Jak fungují tepelná čerpadla vzduch/voda

Tepelná čerpadla se jako zdroj vytápění u novostaveb i rekonstrukcí využívají stále častěji. Každý rok se jich jenom v České republice nainstaluje několik tisíc. Jedná se o nejúspornější zdroj tepla, u kterého je návratnost i přes vyšší počáteční investice v řádu několika let. Mezi nejrozšířenější typy patří tepelná čerpadla vzduch/voda. Víte, na jakém principu tato zařízení fungují a proč dokáží vytápět i při velkých mrazech?

Tepelná čerpadla vzduch/voda mají v ČR ideální podmínky

Tepelná čerpadla (TČ) vzduch/voda odebírají energii ze vzduchu, a tu následně využívají pro ohřev vody, ať už užitkové, nebo k vytápění. V České republice se používají nejčastěji, protože zde mají ideální podmínky pro efektivní provoz. Průměrná venkovní teplota se během topné sezóny pohybuje kolem 3 °C, což je pro provoz TČ ideální.

Moderní čerpadla však dokáží vytápět i při silných mrazech pod hranicí -20 °C. Zdrojem energie je v tomto případě vzduch, který je mnohem lépe dostupný než energie získávaná ze země či podzemní vody. Také proto je tento typ TČ používanější než čerpadla země/voda s plošným kolektorem nebo voda/voda s vrtem, která jsou efektivnější. Instalace je jednoduchá a rychlá, nevyžaduje náročnější zásahy.

Tepelné čerpadlo funguje jako chladnička, ale obráceně

Základní princip tepelného čerpadla vzduch/voda si nejlépe přiblížíme na příkladu chladničky. Proč je uvnitř nízká teplota? Z vnitřního prostoru se totiž teplo odebírá, proto se pak ohřívá vzduch na zadní strana spotřebiče. V případě TČ dochází naopak k odebírání tepla z okolního vzduchu, které se prostřednictvím chladiva používá při vytápění rodinných domů nebo při ohřevu užitkové vody.

Činnost tepelného čerpadla vzduch/voda ve 3 krocích

Možná si nyní říkáte, jak je možné, že tepelná čerpadla fungují pro ohřev vody i v případě, kdy je venkovní teplota mnohem nižší než teplota vody k ohřívání. V tepelných čerpadlech se totiž používají chladiva, která se při styku s okolním prostředím odpařují, a tak z něj získávají energii. Činnost tepelného čerpadla vzduch/voda tak můžeme rozepsat do následujících 3 kroků:

1. Vypařování

Přes výparník tepelného čerpadla proudí pomocí výkonných ventilátorů venkovní vzduch. Chladivo v kapalné podobě přijímá energii přes výparník a jeho teplota se postupně zvyšuje. S nárůstem teploty chladiva dochází k jeho odpařování a přechodu do fáze plynné.

2. Komprese a kondenzace

Ve fázi, kdy je chladivo v plynné formě, ale je ještě studené, se za pomocí kompresoru stlačuje. Díky tomu se zvýší jeho tlak a s tím i teplota. Chladivo pak vystupuje ven z kompresoru, nyní už jako velmi horký plyn. Ten následně vstupuje do kondenzátoru. Zde svou získanou tepelnou energii předá do topné soustavy. Z kondenzátoru pak vystupuje, už ale není horké a plynné, ale teplé a kapalné. Právě v této fázi dochází k ohřevu voda na teplotu dle potřeby uživatele.

3. Snížení tlaku

Teplé kapalné chladivo je stále stlačené, proto musí být přes potrubí dovedeno k expanznímu ventilu, který jeho tlak sníží. Tím se opět ochladí a celý cyklus může probíhat stále dokola. Tepelné čerpadlo vzduch/voda tak má uzavřený okruh, ve kterém dochází k neustálému ochlazování a oteplování chladiva, které se využívá pro ohřev vody.

Tepelná čerpadla vytápí i při velmi nízkých teplotách

Namístě je také otázka, při jak nízkých teplotách je tepelné čerpadlo schopné efektivně pracovat. Samozřejmě platí, že čím nižší venkovní teplota, tím musí TČ pracovat intenzivněji. Zejména u levnějších méně kvalitních čerpadel bývá účinnost při silných mrazech velmi nízká. Pokud se ale rozhodnete pro pořízení TČ vzduch/voda od renomovaného výrobce, budete mít doma teplo třeba i při venkovní teplotě -20 °C. Spolehnout se můžete například na tepelná čerpadla ENBRA, která u nás mají mnohaletou tradici. Vždy ale musíte počítat s tím, že při takto nízkých teplotách účinnost čerpadla výrazně klesá.

Tepelná čerpadla ENBRA i-HWAK vytápí už od -20 °C.

Jak je vůbec možné ohřívat chladivo vzduchem o teplotách pod bodem mrazu? Vše závisí na chladivu, které musí být ve výparníku vždy chladnější než venkovní vzduch. Pokud má chladivo například teplotu -15 °C a venkovní teplota je -10 °C, o pár stupňů teplejších vzduchem jej můžeme ohřát.

Tepelná čerpadla MONOBLOK a SPLIT

Tepelná čerpadla vzduch/voda můžete podle typu konstrukce rozdělit ještě na dva druhy – SPLIT a MONOBLOK. TČ MONOBLOK mají okruh pro chladivo uzavřený a jako celek se nachází ve venkovní jednotce. Ta je s vnitřní částí propojena potrubím s vodou k ohřevu. Oproti tomu má typ SPLIT chladivové potrubí jak ve venkovní, tak vnitřní části tepelného čerpadla.

První typ se snadněji instaluji, měl by se však plnit speciální nemrznoucí směsí. U typu čerpadel SPLIT zamrznutí nehrozí, ale za to musí montáž provést profesionální chlaďařská firma. Chladicí okruh se totiž instaluje a plní chladivem až v místě instalace.

Je na vás, pro jaký typ TČ se rozhodnete. Zmiňovaný český dodavatel ENBRA nabízí jak čerpadla typu MONOBLOK, tak SPLIT. Pokud chcete, aby vám čerpadlo fungovalo i při silných mrazech, vsaďte na renomované výrobce.