Čo je tepelné čerpadlo?
Budeme uvažovať o tepelnom čerpadle poháňanom elektrickou energiou – elektromotorom. Tepelné čerpadlo odoberá tepelnú energiu zo svojho okolia a transtormuje ju na použiteľnú tepelnú energiu s vyšším potenciálom. Energie z okolia je bežne 3 až 4 krát viac, ako elektrickej energie spotrebovanej na pohon tepelného čerpadla.
Princíp činnosti tepelného čerpadla
Princíp činnosti tepelného čerpadla v režime vykurovania:
Kompresor poháňaný elektrickou energiou stláča plynné chladivo, ktoré sa stláčaním zahrieva. Chladivo je ohrievané aj stratovým teplom z motora kompresora. Horúce plynné chladivo putuje cez výmenník tepla chladivo/voda, kde odovzdá svoju tepelnú energiu do ohrievanej vody. Chladivo pri tomto odovzdávaní tepelnej energie skondenzuje, preto sa tento výmenník nazýva aj kondenzačný výmenník alebo v skratke kondenzátor. Chladivo ďalej putuje cez expanzný ventil, ktorý nastrekuje stlačené kvapalné chladivo do priestoru s nižším tlakom, kde sa chladivo odparuje. Tým, že sa chladivo odparuje, znižuje svoju teplotu. Bežne ja chladivo nastrekované priamo do výmenníka, ktorý sa nazýa aj výparník. Výparník v ktorom sa odparuje chladivo môže dosahovať veľmi nízke teploty. Chladný výparník pohlcuje teplotu z okolia – ohrieva sa teplom z okolia. Toto je bod v ktorom tepelné čerpadlo dokáže čerpať tepelnú energiu z obnoviteľných zdrojov. Pri tepelných čerpadlách typu vzduch/voda sa môže chladivo ohrievať aj -7 stupňovým vzduchom. Pri tepelnom čerpadle zem/voda chladivo ohrieva 0 stupňová soľanka. V tepelnom čerpadle voda/voda je energia čerpaná z 10 stupňovej podzemnej vody. Takto prehriate plynné chladivo z výparníka je opäť nasávané kompresorom, ktorý sa chladivom dochladzuje. Kompresor stláčaním zahrieva chladivo na vysokú teplotu použiteľnú na ohrev vody.
Vyššie je v skratke uvedené ako funguje tepelné čerpadlo v režime vykurovania. V režime chladenia je cyklus pomocou štvorcestného ventilu presmerované a repelné čerpadlo funguje naopak – chladí.
Srdce tepelného čerpadla
Srdcom každého tepelného čerpadla je kompresor, ktorý stláča chladivo. Chladivo sa stláčaním zahrieva.
Dnes sa najčastejšie používajú v tepelnom čerpadle kompresory:
- rotačný – používaný v menších a lacnejších tepelných čerpadlách
- dvojitý rotačný – je lepšie vyvážený, čo zaručuje jeho dlhšiu životnosť
- Scroll – špirálový kompresor s dlhou životnosťou
Chladivá
Dnes sa používajú chladivá:
R32 Ekologické chladivo s GWP = 675
R290 Propán – prírodné chladivo s GWP = 3