Princip funkce tepelného čerpadla (TČ)
Chladicí okruh s tepelným čerpadlem se obecně skládá ze čtyř částí – výparníku, kompresoru, kondenzátoru a expanzního ventilu. Chladivo, kolující v tepelném čerpadle, odebírá ve vodě, vzduchu nebo v zemi teplo, následným zahřátím dojde k odpaření chladiva a páry jsou jímány a stlačeny v kompresoru pod vysokým tlakem. Tím dojde ke zvýšení teploty par.
Z kompresoru putuje stlačené a zahřáté chladivo do kondenzátoru. Při kondenzaci odevzdává chladivo teplo pomocí výměníku do vzduchu či vody pro otopnou soustavu, a to při nižší teplotě, než bylo teplo odebráno ve výparníku. V expanzním ventilu pak dochází ke snížení tlaku chladiva na původní hodnotu a k jeho ochlazení. Tento princip se neustále opakuje.
Autor: Oficiální zdroj
Zdrojem nízkopotenciální tepelné energie pro tepelná čerpadla mohou být:
- přírodní obnovitelné zdroje - voda, vzduch, země, horniny
- průmyslové zdroje - odpadní vody a další kapaliny, teplý odpadní vzduch z důlních jam apod.
Systém vzduch/voda a vzduch/vzduch
Tato TČ využívají jako zdroj tepla venkovní vzduch, a teplo předávají buď teplovzdušnému systému vytápění, nebo vodě v otopné soustavě. Teplota venkovního vzduchu je ale silně ovlivněná klimatickými podmínkami daného prostředí a ročním obdobím – s venkovní teplotou klesá výrazně jeho výkon, a pak narůstají provozní náklady. Tento typ čerpadla se proto hodí spíše do oblastí, kde ani v zimě neklesá teplota výrazně pod nulu.
Toto TČ může tvořit samostatná venkovní a vnitřní jednotka, které jsou navzájem propojeny, případně je celé zařízení umístěno venku, další možností je instalace TČ ve vnitřním prostoru stavby, ta ale vyžaduje sací a výfukové potrubí s venkovním vyústěním. V tomto případě je však nutné brát v úvahu větší nároky na prostor a vybírat typ s nižší hlučností.
Klady: Velmi snadno dostupný zdroj tepla, instalace nevyžaduje zásahy do okolního prostředí.
Zápory: Hlučnost jednotky s ventilátorem.
Systém země/voda
TČ využívá k odběru teplo z půdy, např. ze zahrady, případně z hornin, a to v hloubkových vrtech. Pokud je zdrojem tepla zemina, je v hloubce cca 1 m a s roztečí také 1 m položen zemní kolektor, tedy plastová trubka s nemrznoucí kapalinou.
Zápory: Velké nároky na rozlohu pozemku, znehodnocení pozemku z hlediska budoucí zástavby, ovlivnění vegetace ochlazováním zeminy.
Hloubkové vrty v horninách jsou jako zdroj tepla využívány po celém světě, vrty jsou obvykle hluboké do 150 m, případně až 300 m.
Klady: Stabilní tepelné podmínky zdroje, nenáročnost z hlediska rozlohy pozemku.
Zápory: Vyšší realizační náklady. ***
Systém voda/voda
Autor: Oficiální zdroj
Jako zdroj tepla jsou využívány povrchové vody z vodních toků nebo nádrží různého typu, anebo podzemní vody. Pokud je zdrojem tepla vodní nádrž či řeka, je na dno položen kolektor s proudící nemrznoucí teplonosnou látkou. Po odevzdání tepla otopnému systému je ochlazená voda vypouštěna zpět.
Zápory: Omezení na lokality s dostatkem povrchové vody, riziko znečištění vody, možné negativní ovlivnění života v jezeře.
Podzemní voda
Jestliže je zdrojem tepla podzemní voda (studniční, z hlubinných vrtů, z podzemních jezer či zatopených dolů), je nezbytný její celoročně vydatný zdroj (ověřuje se dlouhodobou čerpací zkouškou). Voda musí mít vhodné složení, aby nedocházelo k zanášení výměníku. Voda, která prošla TČ, je vypouštěna do vodního toku či do vsakovací studny. Její odvádění se řídí rozhodnutím místního vodohospodářského úřadu.
Zápory: Nutnost silného a stabilního zdroje vody, venkovní část vyžaduje pravidelnou údržbu, je náchylnější na poruchy.
TČ systému voda/voda může získávat teplo i z hloubkových vrtů, v nichž je vložen kolektor s nemrznoucí kapalinou. Jednotlivé vrty mohou být hluboké až 150 m.
Klady: Stabilní teplota zdroje tepla po celý rok.
Zápory: Vysoké pořizovací náklady na zhotovení vrtů.
