Úsporné alternatívy vykurovania domu sú dnes už na dosah ruky. Ak však nad takýmto niečím uvažujete, bezpochyby ste natrafili na tepelné čerpadlo a pojem kúrenie tepelným čerpadlom. To je čím ďalej tým viac obľúbeným riešením v domácnostiach z hľadiska ohrevu vody, vykurovania a v niektorých prípadoch aj chladenia. Sú schopné zabezpečiť vykurovanie a chladenie dva až štyrikrát efektívnejšie. V priebehu času tento spôsob kúrenia šetrí na účtoch za energie a zároveň zlepšuje pohodlie a hodnotu vášho domu či iného objektu. Pred investíciou do tepelného čerpadla je dobré pochopiť jeho výhody a nevýhody.
Tepelné čerpadlo je ekologický vykurovací systém, ktorý využíva účinnú technológiu na využitie energie z nášho prostredia. Životné prostredie ponúka nevyčerpateľné zdroje energie, ktoré môže vykurovací systém s tepelným čerpadlom využívať. Zjednodušene možno povedať, že tepelné čerpadlá čerpajú energiu z okolitého vzduchu, zeme alebo podzemnej vody a získané teplo využívajú na vykurovanie obytných priestorov a ohrev vody. Využitím energie z prostredia dokáže tepelné čerpadlo jednoducho a efektívne dosiahnuť vysokú úroveň tepelnej pohody v domácnosti.
Ako funguje tepelné čerpadlo?
Spôsob fungovania tepelného čerpadla možno prirovnať k princípu fungovania chladničky - s tým rozdielom, že sa pri ňom nevyrába chlad, ale teplo. Proces premeny tepla z prostredia na využiteľnú vykurovaciu energiu prebieha v štyroch krokoch v uzavretom cykle:
-
Odparovanie:
V takzvanom výparníku sa teplo z prostredia odovzdáva do okruhu tepelného čerpadla. Chladivo v kvapalnom stave absorbuje tepelnú energiu z prostredia, čo spôsobuje jeho odparovanie a premenu na plynné skupenstvo. -
Kompresia:
V kompresore, poháňanom elektrickým prúdom, sa plynné chladivo stláča. Tým sa výrazne zvyšuje jeho tlak a teplota. -
Skvapalňovanie:
V treťom kroku, v takzvanom kondenzátore, odovzdáva stlačené, zohriate chladivo svoje teplo vykurovaciemu okruhu. Tým sa ochladzuje a stáva sa opäť kvapalným. Teplo sa potom ukladá do zásobníka teplej vody a akumulačného zásobníka. -
Expanzia:
V poslednom kroku sa tlak kvapalného chladiva opäť zníži v expanznom ventile, ktorý ho ďalej ochladzuje až na svoju pôvodnú teplotu. Cyklus tepelného čerpadla sa teraz môže zopakovať.
Kľúčovými komponentmi systému sú kompresor, expanzný ventil, chladivo a spätný ventil, ktoré sú umiestnené vo vnútornej a vonkajšej jednotke. Vonkajšia jednotka obsahuje kompresor, ventilátor a špirálu kondenzátora, zatiaľ čo vnútorná jednotka obsahuje špirálu výparníka a dúchadlo.
Typy tepelných čerpadiel
Tepelné čerpadlá sa delia podľa zdroja energie, z ktorého získavajú teplo:
Tepelné čerpadlá vzduch-voda
Tieto systémy získavajú teplo z vonkajšieho vzduchu. Sú najbežnejším typom a nevyžadujú rozsiahle stavebné úpravy. Fungujú tak, že ventilátor nasáva okolitý vzduch, ktorý prechádza cez výmenník tepla, kde sa v okruhu tepelného čerpadla mení na tepelnú energiu prostredníctvom uvedeného cyklu. Teplota vzduchu však nie je konštantná a mení sa v závislosti od ročného obdobia, čo systém musí kompenzovať.
Na trhu existujú dva hlavné typy: monoblok (vyrobený a zostavený ako jeden celok v továrni) a split (komponenty chladiaceho systému sú rozdelené medzi vonkajšiu a vnútornú jednotku).
Tepelné čerpadlá zem-voda
Využívajú tepelnú energiu uloženú v zemi, ktorá má relatívne konštantnú teplotu počas celého roka. Zdrojom tepla sú zemné sondy (vrty) alebo zemné kolektory. Zemný plošný kolektor funguje ako akumulátor tepla, ktorý získava teplo zo slnka a ukladá ho v pôde. Vyžaduje približne 1,5 až 2-násobok plochy obytnej časti domu a na mieste inštalácie nie je možné kopať hlbšie základy. Zemný vrt využíva hlbinné teplo, pričom hĺbka vrtu je zvyčajne medzi 80 a 130 metrami.
Tepelné čerpadlá voda-voda
Tieto systémy využívajú tepelnú energiu podzemnej vody. Vyžadujú dve studne: odberovú na čerpanie vody a vsakovaciu na jej vrátenie späť do zeme. Podzemná voda má konštantne vysokú teplotu, čo umožňuje spoľahlivú prevádzku aj v zime.
Benefity vykurovania tepelným čerpadlom
Kúrenie tepelným čerpadlom prináša rad výhod:
Celoročný komfort
Systém zabezpečuje stabilnú teplotu počas celého roka. Dvojitá prevádzka (kúrenie/chladenie) pokrýva potreby vykurovania v zime a príjemného chladenia v lete, pričom znižuje potrebu viacerých samostatných zariadení.
Bezpečnosť a ekologickosť
Na rozdiel od spaľovacích zdrojov nehrozí riziko úniku zemného plynu ani prítomnosť plameňa. Elektrické tepelné čerpadlá patria medzi najbezpečnejšie typy vykurovacích zariadení. Zároveň prinášajú nižšie emisie z fosílnych palív a neprodukujú spaliny, čím prispievajú k zníženiu emisií CO₂.
Úspora v prevádzke
Čerpadlá primárne presúvajú teplo, nie vyrábajú spaľovaním. Preto dokážu dodať približne 3-4 jednotky tepla na 1 jednotku elektriny. V dlhodobom horizonte to znamená nižšie účty za energie. Úspory podporí kvalitná izolácia, rozumné teplotné nastavenia a vhodná distribúcia tepla (napr. podlahové kúrenie).
V porovnaní s elektrickým kotlom môžu byť prevádzkové náklady až 3-4× nižšie. Pri porovnaní s plynovým kondenzačným kotlom môže tepelné čerpadlo priniesť prevádzkovú úsporu približne 50 %.
Stabilné teploty a menej výkyvov
Čerpadlá pracujú v dlhších, plynulejších cykloch, čo zabezpečuje rovnomernejšie rozloženie tepla a zabraňuje vzniku „horúcich“ či „studených“ miest.
Možnosť kombinácie s obnoviteľnými zdrojmi
Systém sa dá ľahko skombinovať s fotovoltikou, čím ďalej znižujete účty a zvyšujete energetickú nezávislosť. Dobrou praxou je aj prepojenie s rekuperáciou.
Zónovanie a presná regulácia
Moderné regulácie umožňujú zónové riadenie, nastavenie teploty podľa využitia miestností a diaľkové ovládanie cez aplikáciu.
Lepšia vnútorná klíma
Dlhšie cykly môžu stabilizovať vlhkosť a mnohé riešenia umožňujú filtráciu vzduchu, čo prispieva k príjemnejšiemu prostrediu.
Nevýhody tepelného čerpadla
Pri zvažovaní inštalácie tepelného čerpadla je dôležité poznať aj jeho potenciálne nevýhody:
Vyššie vstupné náklady
Tepelné čerpadlo má vyššiu počiatočnú cenu než niektoré tradičné riešenia. Pri rozhodovaní je však dôležité pozerať sa na celkové náklady vlastníctva (obstaranie + prevádzka + údržba).
Výkon v mrazoch a záložné teleso
Čím je vonku chladnejšie, tým náročnejšie je odoberať teplo zo vzduchu. Preto majú systémy často záložné elektrické vykurovacie teleso, ktoré pri silných mrazoch pomáha udržať komfort, no dočasne zvyšuje spotrebu elektriny. Moderné modely pre chladné podnebie sú však stále účinnejšie.
Odmrazovanie vonkajšej jednotky
Pri teplotách pod bodom mrazu sa na výmenníku môže tvoriť ľad. Systém na krátky čas prejde do režimu odmrazovania, počas ktorého sa do interiéru dočasne nedodáva teplo a spotreba môže krátko stúpnuť. Ide o štandardné správanie, ktorého vplyv sa dá znížiť správnym nastavením a údržbou.
Prievan a komfort pri výduchoch
Chladnejší výfukový vzduch môže v bezprostrednej blízkosti výduchov pôsobiť prievanovo. Praktické riešenie spočíva v správnom nasmerovaní lamiel a umiestnení jednotiek.
Hlučnosť a umiestnenie jednotiek
V chladnom počasí sa ventilátor a kompresor spúšťajú častejšie, čo môže zvýšiť prevádzkový hluk. Pomôže výber tichého modelu a zodpovedné umiestnenie vonkajšej jednotky.
Životnosť a plánovanie návratnosti
Tepelné čerpadlá si zvyčajne udržia plnú funkčnosť približne 10-15 rokov. Pri výpočte návratnosti je potrebné zohľadniť aj plánovaný servis a budúcu výmenu.
Tepelné čerpadlo v bytových domoch
Tepelné čerpadlá sa čoraz častejšie využívajú aj v bytových domoch, a to nielen pri novostavbách, ale aj pri rekonštrukcii starších systémov. Aj keď sa pri nich často uvádza výkonové číslo (COP) okolo 3,5, reálna prevádzka v bytových domoch môže byť menej efektívna. Pri nezateplených domoch znižuje efektivitu vysoká teplota vykurovacej vody, zatiaľ čo pri zateplených domoch zohráva významnú úlohu efektivita prípravy teplej vody. V oboch prípadoch sa ročné výkonové číslo môže pohybovať tesne nad hodnotou 2,5, čo je minimálna hodnota definovaná EÚ pre úsporu primárnej energie. Je dôležité si uvedomiť, že nesprávne navrhnutá sústava bude mať negatívny vplyv na prevádzkové náklady, preto je návrh vykurovacej sústavy nevyhnutné zveriť odborníkovi.
Pasívne chladenie je možné pri tepelných čerpadlách typu voda-voda a zem-voda, kde sa využíva nízka teplota zeme alebo podzemnej vody bez aktívneho zapojenia kompresora. Aktívne chladenie je možné u všetkých typov a funguje podobne ako klimatizácia s aktívnym zapojením kompresora.
Vplyv nízkych teplôt na efektivitu tepelných čerpadiel je zrejmý, keďže s klesajúcimi vonkajšími teplotami sa znižuje aj koeficient výkonnosti (COP). V zimnom období môžu tepelné čerpadlá vzduch-voda potrebovať odmrazovanie výparníka. V lete sa naopak COP zvyšuje, pretože vyššie vonkajšie teploty umožňujú efektívnejšie fungovanie.
Pri výbere vhodného systému je dôležité zvážiť:
- Typ tepelného čerpadla
- Výkon tepelného čerpadla zodpovedajúci tepelným stratám budovy
- Účinnosť (COP a SCOP)
- Možnosť chladenia
- Dostupnosť inštalačného priestoru
- Náklady na inštaláciu a prevádzku
- Kompatibilitu s existujúcim systémom
Jak funguje tepelné čerpadlo? Vysvětlíme jednoduše a jasně!
tags: #vykurovanie #tepelnym #cerpadlom #v #bytovych #domoch