Tepelné čerpadlo

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Tepelné čerpadlo je stroj, který čerpá teplo z jednoho místa na jiné vynaložením vnější práce. Obvykle je to z chladnějšího místa na teplejší.

Princip tepelného čerpadla je základem řady strojů a zařízení:

Princip[editovat | editovat zdroj]

Princip tepelného čerpadla:
1. kondenzátor 2. tryska 3. výparník 4. kompresor

Nejčastějším typem je kompresorové tepelné čerpadlo. Pracuje na principu obráceného Carnotova cyklu (pozn.: Přímý Carnotův cyklus se užívá u tepelných motorů.). Chladivo v plynném stavu je stlačeno kompresorem a poté vpuštěno do kondenzátoru. Zde odevzdá své skupenské teplo. Zkondenzované chladivo projde expanzní tryskou do výparníku, kde skupenské teplo (při nižším tlaku a teplotě) přijme a odpaří se. Poté opět pokračuje do kompresoru a cyklus se opakuje.

Jednou z charakteristik práce tepelného čerpadla je topný faktor. Ten ukazuje účinnost tepelného čerpadla poměrem vyrobeného tepla k spotřebované energii.

Tepelná čerpadla k vytápění[editovat | editovat zdroj]

Charakteristikou tepelných čerpadel je jejich relativně omezený výkon, pokud mají zároveň zůstat ekonomická. Ještě před několika lety byla drtivá většina novostaveb energeticky až dvakrát náročnější na vytápění. S příchodem nových materiálů, zateplovacích technologií, úspornějších systémů hospodaření s teplem a především nástupem nízkoenergetických staveb dnes potřebují budovy ke svému provozu mnohem méně tepla než v minulosti. Technologie současných tepelných čerpadel sice zůstává od jejich objevu takřka stejná (princip je znám přes sto let), ale je možné navrhovat mnohem menší a levnější zařízení, jež dokážou běžný dům bez problémů zásobit. Navíc se stoupajícími cenami alternativních zdrojů energie role těchto zařízení díky znatelné návratnosti investic roste. Obecně platí, že čím nižší energetické nároky na vytápění stavba má a čím jsou vytápěné prostory menší, tím je návratnost investice do finančně nákladnějších otopných soustav delší. [1]

Dnes je tepelným čerpadlem vybavena takřka každá desátá novostavba.

Nejčastěji se používají tato tepelná čerpadla:

tepelné čerpadlo země/voda[editovat | editovat zdroj]

  • Princip: teplo je ze země do vody předáváno obíhající nemrznoucí kapalinou o nízké teplotě varu. Ta v plynném stavu sbírá teplo v potrubí uloženém do vrtu nebo do kolektoru pod povrchem země. V okruhu je zařazen kompresor pro dosažení požadované vysoké teploty
  • Cyklus: v plastové trubce, několik set metrů dlouhé (zemním kolektoru), teče velmi chladná nemrznoucí kapalina, která se průchodem zemí ohřívá (v nezámrzné hloubce je stálá teplota cca 4 °C). Odtud putuje do prvního výměníku kde předá teplotu plynnému médiu v okruhu kompresoru, kde se plyn stlačí, tím se výrazně zahřeje a ve druhém výměníku předá topné vodě onen tepelný přírůstek.
  • Odebírat nízkopotenciální energii ze země můžeme pomocí horizontálního plošného kolektoru, nebo z vertikálního vrtu.
  • Na 1 kW výkonu tepelného čerpadla potřebujete cca 12 m vrtu. Běžná hloubka jednoho vrtu je 100-150 m. Pokud je třeba pro tepelné čerpadlo zajistit více energie, odnímá se teplo z více vrtů.
  • Obecně lze říci, že na 1 kW výkonu tepelného čerpadla potřebujete cca 30 m2 pozemku.
  • Cena od cca 130 tis. topný výkon od cca 7 kW
  • U vrtu je třeba počítat s jeho regenerací, jinak může dojít k jeho vyčerpání a zamrznutí. Poté již zpravidla není vrt možné používat!

tepelné čerpadlo vzduch/voda[editovat | editovat zdroj]

Teplo je odebíráno ze vzduchu přes výparník tepelného čerpadla, přes který proudí venkovní vzduch. Výhodou tohoto zařízení jsou nízké pořizovací náklady a nenáročná instalace. Základ vychází z tepelného čerpadla vzduch/vzduch tedy klasické klimatizace. Systém je doplněn o takzvaný Hydrobox, který převádí teplo do topné vody. Nevýhodou je závislost topného faktoru na teplotě vzduchu. V dnešní době tato zařízení efektivně pracují do -15 °C. Při nižších teplotách je v Hydroboxu instalován malý elektrokotel, který pomáhá tepelnému čerpadlu dosáhnout požadované teploty vody. Momentálně je tento způsob vytápění budov považován spolu s kondenzačními plynovými kotly za nejekonomičtější na poli teplovodního vytápění (investice za samotnou 7 kW jednotku bez teplovodní otopné soustavy cca 180 tis.[2]).

tepelné čerpadlo voda/voda[editovat | editovat zdroj]

Získává teplo z vody, nejčastěji studny. Je potřeba mít dvě studny čerpací a vsakovací. Voda se převádí z jedné studny do druhé přes výparník. Tento způsob se u nás v podstatě nepoužívá vzhledem k jeho náročnosti na podmínky a údržbu. Může dojít k vyčerpání studny.

tepelné čerpadlo vzduch/vzduch[editovat | editovat zdroj]

Tyto systémy jsou většinou konstruovány především jako klimatizace, která ale v zimě může pracovat obráceně, tedy jako tepelné čerpadlo. Hodí se zejména na přitápění v období jara a podzimu a v případě jednotek k tomu přizpůsobených i k celoročnímu vytápění. Vzhledem k výstavbě domů s nízkou tepelnou ztrátou a řízeným větráním je tento způsob vytápění stále častější (i tak je jeho použití výjimečné). Tento typ tepelných čerpadel je investičně nejvýhodnější: 8 kW jednotka stojí cca 70 tis.[3] bez nutnosti pořizovat teplovodní soustavu. Cena multi-split systému se třemi vnitřními jednotkami (tzn. do tří místností) je přibližně shodná. Více je popsáno v článku klimatizace.

Tepelné čerpadlo se označuje dvojslovem, kde první slovo (před lomítkem) znamená zdroj, odkud se energie čerpá a druhé slovo označuje teplosměnné médium.

Zdroje energie[editovat | editovat zdroj]

  • Země - geotermální energie uložená v horninách nebo naakumulovaná sluneční energie v horních vrstvách zeminy. Využívá se u čerpadel země/voda.
  • Vzduch - používá se u systémů vzduch/voda a vzduch/vzduch.
  • Voda - nejčastěji podzemní voda z vrtu, která je v tepelném čerpadle ochlazena a jiným vrtem se vrací zpět do země. Používá se pro tepelná čerpadla voda/voda.

Teplosměnné médium[editovat | editovat zdroj]

Podpora tepelných čerpadel v České republice[editovat | editovat zdroj]

V České republice je pořízení tepelného čerpadla, coby ekologického zdroje tepla, podporováno v rámci dotačního titulu "Nová zelená úsporám" administrovaného Státním fondem životního prostřední ČR, zaměřeným na úspory energie a obnovitelné zdroje energie v rodinných a bytových domech. Pro rok 2017, při současné žádosti o dotaci na zateplení objektu a výměnu zdroje, činí maximální výše dotace na tepelné čerpadlo vzduch/voda 75 000 Kč. Na tepelné čerpadlo se systémem země/voda je možné získat dotaci až 100 000 Kč. Jednou z hlavních podmínek pro získání dotace je maximální měrná potřeba tepla na vytápění rovna 150 kWh/m2 za rok. Zájemci o dotaci rovněž získávají 5 000 Kč na zpracování odborného posudku. [4]

Další možností získání dotace na výměnu zdroje jsou tzv. "Kotlíkové dotace" - což je celorepublikový dotační program na výměnu nevyhovujících kotlů pro rodinné domy za moderní způsoby vytápění. Celkové evropské dotační prostředky 9 miliard korun z OPŽP budou pro občany přístupné v letech 2016 - 2020. [5]

Pro zřízení tepelného čerpadla je nutné nechat zpracovat hydrogeologický posudek, získat povolení s nakládání s podzemními vodami a případně nechat provést posouzení vlivů na životní prostředí. [6]


Související články[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Tepelné čerpadlo do domu (Dřevostavitel.cz, informační portál): [cit. 2015-06-08]
  2. http://www.cerpadla-ivt.cz/?download=akcni_cenik_air_x_2016-2.pdf
  3. CYBERGENICS.CZ. www.topenicerpadlem.cz [online]. www.topenicerpadlem.cz, [cit. 2016-04-12]. Dostupné online.  
  4. Nová zelená úsporám: závazné pokyny pro žadatele
  5. Kotlíkové dotace
  6. Právní aspekty provozování tepelného čerpadla

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]