Úvod Princip tepelného čerpadla

Princip tepelného čerpadla

Tepelné čerpadlo si můžeme představit jako zařízení, které pomocí přidaného malého množství energie dokáže proměnit všudy přítomné nevyužitelné, tzv. entropické teplo na využitelné, formou zvýšení teploty o několik až několik desítek stupňů (kelvinů).

Toto zvyšování teploty využívá vlastnosti termodynamického cyklu vypařování, komprese a kondenzace chladiva, které cirkuluje v uzavřeném okruhu.

Princip je znázorněn na obrázku:

1. Vypařování

Chladivo v kapalné fázi přijímá energii prostřednictvím výparníku ze zdroje tepla. Zdrojem může být voda, vzduch, nebo země. Se vzrůstající teplotou se chladivo odpařuje do plynné fáze.

2. Komprese

Odpařené, avšak ještě studené chladivo v plynné fázi se pomocí kompresoru stlačuje a tím zvyšuje svůj tlak a teplotu. Chladivo vystupuje z kompresoru jako tzv. horký plyn.

3. Kondenzace

Horký plyn vstupuje do kondenzátoru, kde předává svou energii do topné soustavy a opouští kondenzátor jako teplé chladivo v kapalné fázi. Topná nebo teplá voda se tím ohřívá na požadovanou teplotu.

4. Dekomprese

Teplé chladivo v kapalné fázi se vede potrubím k expanznímu ventilu, kde se rázem sníží tlak. Tím se rovněž sníží najednou i teplota chladiva. Dále se chladivo vede do výparníku, kde rozdílem teplot odebírá energii z okolního prostoru. Tento cyklus se neustále opakuje.

Tepelné čerpadlo, jako násobitel energie

Topný faktor tepelného čerpadla (COP) udává poměr mezi výstupním výkonem a vstupním příkonem tepelného čerpadla. Například topný faktor 4 znamená, že při dodání 1 kW elektrické energie dostaneme na výstupní straně 4 kW topného výkonu. Tím získáme bezplatně 3 kW energie ze Slunce a okolního prostředí.

 

Topný faktor COP

Topný faktor COP je účinnost tepelného čerpadla. Ukazuje závislost mezi vyrobeným teplem a spotřebovanou elektrickou energií. To znamená, že čím vyšší je topný faktor, tím je provoz tepelného čerpadla levnější.

Topný faktor lze snadno vypočítat. Stačí vydělit výkon spotřebou. Ukažme si příklad, tepelné čerpadlo může mít výkon 9kW a spotřebuje 3kW. Výsledný topný faktor (9/3) je 3. V parametrech tepelných čerpadel se setkáváme ještě s trochu jiným typem zápisu. COP při 0°C/35°C je 4,5 podle EN 14 511, to je záznam topného faktoru. V překladu to znamená, že účinnost tepelného čerpadla při teplotě 0°C vstupní kapaliny a výstupní 35°C je 4,5 podle normy EN 14 511. Tato norma ukazuje, že měření se uskutečnilo v přesných podmínkách. U čerpadel vzduch/voda je běžná teplota 2°C/35°C. Země/voda se ohřeje z  0°C/35°C a voda/voda má teplotní rozdíl 10°C/35°C. Levnější je, když výsledná teplota je nižší, a proto se doporučuje podlahové vytápění.