Tepelné čerpadlo prešlo od svojho vzniku poriadny kus cesty. Najmä posledné dve desaťročia priniesli viaceré inovácie, vďaka ktorým je tepelné čerpadlo v prvom rade efektívne a následne aj cenovo dostupné takmer pre každého.
Čo získame použitím tepelného čerpadla?
Tepelné čerpadlo je mimoriadne efektívny spôsob, ako si v domácnosti zabezpečiť dve najzákladnejšie potreby, ktorých výroba je pomerne nákladná a ročne zaťažuje rozpočet priemernej domácnosti stovkami eur. Hovoríme o výrobe tepla, ktoré v chladných obdobiach a počas zimy spotrebujeme na vykurovanie a výrobe teplej úžitkovej vody (TÚV), ktorú potrebujeme počas celého roka.
Výroba tepla a TÚV s použitím klasických postupov pomocou spaľovania plynu alebo elektrickej energie sa pri súčasných cenách stáva čoraz viac nezaujímavá. Alternatíva v podobe tepelného čerpadla ušetrí financie za drahé prípojky (najmä plynu) a obrovskou výhodou je, že teplo vieme získavať aj na miestach, kde sa z nejakých dôvodov prípojky nedajú vybudovať vôbec.
Pre plnohodnotné fungovanie tepelného čerpadla postačí prívod elektrickej energie. Systém tak môže naplno fungovať aj na chatách, samotách alebo iných odľahlých miestach. Pri získavaní elektrickej energie si zas vieme pomôcť ďalšou alternatívou – fotovoltaickými panelmi.
Princíp fungovania tepelného čerpadla
Základný princíp fungovania tepelného čerpadla je jednoduchý. Hlavným princípom je využívanie tepla z okolitého prostredia, ktoré sa v zariadení následne transportuje do výmenníka tepla. Výmenník slúži na prevod tepla z média (najčastejšie vody) a takto získané teplo sa ďalej distribuuje buď do sústavy kúrenia, alebo do sústavy na ohrev TÚV.
Tento princíp poskytuje maximálnu ochranu životnému prostrediu, lebo zabraňuje spaľovaniu fosílnych palív a v konečnom dôsledku znižuje emisie CO2 minimálne o 40%.
Podľa spôsobu, akým čerpáme teplo z okolitého prostredia, rozoznávame tri základné typy tepelných čerpadiel. Každý potenciálny majiteľ tepelného čerpadla sa tak môže rozhodnúť, ktorý spôsob bude najvýhodnejší. Pri rozhodovaní môže zavážiť napríklad aj fakt, že majiteľ vie o existencii spodnej vody na svojom pozemku.
Základné typy tepelných čerpadiel
V súčasnosti poznáme tri základné druhy typy tepelných čerpadiel. Ich názvy vyjadrujú, aký spôsob je použitý na získavanie tepla a jeho následný prívod do domácnosti, kde sa zužitkuje na kúrenie alebo ohrev TÚV.
Vzduch/ Voda
Tepelnú energiu v tomto systéme získavame z okolitého vzduchu. Je zaujímavé, že efektívne vieme teplo čerpať zo vzduchu, ktorý má aj mínusovú teplotu. Rôzne systémy majú aj rôzne limity účinnosti. Vo všeobecnosti platí, že zo vzduchu sa dá teplo čerpať až do teploty - 20 °C. Tento druh tepelného čerpadla sa v súčasnosti používa najčastejšie. Je možné ho inštalovať do novostavby aj do staršieho domu.
Voda/ Voda
V tomto prípade sa do systému tepelná energia dostáva tak, že sa získava z vodného zdroja. Ten môže mať podobu rybníka, bazéna, rieky alebo studne. Voda sa zo zdroja prečerpáva do výmenníka a, zjednodušene povedané, zbavená energie (tepla) sa vracia naspäť. Tento systém sa odporúča viac, lebo voda v zime nezamŕza – týka sa to najmä spodnej vody. Tá si aj pri najväčších mrazoch uchováva svoju teplotu, ktorú potom vieme veľmi efektívne odčerpávať a využívať v domácnosti.
Zem/ Voda
Princípom riešenia systému zem/ voda je, že na pozemku je vyhĺbený vrt, ktorý siaha do hĺbky, v ktorej zem ani počas mínusových teplôt nezamŕza – minimálne 1 m a viac. Tu je uložený tepelný kolektor, ktorý zbiera teplo z pôdy a prostredníctvom média (vody) ho odvádza do výmenníka. Z výmenníka putuje teplo do domácnosti.
Z čoho pozostáva sústava tepelného čerpadla
Pri zvažovaní, či tepelné čerpadlo použiť alebo nepoužiť je namieste popísať si celú sústavu. Budúci majiteľ totiž musí rátať s viacerými zariadeniami, ktoré spolu tvoria fungujúci celok. Uloženie tohto systému si vyžaduje priestor a najmä pri novostavbe je rozumné počítať s umiestnením celej zostavy už vo fáze tvorby projektovej dokumentácie.
Na úplnom začiatku celého systému sa vždy nachádza zariadenie, ktorým získavame teplo z okolitého prostredia. Líšiť sa bude od konkrétneho typu systému, ktorý si majiteľ zvolil. V prípade systému voda/ voda to bude studňa a prívod studňovej vody do systému pomocou čerpadla. Pri systéme vzduch/ voda to bude zariadenie, ktoré bude okolitý vzduch nasávať. Odporúča sa preto umiestniť ho na miesto, ktoré je prirodzene ohrievané slnkom – účinnosť celého systému tak rapídne stúpa. V systéme zem/ voda potrebujeme obdobné zariadenie, tentokrát bude vysávať teplý vzduch z pôdy.
Druhým zariadením v sústave tepelného čerpadla je výparník. Do neho sa privádza médium (voda), ktoré sa zohrialo vzduchom, v zemi, alebo sme ho odčerpali zo studne. Vo výparníku nastáva odparovanie chladiva, ktoré so sebou nesie tepelnú energiu.
Tretím zariadením je kompresor, ktorý z výparníka za pomoci kompresie (stlačenia) transportuje teplé pary do kondenzátora. Stlačením – zvýšením tlaku obsahu výparníka dosiahneme zvýšenie teploty celého obsahu. Kompresor pri svojej práci tiež produkuje isté teplo. Toto teplo je prirátané k teplu, ktoré sme už získali kompresiou.
Štvrtým prvkom sústavy je kondenzátor. V ňom nastene proces, počas ktorého sa definitívne oddelí tepelná energia od média. Z kondenzátora následne odvádzame nahromadené teplo a využívame ho na vykurovanie domu a ohrev TÚV. Médium (para) sa tu premieňa na vodu a tá sa znova využíva na zber tepla zo vzduchu, zeme a vodného zdroja.
Celý systém na svoje fungovanie potrebuje elektrickú energiu. Zisk tepla je ale vždy vyšší ako je spotreba elektrickej energie. Vo všeobecnosti vieme pri spotrebe elektrickej energie v hodnote 1 kWh vyrobiť teplo v rozmedzí 3 – 5 kWh, konkrétne hodnoty závisia od typu a výrobcu jednotlivých súčastí.
Oplatí sa investovať do tepelného čerpadla?
Pri vyhodnocovaní účinnosti tepelného čerpadla sa používa tzv. vykurovací faktor. Ten uvádza, koľkokrát viac tepla sme získali systémom tepelného čerpadla vo vzťahu k spotrebe elektrickej energie, ktorú sme museli do systému dodať (a zaplatiť). Najnovšie systémy tepelných čerpadiel majú hodnotu vykurovacieho faktora medzi 4 – 6. To znamená, že tepelné čerpadlo nám dodalo 4 – 6 krát energie viac, ako sme doň vložili.
Pri zvažovaní výhodnosti/ nevýhodnosti systému tepelného čerpadla musí majiteľ rátať so zvýšenými nákladmi pri počiatočnej realizácii. Tie sa pohybujú v sumách niekoľko tisíc eur, spodná hranica je 3000 – 5000 €.
Návratnosť investície do tepelného čerpadla potom bude 6 – 8 rokov. Súčasný vývoj cien energií, najmä ich pravidelné zvyšovanie, uvedenú dobu návratnosti ešte viac urýchľuje. Z uvedených dôvodov môžeme konštatovať, že s prihliadnutím na všetky výhody (ekológia, finančná výhodnosť, efektívnosť) sa tepelné čerpadlo určite vyplatí.
autor: Andrej
Sep 22, 2021
