekávat další potíže - možnost destrukce litiny vlivem teplotního šoku. Představte si, že v soukromém domě je na 20-30 minut vypnuta dodávka elektřiny a oběhové čerpadlo, které pohání vodu v kotli na tuhá paliva, se zastaví. Během této doby se voda v radiátorech stihne ochladit a ve výměníku tepla ohřát (díky stejné setrvačnosti).

Zapne se napájení, čerpadlo se zapne a pošle ochlazený teplonosný materiál z uzavřeného topného systému do vytápěného kotle. Výměník tepla dostane teplotní šok z náhlého poklesu teploty, litinová část praskne a voda vytéká na podlahu. Oprava je velmi obtížná a ne vždy je možné část vyměnit. I v tomto případě tedy dílčí sestavy zabrání nehodě, jak bude vysvětleno níže.

Popis mimořádných událostí a jejich následků nemá za cíl zastrašit uživatele kotlů na pevná paliva nebo je přimět k nákupu nepotřebných prvků elektroinstalace kotle. Popis vychází z praktických zkušeností, které je třeba vždy zohlednit. Pokud je topný přístroj správně zapojen, je pravděpodobnost takových následků velmi nízká, téměř stejná jako u výrobníků tepla na jiná paliva.

Typy jednotek

Dobrý přehled o konstrukčních variantách tepelných čerpadel poskytuje jejich rozdělení podle typu teplonosného média ve vnějším a vnitřním okruhu konstrukce. Získejte energii, kterou může zařízení přijímat:

• na zemi;
• voda (rybník nebo pramen);
• vzduch.

Uvnitř domu lze získanou tepelnou energii využít v topném systému, ale také k ohřevu vody nebo ke klimatizaci. Z tohoto důvodu se rozlišuje několik typů tepelných čerpadel v závislosti na kombinaci těchto prvků a funkcí.

Systém země-voda

Zemní zdroj tepla je považován za jeden z nejúčinnějších pro tento typ alternativního vytápění, protože již ve výšce asi pěti metrů nad povrchem zůstává teplota země poměrně konstantní, málo ovlivněná změnami povětrnostních podmínek.

Geotermální tepelné čerpadlo využívá speciální teplovodivé sondy.

Jako teplonosná kapalina se ve vnějším okruhu používá speciální kapalina, běžně označovaná jako solanka. Jedná se o ekologicky bezpečné složení.

Vnější okruh tepelného čerpadla země-voda je vyroben z plastových trubek. Ty mohou být umístěny v zemi vodorovně nebo svisle. V prvním případě může být nutné provést práce na značné ploše, která se pohybuje mezi 25 a 50 metry čtverečními na jeden kilowatt výkonu čerpadla. Plocha určená pro horizontální kolektor nesmí být využívána pro zemědělské účely. Je zde povolen pouze trávník nebo výsadba jednoletých kvetoucích rostlin.

K vybudování vertikálního kolektoru bude zapotřebí několik vrtů o hloubce 50-150 m. Vzhledem k tomu, že teplota země je v této hloubce vyšší a stabilnější, je tento typ geotermálního tepelného čerpadla považován za účinnější. K přenosu tepla se v tomto případě používají speciální hloubkové sondy.

Čerpadlo voda-voda

Tepelné čerpadlo voda-voda může být stejně účinnou volbou, protože ve velkých hloubkách zůstává teplota vody dostatečně vysoká a konstantní. Jako zdroj nízkopotenciální tepelné energie lze využít:

• otevřené vodní plochy (jezera, řeky);
• Podzemní voda (vrty, studny);
• odpadní vody z průmyslových procesů (zpětný přívod vody).

V konstrukci tepelných čerpadel země-voda a voda-voda nejsou žádné zásadní rozdíly. Konstrukce tepelného čerpadla využívajícího energii otevřené vodní plochy je nejméně nákladná: potrubí s teplonosným médiem je třeba opatřit zátěží a ponořit do vody. Pokud se použije potenciál podzemní vody, je nutná složitější konstrukce. Může být nutné vybudovat další studnu pro vypouštění vody, která protéká výměníkem tepla.

Použití tepelného čerpadla voda-voda v otevřené nádrži může být velmi výhodné.

Všestranná varianta vzduch-voda

Tepelné čerpadlo vzduch-voda má nižší účinnost než ostatní modely, protože jeho výkon se v chladných ročních obdobích výrazně snižuje. Nevyžaduje však složité výkopové práce ani budování hlubokých studní. Stačí jen vybrat a nainstalovat správné zařízení, např. přímo na střechu domu.

Tepelné čerpadlo vzduch-voda lze instalovat bez rozsáhlých montážních prací.

Nespornou výhodou této konstrukce je možnost recyklace tepla, které opouští vytápěné místnosti, pomocí odváděného vzduchu nebo vody, ale i ve formě kouře, plynu apod. Pro kompenzaci nedostatečného výkonu vzduchového tepelného čerpadla v zimě je třeba zvážit alternativní možnosti vytápění.

Nejlevnější variantou je tepelné čerpadlo vzduch-vzduch, které nevyžaduje složitou práci jako tradiční systém ohřevu vody v interiéru.

Tepelná čerpadla - klasifikace

Provoz tepelného čerpadla pro vytápění domu je možný v širokém teplotním rozsahu - od -30 do +35 stupňů Celsia. Nejběžnějšími spotřebiči jsou absorpční spotřebiče (předávání tepla pomocí zdroje tepla) a kompresní spotřebiče (cirkulace provozní kapaliny pomocí elektřiny). Absorpční jednotky jsou nejúspornější, ale jsou dražší a mají složitější konstrukci.

Rozdělení čerpadel podle typu zdroje tepla:

1. Geotermální energie. Čerpají teplo z vody nebo ze země.
2. Vzduch. Odebírá teplo z atmosféry.
3. Sekundární teplo. Tzv. procesní teplo - vzniká při výrobě, vytápění a dalších průmyslových procesech.

Teplonosným médiem může být:

• Voda z umělého nebo přírodního vodního útvaru, podzemní voda.
• Podzemní vody.
• Vzdušné masy.
• Kombinace výše uvedených médií.

Geotermální čerpadlo - konstrukční a provozní principy

Geotermální čerpadlo pro vytápění domu využívá zemské teplo, které odebírá pomocí vertikálních sond nebo horizontálního kolektoru. Sondy se umísťují do hloubky až 70 metrů, přičemž sonda je umístěna v malé vzdálenosti od povrchu. Tento typ zařízení je nejúčinnější, protože zdroj tepla má poměrně vysokou konstantní teplotu po celý rok. Proto se na přenos tepla spotřebuje méně energie.

Geotermální tepelné čerpadlo

Tento typ instalace vyžaduje velké úsilí. Vrtné práce jsou nákladné. Kromě toho musí být plocha pod kolektorem několikanásobně větší než plocha vytápěného domu nebo chaty.

Důležité: Pozemek s kolektorem se nesmí používat k výsadbě zeleniny nebo ovocných stromů - kořeny rostlin by byly přechlazeny.

Použití vody jako zdroje tepla

Voda je skvělým zdrojem tepla. K čerpání lze použít nezamrzající rybníky hluboké 3 metry nebo podzemní vodu s vysokou hladinou. Systém lze realizovat následovně: Na dno jezírka se položí trubka s výměníkem tepla zatížená zátěží 5 kg na běžný metr. Délka potrubí závisí na velikosti domu. Pro dům o rozloze 100 metrů čtverečních je optimální délka potrubí 300 metrů.

Pokud se používá podzemní voda, měly by být provedeny dva vrty, jeden za druhým ve směru proudění podzemní vody. V první studni je umístěno čerpadlo, které přivádí vodu do výměníku tepla. Druhá studna je napájena již vychlazenou vodou. Jedná se o tzv. otevřený systém sběru tepla. Jeho hlavní nevýhodou je, že hladina podzemní vody je nestabilní a může se výrazně měnit.

Vzduch je nejsnáze dostupným zdrojem tepla.

Pokud je zdrojem tepla vzduch, je výměníkem tepla radiátor, který je nuceně obtékán ventilátorem. Pokud tepelné čerpadlo vzduch-voda pro vytápění domu funguje, uživatel z toho má prospěch:

• Možnost vytápění celého domu. Voda jako teplonosné médium se rozvádí do topných jednotek.
• Při minimální spotřebě energie je možné zajistit obyvatelům zásobování teplou vodou. To je možné díky přídavnému izolovanému výměníku tepla s akumulační nádrží.
• Čerpadla podobného typu lze použít pro ohřev vody v bazénech.

Schéma vytápění domu vzduchovým tepelným čerpadlem.

Pokud čerpadlo pracuje v systému vzduch-vzduch, topné médium se k vytápění místnosti nepoužívá. Ohřev se provádí pomocí přijaté tepelné energie. Příkladem takového schématu může být běžná klimatizace nastavená na režim vytápění. Všechna zařízení, která používají vzduch jako zdroj tepla, jsou dnes invertorová. Převádějí střídavý proud na stejnosměrný, čímž umožňují flexibilní ovládání kompresoru a provoz bez zastavení. Tím se prodlužuje životnost jednotky.

Princip fungování tepelných čerpadel

Ve všech tepelných čerpadlech je pracovní médium zvané chladivo. Obvykle se jedná o freon, méně často o čpavek. Samotné zařízení se skládá pouze ze tří komponent:

• výparník;
• kompresor;
• kondenzátor.

Výparník a kondenzátor jsou dva zásobníky v podobě dlouhých zakřivených trubek - cívek. Kondenzátor je na jednom konci připojen k výstupu z kompresoru a na vstupním konci k výparníku. Konce cívek jsou spojeny a v místě jejich spojení je instalován redukční ventil. Výparník je v přímém nebo nepřímém kontaktu se zdrojovým médiem a kondenzátor se systémem vytápění nebo ohřevu TUV.

Princip činnosti tepelného čerpadla

Provoz tepelného čerpadla je založen na vzájemné závislosti objemu, tlaku a teploty plynu. Toto se děje uvnitř jednotky:

1. Čpavek, freon nebo jiné chladivo, které prochází výparníkem, se ohřívá od zdrojového média, řekněme na teplotu +5 stupňů.
2. Po průchodu výparníkem se plyn dostane do kompresoru, který jej přečerpá do kondenzátoru.
3. Chladivo kompresoru je v kondenzátoru udržováno redukčním ventilem, takže jeho tlak je zde vyšší než ve výparníku. Jak víte, teplota jakéhokoli plynu se zvyšuje s rostoucím tlakem. Přesně to se děje s chladivem - zahřívá se na 60 až 70 stupňů Celsia. Protože je kondenzátor omýván cirkulující chladicí kapalinou v topném systému, zahřívá se také.
4. Chladivo je po malých dávkách vypouštěno přes redukční ventil do výparníku, kde jeho tlak opět klesá. Plyn se rozpíná a ochlazuje, a protože část jeho vnitřní energie byla ztracena tepelnou výměnou v předchozím kroku, jeho teplota klesne pod původních +5 stupňů. Cestou přes výparník se opět ohřívá, pak je kompresorem čerpána do kondenzátoru - a tak dále dokola. Vědecky se tento proces nazývá Carnotův cyklus.

Hlavním rysem TH je, že tepelná energie je odebírána z prostředí doslova zdarma. Je pravda, že na jeho získávání je třeba vynaložit určité množství elektrické energie (na kompresor a oběhové čerpadlo/ventilátor).

TH je však stále velmi výhodné: za každou spotřebovanou kWh elektřiny je možné získat 3 až 5 kWh tepla.

Instalace elektrického ohřívače

Instalace takového zařízení není příliš složitá. Je docela možné, že ji provedete vlastníma rukama.

Pokud se jedná o nástěnné zařízení, bude nutné vyvrtat do zdi otvory pro hmoždinky.

Vrtání otvorů do stěny

Podlahový kotel je obvykle umístěn na podpěrách. Pomocí zásuvek a adaptérů se pak připojí k topnému systému.

Schéma připojení elektrického kotle

Po dokončení naplňte systém vodou a zapněte spotřebič. Pokud se potrubí začne zahřívat, udělali jste dobře. Podrobnější popis postupu instalace najdete ve videu na našich webových stránkách.

Doufáme, že vás výše uvedené argumenty přesvědčily o tom, že elektrické vytápění může být pro vytápění chalupy zcela vhodnou a pohodlnou volbou. O tom se můžete přesvědčit sami instalací elektrického kotle.

Charakteristika a princip činnosti

Konstrukce čerpadla je ve zjednodušené podobě velmi podobná konstrukci klimatizace, pouze ve větším měřítku. Nevyžaduje kotel na palivo. Podstata činnosti spočívá v tom, že čerpadlo přenáší teplo ze zdroje s malým energetickým nábojem do teplonosné látky, která má vyšší teplotu.

Ve skutečnosti funguje polypropylenový systém takto:

• Teplonosné médium se přenáší do potrubí ukrytého v zemi nebo jinde a jeho teplota se zvyšuje.
• Teplonosné médium se přenáší do výměníku tepla a přenáší energii do okruhu.
• Ve vnějším plášti je chladivo, což je materiál s minimálním bodem varu a nízkým tlakem. Ve výparníku se teplota chladiva výrazně zvýší a chladivo se přemění na plyn.

• Plyn cirkuluje v kompresoru a vlivem zvýšeného tlaku se stlačuje a ohřívá.
• Hořlavý plyn se přivádí do kondenzátoru, kde se energie předává topnému médiu ve vnitřním topném systému.
• V důsledku toho se chladivo, jehož teplota klesá, vrací v kapalném stavu zpět dovnitř.

Chladicí konstrukce fungují podobně, takže některé typy systémů lze v létě bezpečně provozovat jako klimatizační zařízení.

Konstrukce energeticky závislých ohřívačů se skládá ze 3 hlavních částí:

• Kompresor. Je určen ke zvýšení teploty a tlaku par vznikajících při varu chladiva. Šroubové kompresory jsou dnes oblíbené a lze je provozovat při teplotách pod bodem mrazu. Prvky tohoto typu pracují tiše, jsou kompaktní a lehké.
• Výparník. Zde se kapalné chladivo přemění na páru, která je následně dopravována ke kompresoru.
• Kondenzátor. Slouží k přenosu energie do topného okruhu.

K provozu je třeba připojení k elektrické síti, ale výkon a kapacita tohoto zařízení je mnohem vyšší než u elektrického ohřívače a náklady na energii jsou nižší. Topný faktor závisí na typu zařízení.

Tepelné čerpadlo vzduch-voda pro domácnost

Systémy vzduch-voda se vyznačují silnou závislostí teploty teplonosné látky v otopné soustavě na teplotě venkovního vzduchu. Účinnost těchto zařízení se neustále mění, a to jak v závislosti na ročním období, tak na povětrnostních podmínkách. To je zásadní rozdíl mezi systémy vzduch/voda a geotermálními systémy, jejichž provoz je stabilní po celou dobu životnosti a nezávisí na vnějších podmínkách.

Kromě toho jsou tepelná čerpadla vzduch-voda schopna ohřívat i chladit vzduch v interiéru, takže jsou žádaná v oblastech s poměrně chladnými zimami a horkými léty. Obecně platí, že tyto systémy jsou nejúčinnější v relativně teplých oblastech, zatímco severní oblasti vyžadují další způsoby vytápění (obvykle elektrické ohřívače).

Jak fungují tepelná čerpadla vzduch-voda?

Tepelné čerpadlo vzduch-voda je založeno na Carnotově principu. Laicky řečeno, využívá konstrukci freonové chladničky. Chladivo (freon) cirkuluje v uzavřeném systému a prochází postupnými stupni:

• odpařování doprovázené intenzivním ochlazováním
• vytápění teplem přiváděného venkovního vzduchu.
• vysoká komprese, která vede k vysoké teplotě
• kondenzace s přechodem do kapalného stavu
• průtok škrticí klapkou s náhlým poklesem tlaku a odpařováním.

Pro běžnou cirkulaci chladiva jsou zapotřebí dvě komory, výparník a kondenzátor. První oddělení má nízkou (zápornou) teplotu a k ohřevu využívá tepelnou energii z okolního vzduchu. Druhá komora slouží ke kondenzaci chladiva a přenosu tepelné energie do topného média v topném systému.

Úkolem přiváděného venkovního vzduchu je přenášet teplo do výparníku, kde je teplota velmi nízká a je třeba ji zvýšit pro nadcházející kompresi. Energie pro ohřev vzduchu je k dispozici i při teplotách pod bodem mrazu a udržuje se až do poklesu teploty na absolutní nulu. Nízkopotenciální zdroje tepla umožňují vysokou účinnost systému, ale při výrazném poklesu venkovní teploty na -20 °C nebo -25 °C se systém zastaví a vyžaduje připojení dalšího zdroje vytápění.

Výhody a nevýhody

Výhody tepelných čerpadel vzduch-voda jsou tyto.

• snadná instalace, žádné výkopové práce
• Zdroj tepelné energie - vzduch - je k dispozici všude, je dostupný a zcela zdarma. K provozu systému je zapotřebí pouze elektrické napájení oběhového zařízení, kompresoru a ventilátoru.
• tepelné čerpadlo lze konstrukčně spojit s větráním, což umožňuje výrazné zvýšení účinnosti obou systémů.
• topný systém je šetrný k životnímu prostředí a bezpečný z hlediska provozu.
• systém je téměř bezhlučný a může být řízen automatickým systémem.

nevýhody tepelného čerpadla vzduch-voda jsou tyto.

• omezené použití. Domácí modely TH vyžadují připojení přídavných topných systémů již při -7 °C, průmyslové modely jsou schopny udržet teplotu až do -25 °C, což je pro většinu regionů Ruska příliš málo.
• Závislost účinnosti systému na venkovní teplotě způsobuje, že výkon systému je nestabilní a vyžaduje neustálé obnovování provozních podmínek.
• Ventilátory, kompresory a další zařízení vyžadují připojení ke stálému zdroji napájení.

Při plánování použití takového systému vytápění a ohřevu teplé vody je třeba tyto vlastnosti zohlednit.

Výpočet kapacity zařízení

Postup výpočtu výkonu zařízení se omezuje na určení vytápěné plochy domu, výpočet potřebného množství tepelné energie a výběr zařízení, které odpovídá získaným hodnotám. Nemá smysl podrobně vysvětlovat postup výpočtu, protože je velmi složitý a vyžaduje znalost mnoha parametrů, koeficientů a dalších hodnot. Kromě toho potřebujete zkušenosti s prováděním takových výpočtů, jinak bude výsledek zcela chybný.

Pro vyřešení problému doporučujeme použít online kalkulačku na webu. Používání je snadné, stačí zadat údaje do políček a získat odpověď. V případě pochybností můžete výpočet zopakovat na jiném zdroji, abyste získali vyvážené údaje.

Silné a slabé stránky technologie

Nejdůležitější výhody TN jsou:

1. Úspornost: Na každý spotřebovaný kilowatt elektřiny vyrobí kogenerace 3 až 5 kW tepla. Jinými slovy, mluvíme o vytápění prakticky zdarma.
2. Šetrnost k životnímu prostředí a bezpečnost: provoz TH není spojen s tvorbou a emisemi látek nebezpečných pro životní prostředí do ovzduší a díky absenci plamene je tato technologie naprosto bezpečná.
3. Snadná obsluha: na rozdíl od plynových kotlů a kotlů na tuhá paliva není třeba TNT čistit od sazí a kouře. Není také nutné stavět a udržovat komín.

Významnou nevýhodou této technologie jsou vysoké náklady na zařízení a instalační práce.

Zde je jednoduchý výpočet. Pro dům o ploše 120 metrů čtverečních budeme potřebovat TČ o výkonu 120x0,1 = 12 kW (při 100 wattech na metr čtvereční). Model Diplomat od Thermia s takovým výkonem stojí přibližně 6,8 tisíce eur. O něco levnější je model DUO stejného výrobce, ale jeho cenu nelze označit za demokratickou: asi 5,9 tisíce eur.

Tepelné čerpadlo Thermia Diplomat

Dokonce i ve srovnání s nejdražším typem tradičního vytápění - elektrickým vytápěním (při 4 rublech za 1 kWh, 3 měsíce - provoz při plném zatížení, 3 měsíce - při polovičním zatížení), bude návratnost trvat více než 4 roky, a to bez zohlednění nákladů na instalaci venkovního okruhu. Ve skutečnosti TH nepracuje vždy s projektovaným výkonem, proto může být doba návratnosti delší.

Životní prostředí a bezpečnost ↑

Pro ty, kterým záleží na životním prostředí, je tepelné čerpadlo ideální volbou pro komfortní vytápění, protože nezatěžuje ovzduší emisemi CO, CO2, SO2, PbO2 a NOx.

Pokud jde o možnost výbuchu nebo požáru, při správné izolaci elektrických vodičů neexistuje. To bohužel nelze říci o kotlích na kapalná paliva nebo zemní plyn. Systém tepelného čerpadla je navržen tak, aby nedošlo k přehřátí jeho součástí, které by mohlo způsobit výbuch nebo vznícení.

Co je tepelné čerpadlo a jak funguje?

Termín tepelné čerpadlo označuje soubor specifických zařízení. Hlavním úkolem tohoto zařízení je shromažďovat tepelnou energii a dopravovat ji ke spotřebiteli. Zdrojem této energie může být jakékoli těleso nebo prostředí, které má teplotu +1º nebo vyšší.

Zdrojů nízkoteplotního tepla je v našem prostředí více než dost. Jedná se o průmyslové odpady z továren, tepelných a jaderných elektráren, odpadní vody apod. Pro práci tepelných čerpadel v oblasti vytápění domů jsou nezbytné tři nezávisle se regenerující přírodní zdroje - vzduch, voda, země.

Tepelná čerpadla "čerpají" energii z procesů, které pravidelně probíhají v okolním prostředí. Procesy nikdy nepřestanou proudit, a proto jsou zdroje podle lidských kritérií považovány za nevyčerpatelné.

Tři uvedení potenciální dodavatelé energie jsou přímo spojeni se sluneční energií, která pohání vzduch pomocí větru a dodává tepelnou energii zemi tím, že ji ohřívá. Volba zdroje tepla je rozhodujícím kritériem, podle kterého se systémy tepelných čerpadel rozdělují do kategorií.

Princip činnosti tepelných čerpadel je založen na schopnosti těles nebo médií přenášet tepelnou energii na jiné těleso nebo médium. V systémech tepelných čerpadel obvykle pracují příjemci a dodavatelé energie ve vzájemné součinnosti.

Rozlišují se následující typy tepelných čerpadel:

• Vzduch - voda.
• Země - voda.
• Voda - vzduch.
• Voda - voda.
• Země - vzduch.
• Voda je voda
• vzduch - vzduch.

První slovo přitom označuje typ média, z něhož systém odebírá nízkoteplotní teplo. Druhý údaj označuje typ média, do kterého se tato tepelná energie přenáší. V tepelných čerpadlech, například voda-voda, se teplo odebírá z vodného média a jako teplonosná látka se používá kapalina.

Tepelná čerpadla jsou svou konstrukcí systémy s parní kompresí. Získávají teplo z přírodních zdrojů, zpracovávají ho a dopravují ke spotřebiteli (+).

Moderní tepelná čerpadla využívají tři hlavní zdroje tepelné energie. Jedná se o půdu, vodu a vzduch. Nejjednodušší z těchto možností je vzduchové tepelné čerpadlo. Obliba těchto systémů souvisí s jejich poměrně jednoduchou konstrukcí a jednoduchou instalací.

Navzdory této oblibě však mají tyto odrůdy poměrně nízkou produktivitu. Kromě toho je účinnost nestabilní a závislá na sezónních výkyvech teplot.

S klesající teplotou jejich výkon výrazně klesá. Tyto varianty tepelných čerpadel lze považovat za doplněk k dostupnému základnímu zdroji tepelné energie.

Zařízení využívající zemní teplo jsou považována za účinnější. Půda nejen přijímá a uchovává tepelnou energii ze slunce, ale je také neustále zahřívána energií zemského jádra.

To znamená, že půda je jakýmsi akumulátorem tepla, jehož kapacita je prakticky neomezená. A teplota půdy, zejména v určité hloubce, je stálá a kolísá v nepatrných mezích.

Rozsah použití energie vyrobené tepelnými čerpadly:

Stálost teploty zdroje je důležitým faktorem pro stabilní a efektivní provoz tohoto typu energetického zařízení. Systémy, v nichž je vodné prostředí hlavním zdrojem tepelné energie, mají podobné vlastnosti. Kolektor těchto čerpadel je umístěn buď ve vrtu, kde končí ve vodonosné vrstvě, nebo ve vodní nádrži.

Průměrná roční teplota těchto zdrojů, jako je půda a voda, se pohybuje mezi +7 °C a +12 °C. Tato teplota je dostatečná pro zajištění efektivního provozu systému.

Nejúčinnější tepelná čerpadla jsou ta, která získávají tepelnou energii ze zdrojů se stabilními teplotami, tj. z vody a podzemní vody.