Čím se vyznačuje tepelné čerpadlo voda/vzduch
Vyžádejte si bezplatné poradenství
Tepelná čerpadla patří nejen k moderním a energeticky hospodárným, ale hlavně ekologickým zdrojům tepla. Svou činností nevylučují do ovzduší žádné nečistoty a ke svému provozu potřebují relativně malé množství elektrické energie. Voda ohřátá tepelným čerpadlem se může využívat pro vytápění nebo jako teplá voda pro užitkové účely, a to nejen v domácnostech, ale také v průmyslu, službách nebo zemědělství.
Charakteristika tepelného čerpadla
Tepelné čerpadlo je stroj, který pracuje na principu chladicího zařízení. Jeho funkce je podobná ledničce. Odebírá teplo z jednoho prostředí a toto teplo předává jinému prostředí. Pro svoji funkci potřebuje také určité množství energie. Hnací elektrická energie je zapotřebí pro provoz kompresoru a napájení regulace.
Hlavní komponenty tepelného čerpadla
Vzhledově se dělené tepelné čerpadlo (split příp. monoblok) skládá ze dvou částí vzájemně propojených potrubím. Vnitřní i venkovní část obsahují mnoho různých větších i menších součástek.
Nejdůležitějším dílem vnitřní části je kondenzátor, který funguje jako výměník tepla. Venkovní část tepelného čerpadla obsahuje tyto nejdůležitější komponenty: expanzní ventil, kompresor, výparník, který také funguje jako výměník tepla a ventilátor dodávající vzduch, jemuž se odebírá teplo.
Princip práce tepelného čerpadla
Každé tepelné čerpadlo má 4 základní součásti – výparník, kompresor, kondenzátor a expanzní ventil. Zde dochází v průběhu práce k těmto činnostem – odpařování, kompresi, kondenzaci a expanzi.
Teplo z okolí (u nás ze vzduchu) je předáváno ve výparníku (= výměníku tepla) do chladiva. Používají se nejčastěji průmyslová chladiva. Chladivo je po vypaření ve výparníku nasáto kompresorem a stlačeno na vyšší pracovní tlak.
Tím stoupne také jeho teplota. V kondenzátoru (= výměníku tepla) se teplota z chladiva přenáší do vody, která se používá pro vytápění nebo ohřev vody pro užitkové účely.
Zkapalněné chladivo přichází do expanzního ventilu, kde se prudce uvolní jeho tlak a je schopno znovu přijímat další teplo z okolí. Tento cyklus se neustále opakuje. Chladivo opakovaně mění své skupenství.
Na straně kompresoru je ve stavu plynném a na straně expanzního ventilu ve stavu kapalném.
Tepelná čerpadla vzduch/voda nové generace mají osazeny spirálové kompresory vyráběné pod označením SCROLL. Pracují s téměř stoprocentní objemovou účinností. Jejich použitím se zvýšil topný výkon i účinnost.
Tepelné čerpadlo jako zdroj tepla
Nejdůležitějšími technickými parametry tepelného čerpadla jsou topný výkon a topný faktor. Kompresor potřebuje pro svou funkci napájení elektrickou energií. Pro provoz tepelných čerpadel malých výkonů stačí připojení na napětí 230 V, u tepelných čerpadel velkých výkonů je připojení na napětí 400 V.
Při své práci spotřebuje tepelné čerpadlo např. 3 kW elektrické energie. Při tomto příkonu může produkovat svou činností podle okamžitých podmínek (teplota vzduchu a teplota ohřáté vody) 5 až 15 kW tepelné energie.
Poměr topného výkonu k elektrickému příkonu kompresoru se nazývá topný faktor (COP = Coefficient of Performance). Jde o bezrozměrné číslo, tedy pouze číslo bez jednotky.
Vyhodnocení topného faktoru závisí na teplotě prostředí, z něhož se odnímá teplo a na teplotě vody, která slouží k vytápění nebo pro užitkové účely. Nízkopotenciální teplo je obsažené ve vzduchu a je z něho tepelným čerpadlem odebíráno.
Topný faktor se snižuje s malou teplotou nízkopotenciálního tepla a s růstem teploty topné vody. Zjednodušeně řečeno – čím je nižší teplota vzduchu a vyšší potřeba teploty na výstupní straně (do otopné soustavy), tím je horší topný faktor, snižuje se účinnost a možnost využití tepelného čerpadla.
V chladném zimním období, kdy potřebujeme více přitopit, se odebírá teplo již beztak chladnému vzduchu. Jestliže bude teplota venkovního vzduchu mínus 15 °C a tomuto vzduchu se ještě má odebírat teplo pro vytápění, pak bude topný faktor velmi malý, rovněž účinnost a tepelný výkon budou nízké.
Při velmi nízkých venkovních teplotách se pouze samotným tepelným čerpadlům typu vzduch/voda v žádném případě nevyhřeje rodinný dům či jiná budova. Nabízí se otázka: je možno použít dvě čerpadla nebo jedno o velkém výkonu?
Technicky to možné je, z hospodárného hlediska ovšem nevhodné a v praxi se to nedělá. Běžné je propojení tepelného čerpadla s dalším zdrojem tepla, který vytápí budovu v době větších mrazů. Často používaným bývá kotel.
Vzhledem k rozdílným teplotám venkovního vzduchu, změnám výkonu tepelného čerpadla, potřebám správné hydrauliky soustavy a zajištění bezpečného a účinného odtávání se vždy vyplatí do soustavy zapojit malou akumulační nádobu.
Závislost topného faktoru na teplotách ukazuje tabulka:
TV – teplota ohřáté vody
Čísla v tabulce je třeba brát jako informativní (ne přesná), protože různá tepelná čerpadla mají různou účinnost. Nejmodernější tepelná čerpadla vybavená moderní technologií, regulací apod. mohou mít topný faktor vyšší než 5.
Pokud výrobci nebo prodejní organizace uvádějí velmi vysoký topný faktor, pak je nutné zjistit, při jakých podmínkách je těchto hodnot dosaženo.
Možnosti umístění tepelného čerpadla
Venkovní část je umístěna obvykle venku vedle domu. Provedení monoblok může být umístěno také uvnitř s napojením přes obvodovou stěnu budovy (např. ve sklepě), aby ventilátor měl možnost nasávat vzduch z venkovního prostředí.
Umístění však lze zrealizovat i v jiných místnostech budovy. U domů, kde není dostatek volného prostoru, se tepelná čerpadla umísťují venku. Tepelné čerpadlo je zdrojem hluku a musí být z akustického hlediska správně nainstalováno na dobře zvoleném místě.
Kryt se opatřuje mřížkou, která tepelné čerpadlo chrání před vnikáním nečistot obsažených v proudícím vzduchu.
Hlavní výhody tepelného čerpadla vzduch/voda
Tepelné čerpadlo vzduch/voda má proti ostatním typům tepelných čerpadel voda/voda a země/voda značné výhody:
- není třeba provádět žádné zemní práce a vzduchu je všude dostatečné množství.
- instalace je jednodušší a rychlejší, čímž se velmi snižují vstupní náklady.
- je to také významný ekologický zdroj tepla.
S hladinou akustického tlaku pouhých 35 dB(A) je venkovní jednotka tepelného čerpadla vzduch/voda typu Vitocal 222-A jedním z nejtišších zařízení svého druhu
Hlavní nevýhody tepelných čerpadel vzduch/voda
Tepelné čerpadlo vzduch/voda odebírá teplo z venkovního vzduchu, i když je venkovní teplota nižší než bod mrazu. Už při teplotách pod +10 °C se vytváří na výparníku námraza z vlhkosti vzduchu.
Námraza se odstraňuje reverzním chodem. Po dobu cca 2 minuty se obrací běh tepelného čerpadla. Teplo se odebírá z topné soustavy, výparník se ohřívá a námraza rychle a efektivně odtaje.
Vzniklý kondenzát by měl být co nejrychleji odveden do kanalizace nebo do vsakovacího lože pod jednotkou.
Závěr
Tepelné čerpadlo patří k ekologickým zdrojům tepla. Vzhledem k tomu, že jeho cena se ve srovnání s minulými lety podstatně snížila, prodává a instaluje se jich každý rok více. Právě typ tepelného čerpadla vzduch/voda je nejprodávanější.
Je ovšem třeba mít na paměti, že v zimním období neohřeje vodu natolik, aby mohla být použita k vytápění běžně navrženými radiátory. Využití je ideální v kombinaci s podlahovým vytápěním nebo nízkoteplotními radiátory, k přípravě teplé vody nebo ohřevu bazénu.
