Princip a funkce tepelných čerpadel

 Tepelné čerpadlo je stroj, který pracuje na principu chladícího zařízení (jako např. chladnička). Tepelné čerpadlo odebírá teplo z jednoho prostředí (voda, horninové prostředí, ovzduší) a do jiného prostředí jej zase předává (např. otopný systém).
Pro provoz tepelného čerpadla nutná elektrická energie - provoz kompresoru a oběhového čerpadla otopného systému.

Tepelné čerpadlo má čtyři základní části:

- výparník
- kompresor
- kondenzátor
- expanzní ventil

 

 Teplo získané z vnějšího prostředí je přes výparník předáváno pracovní látce (chladící kapalina). Získáním tepla z vnějšího prostředí přechází pracovní látka ze skupenství kapalného do skupenství plynného. Pracovní látka v plynném skupenství je nasáta kompresorem a stlačena na vyšší tlak, čímž dále stoupne její teplota. Páry pracovního média jsou dále odváděny do kondenzátoru, kde předávají své teplo do vody, která se používá pro vytápění nebo ohřev TUV. Ochlazená pracovní látka prochází přes expanzní ventil, kde dochází ke snížení tlaku a pracovní látka opět přechází do kapalného skupenství.
Kapalná pracovní látka vstupuje opět do výparníku, čímž je cyklus ukončen. Celý cyklus se znovu a znovu opakuje.

Druhy Tepelných čerpadel

 Tepelná čerpadla se v zásadě rozdělují podle zdrojů nízkopotenciálního tepla, kterými jak už bylo zmíněno je voda, horninové prostředí a ovzduší. Tak se rozdělují druhy tepelných čerpadel:

- voda-voda
- země-voda
- vzduch-voda

Tepelné čerpadlo voda-voda

 Primárním zdrojem tepla je povrchová nebo podzemní voda. Většinou se využívá podzemní voda, povrchovou vodu lze vužívat např. z větších vodních nádrží.
 Při využívání podzemní vody je nutné zhotovit jímací a zasakovací vrt. Podzemní voda má po celý rok zhruba stálou teplotu, většinou kolem 10-12°C. Z jímacího vrtu je voda čerpána do výparníku TČ kde dojde ke snížení teploty podzemní vody asi o 4°C, takto ochlazená voda je zasakovacím vrtem vracena zpět do horninového prostředí.
 Pro použití tohoto typu je důležité předem zhodnotit, zda kolektorské vlastnosti hornin na lokalitě jsou vhodné pro odběr potřebného množství podzemní vody a také zda chemické složení podzemní vody pro provoz tohoto typu TČ vhodné. O vhodnosti použití tohoto typu TČ musí rozhodnout hydrogeolog. Rovněž zhotovení obou vrtů (jímacího i zasakovacího) musí být navrženo a řízeno autorizovaným hydrogeologem, jejich vzdálenost, hloubka a způsob provedení vrtů jsou důležitými předpoklady pro úspěšný a bezproblémový provoz tepelného čerpadla.
 Po zhotovení obou vrtů je důležité ověřit vydatnost jímacího vrtu čerpací zkouškou (min. 7 dní dlouhou) a schopnost vsakovacího vrtu zasáknout potřebné množství vody vsakovací zkouškou.

 

Tepelné čerpadlo země-voda

 Tento typ TČ využívá nízkopotencionálního zdroje tepla horninového prostředí ve svrchní části zemské kůry. Primární zdroje, kterými se teplo ze svrchní části zemské kůry jsou buď vertikální kolektory (vrty) do hloubky 70 -120 m, nebo horizontální kolektory uložené v hloubce 1,5 - 2 m pod terénem.
 Vertikální nebo horizontální kolektory jsou osazeny polyetylenovými (PE) trubkami ve kterých proudí teplosměnné médium - nemrznoucí kapalina. Toto médium obíhá v osazených PE trubkách. Při průchodem v zemi je toto médium ohříváno - získává tepelnou energii ze zemské kůry na kontaktu s horninovým prostředím. Ve výměníku TČ je je tepelná energie médiu odebírána a ochlazené médium se opět ohřívá při průtoku v zemi.
 Horizontální kolektory lze zhotovit jen tam, kde je větší rozloha pozemku.

 

Tepelné čerpadlo vzduch-voda

 Tepelná čerpadla tohoto typu získávají energii z okolního vzduchu, tuto energii pak předávají do otopného systému. TČ odebírá teplo vzduchu i pokud je telota nižší než bod mrazu. Při venkovní od -5 °C do 7 °C se vytváří na výparníku z vlhkosti vzduchu námraza. Námraza se obvykle odstraňuje reverzním chodem TČ, elektrickým ohřevem odparníku nebo při teplotě +1 až +7 °C chodem ventilátoru. Při teplotách nižších než -5 °C k vytváření námrazy nedochází, protože vzduch je suchý.  Výhodou tohoto typu je že není třeba budovat zemní kolektory, nevýhodou pak, nižší účinnost zvláště pak v zimním období a hlučnost, která se dá snížit izolací. Toto čerpadlo se na rozdíl od předešlých typů téměř výhradně umísťuje vně domu. Čerpadla typu vzduch - voda mohou pracovat až do venkovní teploty -20°C.