Tepelná čerpadla
Tepelné čerpadlo patří mezi alternativní zdroj energie.
Princip je založen na odebírání tepla z okolního prostředí a jeho následném efektivním využití na ohřev teplé užitkové vody nebo vytápění.Při odebírání tepla z prostředí (voda, vzduch, zem) dochází k jeho ochlazování o několik stupňů a tuto energii dále využijeme pro ohřev jiné látky (teplá užitková voda, voda v topné soustavě). Rozdíl teplot na vstupu a na výstupu má být co největší.
Jedním z nejdůležitějších ukazatelů tepelných čerpadel je tzv. topný faktor, který vyjadřuje poměr dodaného tepla k množství energie spotřebované.
ε = Q / E
ε topný faktor
Q teplo dodané pro vytápění [kWh]
E energie pro pohon TČ [kWh]
Hodnota topného faktoru se pohybuje v rozmezí 2-5. Tato hodnota závisí na různých parametrech (typ tepelného čerpadla, vstupní a výstupní teplota).
Princip tepelného čerpadla
Tepelné čerpadlo pracuje na principu obráceného Carnotova oběhu. Plynné chladivo je stlačeno pomocí kompresoru a tím dojde ke zvýšení teploty chladiva. Následně se chladivo dostává do kondenzátoru kde dojde k jeho ochlazení, tzn. že dojde předení tepelné energie a zkapalnění. Dále kapalné chladivo putuje přes expanzní trysku do výparníku. Díky velkému tlakovému rozdílu (vytvořeném expanzní tryskou) dojde k podchlazení chladiva. Díky tomu, že bod varu chladiva je nižší než teplota výparníku, dochází k odpařování chladiva. Chladivo v plynném skupenství putuje směrem ke kompresoru a cyklus se opakuje.
Druhy tepelných čerpadel
Vzduch-voda
Jedná se o jeden z nejjednodušších způsobů montáže tepelného čerpadla, který je méně investičně náročný. K ochlazování vzduchu dochází ve výměníku, kterým prochází velké objemy vzduchu, aby bylo možné odebrat poměrně velké množství tepla. Z toho je patrné, že je třeba využít ventilátoru, který může být zdrojem hluku. U současných tepelných čerpadel lze tento negativní vliv vcelku efektivně potlačit. Z výše uvedeného principu lze usoudit, že tepelné čerpadlo v letních měsících funguje s větší účinností a v zimně s menší účinností.
Odpadní vzduch
Teplo je odebíráno ze vzduchu, který je odváděn větracím systémem objektu. Nevýhodou tohoto systému je, že k dispozici je jen omezené množství tepla, takže TČ slouží jen ke krytí části tepelných ztrát a nelze jej využít jako hlavní zdroj tepla a TUV.
Povrchová voda
Jedná se o systémy, které využívají vodu v potoce nebo rybníku. Dochází zde k ochlazování vody pomocí tepelného výměníku.
Z půdy
Půda je zchlazována tepelným výměníkem, který je který je umístěn do výkopu (dojde k vytvoření tzv. půdního kolektoru) a je naplněn speciální nemrznoucí směsí. Výměník je obvykle umístěn v nezámrzné hloubce. Velikost plochy potřebné k uložení výměníku je zhruba trojnásobná vzhledem k podlahové ploše. Při využití tohoto způsobu vytápění je nutné počítat s tím, že půda bude ochlazována a v zimních měsících se na ní např. bude držet déle sníh.
Z hlubinných vrtů
Jedná se o velmi rozšířený způsob aplikace TČ. Při montáži je nutné vytvořit vrty, v blízkosti stavby nebo pod stavbou, hluboké až 150m. Vzdálenost vrtů musí být nejméně 10m od sebe, aby nedocházelo k nadměrnému ochlazování okolního prostředí. Na 1kW výkonu TČ připadá přibližně 12-18m hloubky vrtu. Výhodou této aplikace je stálá teplota, tudíž efektivně pracující TČ.