Základní rozdělení tepelných čerpadel

Tepelná čerpadla jsou využívána prakticky ve všech budovách, v nichž je třeba pravidelně vytápět nebo chladit ať už důvodů bydlení či pobytu lidí, nebo z důvodů provozních či technologických na straně druhé. V článku Tepelné čerpadlo a jak pracuje jsme popsali principy jejich fungování; v tomto příspěvku si přiblížíme jejich hlavní typy.

Důležité rozlišovací kritérium je podle toho, je-li tepelné čerpadlo využíváno k ohřevu nebo ke chlazení; v druhém případě často mluvíme o klimatizaci nebo klimatizační jednotce.

Splitové řešení nebo kompakt

Tepelná čerpadla vzduch/voda rozdělujeme na tzv. kompaktní a splitové.

Kompaktní TČ: U tohoto řešení je tepelný výměník chladivo/voda (v tomto případě kondenzátor) integrován ve venkovní jednotce. Chladivový okruh je tak pevně uzavřen ve venkovní jednotce, která je s vnitřní jednotkou spojena vodním vedením. Co se týče montáže, je toto řešení snadné a rychlé. Nevýhodou je ale vyšší interiérová hlučnost tohoto provedení a hlavně pak problém vyšších tepelných ztrát z důvodů ochrany vodního vedení ve venkovním prostředí proti zamrznutí. Pro naše prostředí je proto deklarováno jako vhodnější následující řešení.

Kompaktní tepelné čerpadlo země - voda

Splitové provedení: Zde je tepelný výměník chladivo/voda (kondenzátor) integrován uvnitř vnitřní jednotky (v hydraulickém modulu, který je uvnitř vytápěného objektu). Propojení mezi venkovní a vnitřní jednotkou je pak pomocí vedení chladiva, které lze libovolně natáhnout s minimálními tepelnými ztrátami až na vzdálenost např. 75 m od vnitřní jednotky (dle typu zařízení). Venkovní jednotku tepelného čerpadla je tak možné umístit kdekoli v okolí vytápěného objektu. Díky chladivu, které nezamrzá, pak není třeba žádné ochrany proti zamrznutí.

Rozdělení TČ podle zdroje energie

Důležité rozlišovací kritérium TČ je podle toho, odkud čerpadlo tepelnou energii čerpá (= zdroj energie) a dále kam ho předává (teplosměnné médium). Zde rozlišujeme čtyři základní typy TČ:

  • vzduch – vzduch
  • vzduch – voda
  • voda – voda
  • země – voda

Vzduch – vzduch: Typ vzduch – vzduch je hojně používán pro účely letního chlazení, tedy klimatizace. V zimě toto zařízení může pracovat obráceně, tj. jako tepelné čerpadlo. Potom dobře slouží pro účely přitápění hlavně na podzim a na jaře; existují ale i speciální provedení k celoročnímu vytápění. Vzhledem k potřebě ochrany před letními horky v domech s nízkou tepelnou ztrátou je toto řešení stále zajímavější, ale stále spíš výjimečné. Cenově jde o velmi výhodný typ, navíc bez potřeby budovat teplovodní otopnou soustavu (Wikipedia).

Vzduch – voda: Teplo je odebíráno z venkovního vzduchu, který proudí podél výparníku tepelného čerpadla. Základ vychází z TČ čerpadla vzduch/vzduch, tedy klasické klimatizace. Zařízení je navíc doplněno o hydrobox, který převádí teplo do topné vody. Nevýhodou je závislost topného faktoru COP na teplotě vzduchu. Tato zařízení efektivně pracují do –15 °C. Při nižších teplotách je v hydroboxu instalován malý elektrokotel, který pomáhá tepelnému čerpadlu dosáhnout požadované teploty vody. Momentálně je tento způsob vytápění budov považován spolu s kondenzačními plynovými kotly za nejekonomičtější na poli teplovodního vytápění (Wikipedia).

Splitové tepelné čerpadlo vzduch - voda

Voda – voda: Zdrojem tepla je v tomto případě voda, nejčastěji ze studny na vlastním pozemku. Zákonem je vyloučeno používat např. vodu z řeky či rybníka. Dále je třeba mít dvě studny – čerpací a vsakovací. Voda se převádí z jedné studny do druhé přes výparník. Tento způsob se u nás v podstatě nepoužívá vzhledem k jeho náročnosti na podmínky a údržbu. Může dojít k vyčerpání studny (Wikipedia).

Země – voda: Teplo je ze země do vody předáváno obíhající nemrznoucí kapalinou o nízké teplotě varu. Ta v plynném stavu sbírá teplo v potrubí uloženém do vrtu nebo do kolektoru pod povrchem země. V okruhu je zařazen kompresor pro dosažení požadované vysoké teploty. Cyklus probíhá tak, že např. v zemním kolektoru (stovky metrů dlouhé plastové trubce) teče velmi chladná nemrznoucí kapalina, která se průchodem zemí ohřívá (v nezámrzné hloubce je stálá teplota cca 4 °C). Ta pak putuje do prvního výměníku, kde předá teplotu plynnému médiu v okruhu kompresoru, kde se plyn stlačí, tím se výrazně zahřeje a ve druhém výměníku předá topné vodě zemní tepelný přírůstek. Wikipedie uvádí, že na 1 kW výkonu tohoto tepelného čerpadla potřebujeme cca 30 m2 pozemku. Cena je pak ca 130 tis. Kč za topný výkon od cca 7 kW.

Tepelné čerpadlo země - voda se solárními kolektory. 1 - kompaktní tepelné čerpadlo země/voda, 2 - podlahové topení, 3 - sluneční kolektory, 4 - zemní tepelná sonda, 5 - čerpací stanice

Rozdělení TČ podle teploty výstupní vody

Výstupní médium, do kterého tepelné čerpadlo přečerpává energii, je teplá až horká voda. Teplota výstupní vody TČ je dalším rozlišujícím kritériem, který musí odpovídat otopné soustavě. Ta může být buď nízkoteplotní (podlahové nebo stropní vytápění), vysokoteplotní (klasické otopné radiátory) nebo něco mezi tím (ohřev vody pro mytí a koupání). Rozlišujeme tyto typy:

  • nízkoteplotní TČ (do 50 °C)
  • středněteplotní TČ (do 60 °C)
  • vysokoteplotní TČ (do 80 °C)

Přečtěte si také:


Autor čerpal z portálu www.tepelka.cz, wikipedie a vlastních poznatků .
Autor: RNDr. Jiří Hejhálek
Foto: Archiv firmy