O alternatívnych zdrojoch energie sa dnes veľa hovorí, využívajú dostupné teplo zo vzduchu, zeme alebo vody. Často však ľudia nepoznajú správny význam základných pojmov. V spolupráci s odborníkom zo spoločnosti Vaillant Group Slovakia sme sa rozhodli tie najdôležitejšie vysvetliť.
Tepelné čerpadlá (TČ) sú v posledných rokoch stále viac preferovanou voľbou vykurovacích systémov. A to tak pri novostavbách, ako aj pri rekonštrukciách domov. Ide o moderný, úsporný, ekologický a štátom podporovaný spôsob vykurovania a používateľom znižuje náklady za energie. Princíp fungovania TČ sa dá prirovnať k činnosti chladničky, ale opačným spôsobom využitia tepla. V uzavretom okruhu prúdi chladivo, ktoré sa pri stlačení kompresorom zahrieva, pokračuje do kondenzátora, kde odovzdáva teplo, a cez expanzný ventil sa vracia do výparníka, kde prijíma teplo z okolitého prostredia. Tento cyklus sa nestále opakuje.
TČ využívajú ako primárny zdroj tepla vzduch, vodu alebo zem. V našich klimatických podmienkach patria medzi najobľúbenšie a najviac inštalované cenovo dostupnejšie TČ vzduch/voda. TČ zem/voda a voda/voda pracujú efektívnejšie, ale sú nákladnejšie z hľadiska počiatočnej investície, preto je ich podiel na trhu nižší.
Tepelné čerpadlo vzduch/voda
Tento systém (anglická skratka AWHP) patrí k cenovo najdostupnejším TČ. Získava teplo z vonkajšieho vzduchu cez tepelný výmenník – výparník a odovzdáva ho pomocou doskového tepelného výmenníka – kondenzátora vykurovacej vode. Inštalácia vzduchových TČ je veľmi jednoduchá a lacná. Vďaka neustálym technickým novinkám sú potláčané ich hlavné nevýhody (klesajúca účinnosť pri nižších teplotách alebo zvýšenie hluku pri poklese teploty). Vzduchové TČ je v súčasnosti najlepšia investícia z pohľadu cena/výkon.
Tepelné čerpadlo zem/voda
Na získanie tepla využíva plošný zemný kolektor alebo hlbinný vrt. V zemnom kolektore pomocou obehového čerpadla cirkuluje nemrznúca zmes. Tá sa privádza do doskového tepelného výmenníka – výparníka, kde pomocou chladivového okruhu ďalej odovzdá energiu cez kondenzátor do vykurovacej vody.
Tepelné čerpadlá voda/voda
V tomto systéme odoberá doskový tepelný výmenník teplo z vody. Zdrojom môže byť studňa, ale aj povrchová voda, odpadové vody alebo termálne pramene. Ide o najúčinnejšie TČ, možnosti ich využitia v našich podmienkach sú však obmedzené.
Tepelné čerpadlo vzduch/vzduch
V tomto systéme sú výparník aj kondenzátor vzduchovými výmenníkmi. Prvý z nich odoberá teplo vonkajšiemu vzduchu, druhý priamo ohrieva vzduch vo vykurovanej miestnosti. Dnes môže takým spôsobom pracovať akákoľvek klimatizačná jednotka.
Chladivový okruh
Pozostáva z kompresora, kondenzátora, expanzného ventila, výparníka a ďalších nevyhnutných komponentov. Okruhom obieha špeciálne teplonosnémédium (chladivo).
Sekundárny okruh
Ide o okruh vykurovacej vody. Tá cirkuluje pomocou obehového čerpadla cez doskový tepelný výmenník – kondenzátor, ďalej cez záložný zdroj. Ohriata vykurovacia voda následne odchádza do vykurovacej sústavy.
Čítajte tiež: Údržba tepelného čerpadla
Kompresor
Slúži na kompresiu chladiva a je hlavnou časťou – „srdcom“ chladivového okruhu.
Invertor
Elektronické riadenie otáčok kompresora. Kompresor nepotrebuje takzvaný obmedzovač nábehového prúdu. Jeho nábeh je plynulý. Chod kompresora je veľmi tichý a kultivovaný. Kompresor je vďaka tomu úsporný.
Monoblokové tepelné čerpadlo
Ide o TČ vzduch/voda, ktoré sa skladá z vonkajšej jednotky – samotného TČ – a vnútornej jednotky, v ktorej sa nachádza vo väčšine prípadov záložný elektrický zdroj a ostatné komponenty, potrebné pre pripojenie na vykurovací systém. Výhodou je jednoduchá inštalácia bez potreby odborných chladiarenských prác.
Splitové tepelné čerpadlo
Ide tiež o TČ vzduch/voda, ktoré sa skladá z vonkajšej jednotky a vnútornej jednotky, tieto jednotky sú však prepojené chladivovým potrubím a jeho inštalácia si vyžaduje certifikovaného odborníka na prácu s chladivami. U nás je to najobľúbenejšie a najčastejšie usporiadanie.
Vonkajšia jednotka
Je to časť TČ umiestnená mimo vykurovaného objektu. V závislosti od typu a vyhotovenia TČ môže obsahovať kompresor, expanzný ventil, výparník, kondenzátor a ďalšie dôležité časti chladivového okruhu vrátane elektroniky.
Vnútorná jednotka
Vnútorná jednotka obsahuje v závislosti od typu vonkajšej jednotky všetky dôležité časti a bezpečnostné prvky pre napojenie na vykurovací systém ako aj 3-cestný prepínací ventil pre pripojenie na externý zásobník teplej vody. Taktiež je štandardne integrovaný elektrický záložný zdroj.
Kompaktná vnútorná jednotka
Je to vnútorná jednotka, v ktorej je integrované všetko ako v štandardnej verzii, navyše však obsahuje zásobník na teplú vodu zvyčajne s objemom do 200 l. Táto jednotka sa vyznačuje modulárnosťou, vďaka čomu možno integrovať ďalšie príslušenstvo (čerpadlové skupiny pre dva okruhy, cirkulačné čerpadlo, expanznú nádobu na teplú vodu a podobne).
Písali sme na webe mujdum.cz: Uvažujete o tepelném čerpadle? Odpovědi na klíčové otázky
Štvorcestný prepínací ventil
Ide o súčasť chladivového okruhu TČ. Umožňuje zmenu smeru prúdenia chladiva v okruhu. TČ tak môže vďaka nemu kúriť aj chladiť. Pri vzduchovom TČ je štvorcestný ventil nevyhnutný. Využíva sa pre režim odmrazovania vonkajšej jednotky.
Expanzný ventil
Je to jeden zo štyroch základných prvkov chladivového okruhu každého TČ. Umožňuje vstrekovanie chladiva do výparníka. Expanzný ventil môže byť termostatický alebo elektronický. Dnes majú už štandardne všetky moderné TČ elektronický expanzný ventil, ktorý umožňuje presnejšie vstrekovanie chladiva a tým vyššiu účinnosť výparníka a COP.
Výparník
Výparník je tepelný výmenník v chladivovom okruhu tepelného čerpadla. Vo výparníku chladivo odoberá teplo z primárneho zdroja tepla (zeme, vody alebo vzduchu) potrebné na odparovanie chladiva. Výparníky sú konštrukčne riešené ako doskové tepelné výmenníky z antikora alebo rebrované rúrkové výmenníky s ventilátorom.
Ventilátor
Ventilátor je súčasť TČ vzduch/voda. Úlohou ventilátora je dodávať výparníku dostatočný prietok vzduchu, aby bola zabezpečená čo najvyššia účinnosť výparníka, a tým aj prevádzka TČ.
Kondenzátor
Kondenzátor je výmenník v TČ, ktorým sa odovzdáva teplo vykurovacej vode. Zvyčajne sa používajú doskové výmenníky tepla.
Mohlo by vás zaujímať: Ako zakúriť a neprerobiť
Kondenzát
Kondenzát vzniká pri tepelnom čerpadle vzduch/voda na vonkajšom vzduchovom výmenníku tepla – výparníku. Na výmenníku sa vyzráža vzdušná vlhkosť cirkuláciou vzduchu cez výparník, ktorá pri nízkych teplotách zamŕza, čo spôsobuje zamrznutie výparníka. TČ sa námrazy musí zbavovať, a to reverzným chodom, kedy zmení na chvíľu smer toku chladiva a výparník ohreje. Pri návrhu TČ treba počítať s odvodom kondenzovanej vody.
Teplotné snímače
Slúžia na meranie teploty v rôznych častiach chladivového a sekundárneho okruhu tepelného čerpadla. Riadiaca elektronika namerané údaje vyhodnocuje a upravuje činnosť tepelného čerpadla tak, aby za každých okolností podávalo potrebný výkon pri dosiahnutí maximálneho možného vykurovacieho faktora (COP).
Obehové čerpadlá
Obehové čerpadlo je súčasť sekundárneho okruhu TČ. Zabezpečuje cirkuláciu vykurovacej vody prípadne nemrznúcej zmesi cez doskový tepelný výmenník – kondenzátor/výparník. V súčasnosti sú obehové čerpadlá vysoko účinné a elektronicky riadené na základe aktuálnych údajov zo snímačov prietoku, teplotných snímačov a ďalších parametrov.
Snímač prietoku
Snímač prietoku je dôležitá časť sekundárneho okruhu TČ, priamo meria a kontroluje aktuálny prietok vykurovacej vody a funguje aj ako ochrana tepelného čerpadla. Snímač dáva čerpadlu signál, či je alebo nie je prietok vykurovacej vody dostatočný, a pri nedostatočnom prietoku čerpadlo nespustí, prípadne ho vypne. Moderné tepelné čerpadlo na základe týchto údajov môže presne upravovať otáčky elektronicky riadeného obehového čerpadla.
Odvzdušňovací ventil
Slúži v tepelnom čerpadle na odvzdušnenie sekundárneho okruhu, teda okruhu vykurovacej vody.
Bezpečnostný poistný ventil
Stráži tlak v sekundárnom okruhu TČ. Pri prekročení maximálneho prevádzkového tlaku vykurovacej vody sa ventil otvorí a vypustí prebytočný tlak do odpadu.
Silent mode
Ide o tichý prevádzkový režim, čo je veľmi dôležitá funkcia TČ hlavne pri type vzduch/voda, pomocou ktorej sa znížia otáčky kompresora (otáčky ventilátora), a tým hlučnosť vonkajšej jednotky. Táto funkcia sa využíva najmä počas noci, kedy je zníženie hluku najviac žiaduce.
Text: Daniela Baronová Birová, Juraj Malík
Foto: archív
