Tepelná čerpadla jsou bezesporu fenoménem doby dnešní, ale jejich význam se určitě mnohem více projeví v době přicházející. Spolu s kotly na pelety jsou totiž odborníky považována do budoucnosti za nejperspektivnější zdroje tepla pro rodinné domy a menší stavby. Masovějšímu rozšíření bránila poměrně vysoká cena obou zařízení v uplynulých letech, stejně jako nedostatečná informovanost a dostupnost.
Situace se ale ve všech zmíněných oblastech vyvíjí k lepšímu. Dříve nedostatkové pelety jsou dnes poměrně běžně k sehnání, jejich cena ovšem stále pokulhává za stavem, kdy se toto palivo stane všeobecně výhodným. Pokud nevyhříváme jednu místnost, nýbrž celý dům, pak topení peletami vyžaduje další prostor na skladování pelet a zařízení na jejich automatické podávání (transport).
Teplo bez práce
Vytápění tepelným čerpadlem má oproti těmto zařízením na biomasu jednu výhodu. Byť jsou obě zařízení plně automatická, není v případě tepelného čerpadla nutné se o něj během roku nijak starat, nemusíme zajišťovat palivo a nic skladovat. Z tohoto hlediska tedy jde o uživatelsky velmi komfortní a čistý zdroj pro vytápění a ohřev teplé užitkové vody.
Tepelné čerpadlo ale ke svému chodu potřebuje zdroj elektrické energie, a tím je poněkud závislé na dodávkách z vnějších zdrojů. Lze ovšem – a to je pomyslným vrcholem v oblasti alternativních zdrojů vytápění, napojit tepelné čerpadlo na systém slunečních kolektorů.
Princip práce tepelného čerpadla |
| Tepelné čerpadlo funguje principiálně jako chladnička. I tady je hnacím zařízením kompresor poháněný elektromotorem. Systém se skládá ze čtyř základních částí: odpařovače, kompresoru, kondenzátoru a expanzního ventilu. V odpařovači dochází k předání tepla z venkovního prostředí do teplonosné látky kolující v uzavřeném okruhu. V kompresoru je látka stlačena na vysoký tlak, tak se dosáhne zvýšení její teploty, kterou následně předá pomocí kondenzátoru, označovaného také jako druhý výparník, do ohřívané vody. Tím se teplonosná látka ochladí a průchodem přes expanzní ventil je připravená znovu přijímat teplo z okolního prostředí. Tento proces se cyklicky opakuje. |
Úvodní investice jsou ovšem nemalé a podle zvoleného typu tepelného čerpadla mohou přesáhnout třísettisícovou hranici. Na druhé straně mají vynaložené peníze při současných cenách energií rychlou návratnost. U rodinného domku se může roční úspora pohybovat mezi dvaceti a třiceti tisíci korun. Na pořízení tohoto ekologického druhu vytápění je zároveň možné získat dotaci od Státního fondu životního prostředí.
Země, voda, vzduch
Podle nízkoteplotního zdroje a druhu topného média se tepelná čerpadla dělí na několik základních typů. Tepelné čerpadlo země/voda využívá geotermální teplo obsažené v půdě. Teplo se odebírá soustavou polyetylenových nebo měděných trubek, nazývaných kolektory. Lze je uložit horizontálně – pak je to trubkový had uložený v hloubce 1,5-2 m. Pro získání tepla potřebného k vytápění jednoho domu je potřeba výkop dlouhý 50 až 100 m. Kolektory můžeme uložit také vertikálně do jednoho či více vrtů, jejichž hloubka vychází z délky kolektoru a typu podloží.
Typ voda/voda odebírá teplo vodě, která může být tekoucí nebo stojatá, podzemní nebo povrchová. Princip je založen na dvou studnách: ze sací studny se odebírá voda využívaná jako zdroj tepla. Často využívá studniční vody, kde je např. v 10 metrech hloubky po celý rok konstantní teplota vody mezi 10 až 12 ˚C. Druhá, vsakovací studna, má být od té první jímací studny dostatečně vzdálená a situovaná tak, aby směr proudění vody byl opět ke studni odběrové. Voda se průtokem v zemi ohřeje a nedochází tak ani ke ztrátám podzemní vody.
Měnící se parametry topného výkonu
Čerpadla voda/vzduch mohou k získávání nízkopotenciálního tepla využít okolní vzduch. Tepelné čerpadlo založené na tomto principu může podobně jako mraznička odebírat teplo ze vzduchu i při minusových teplotách, dosahujících až -15 ˚C. Ojediněle na našem trhu najdeme čerpadla se slušným topným výkonem pracující i při pětadvaceti stupních pod nulou (Sanyo).
Čerpadla typu voda/vzduch se většinou umísťují venku, kde je neomezený přívod vzduchu. Pro orientaci: hodinová spotřeba vzduchu na vytápění je 2 000 až 3 000 m³ vzduchu. Nevýhodou tohoto typu je kolísání venkovních teplot, a tím i měnící se parametry tepelného čerpadla a topného výkonu.
text: Stojan Černodrinski, foto: archiv IVT
