Princip činnosti tepelného čerpadla
V okolním prostředí je obsaženo určité množství tepla a vnější projev tohoto tepla je teplota.
I při teplotě pod nulou stupňů Celsia obsahuje každá látka relativně značné množství tepla.
Tepelné čerpadlo umí odebrat teplo chladnější látce a předat jej látce teplejší.
Tím zvýší její teplotu. Ke své činnosti využívá fyzikálních jevů při vypařování a následném zkapalňování
vhodné látky, stejných jevů se využívá v chladírenské technice.
Tepelné čerpadlo ke své činnosti potřebuje energii,
ta je několikrát menší než tepelný výkon předaný do topné soustavy.
Poměr mezi tepelným výkonem a příkonem tepelného čerpadla je známý jako topný faktor. (COP, coefficient of performance).
Jeho hodnota se pohybuje přibližně od 2 do 4. Čím je hodnota COP vyšší, tím je provoz tepelného čerpadla úspornější.
Hodnota příkonu, výkonu a COP závisí hlavně na rozdílu teplot vstupní látky (venkovní vzduch nebo solanka ze zemního kolektoru)
a výstupní látky (topná voda), pro porovnávání parametrů tepelných čerpadel musí být veškeré údaje uvedeny pro stejné teploty na vstupu i výstupu.
Například A2W35 znamená teplota vzduchu dva stupně, teplota topné vody 35 stupňů.
Na ilustračním obrázku vidíme odpařování chladiva v levém výměníku tepla - výparníku. Potřebné teplo dodává do výparníku buď vzduch, nebo nemrznoucí
kapalina ze zemního kolektoru. Množství chladiva ve výparníku reguluje termostatický expanzní ventil TEV.
Plynné chladivo je odsáváno kompresorem, stlačené
a zahřáté je hnáno do tepelného výměníku vpravo - kondenzátoru. Kondenzátor je chlazen topnou vodou, chladivo v něm zkapalní a tak uvolní teplo, které
ohřívá topnou vodu. Kapalné chladivo se shromažďuje ve sběrači a celý cyklus se neustále opakuje.
Tepelná čerpadla se rozdělují podle látek, kterým odebírají a předávají teplo.
Tato tepelná čerpadla odebírají teplo ze země a předávají ho vodě v topném systému. Odebírají teplo
zemi prostřednictvím uzavřeného výměníku, naplněného nemrznoucí směsí - hlubinného vrtu nebo plošného zemního kolektoru.
Jejich výkon a COP nezávisí na venkovní teplotě a jeho průměrná hodnota je kolem 3.
Tento typ čerpadel odebírá teplo vodě, většinou z podzemního zdroje. Ta má teplotu kolem 8 stupňů Celsia a je po
celé topné období stálá. Pracují s otevřeným primárním obvodem, takže potřebují vydatný zdroj čisté vody bez minerálních
příměsí ( pro běžný RD 0,5 l/s ), tato voda se musí vracet zpět do zdroje. Tepelná čerpadla voda-voda dosahují nejlepšího průměrného COP,
bohužel podmínky pro jejich instalaci se vyskytují vyjímečně.
Odebírají teplo okolnímu vzduchu a předávají ho vodě v topném systému. Výkon i COP jsou nepřímo úměrné okolní teplotě.
Mohou pracovat až do -20 stupňů Celsia, jejich výkon ale klesá s vnější teplotou, v období nejnižších teplot
musí pracovat doplňkový zdroj tepla. Při vhodné volbě výkonu se tato nevýhoda projeví jen několik dní v roce. Jejich
vekou výhodou je jednoduchá instalace a nižší cena celého topného systému než u tepelných čerpadel země-voda.