Jak funguje tepelné čerpadlo

Nejčastějším typem je kompresorové tepelné čerpadlo. Pracuje na principu obráceného Carnotova cyklu (užívá se u tepelných motorů.). Tepelné čerpadlo získává primární (přírodní) teplo z okolního prostředí, nejčastěji prostřednictvím kapaliny – nemrznoucí směsi, tou je většinou denaturovaný líh, která proudí v trubkách zakopaných v zemi a získává teplo z okolí. Kapalina ohřátá „přírodním teplem“ se odvádí do výparníku tepelného čerpadla, kde se nízkopotenciální teplo předá chladivu kolujícímu uvnitř zařízení. Takto fungují systémy, kdy se tepelná energie obsažená v zemi přenáší do domu. Tedy tepelná čerpadla typu Zěmě/Voda

Tepelná čerpadla typu Vzduch/Voda pracují obdobně. Z venkovního vzduchu, který prochází výparníkem čerpadlo odnímá teplotu a předává do chladiva. To funguje i při velmi nízkých teplotách vzduchu. Většina výrobců uvádí cca -25 C°

Chladivo přechází do výparníku, kde se vypaří a vzniklý plyn je nasán kompresorem. Kompresor tepelného čerpadla plyn prudce stlačí a díky fyzikálnímu principu komprese, kdy při vyšším tlaku stoupá teplota, jako teplotní výtah „vynese“ ono nízkopotenciální teplo na vyšší teplotní hladinu. To může být až 80 °C.

Kompresorem zahřáté chladivo putuje do kondenzátoru, zde předá teplo do topného okruhu. Topné vody k vytápění celého domu, nebo ohřevu vody v bojleru, nebo třeba  bazénu.

Plynné chladivo změní svoje skupenství na kapalné. Z kondenzátoru putuje kapalné chladivo přes expanzní ventil, kde se prudce ochladí, zpět do výparníku kde se opět ohřeje.

Tento cyklus se neustále opakuje

V praxi se také můžete setkat s označením primární a sekundární okruh. Primární okruh je v podstatě ta část tepelného čerpadla, která „sbírá teplo z okolí“, sekundární okruh pak představuje topný systém.

Jednou z charakteristik práce tepelného čerpadla je topný faktor. Ten ukazuje účinnost tepelného čerpadla poměrem vyrobeného tepla k spotřebované energii. Při výběru tepelného čerpadla je vždy nutné dívat se, k jaké okolní teplotě se výrobcem uvedený topný faktor vztahuje.

Část tepelného čerpadla, do které se přivádí nízkopotenciální teplo z okolního prostředí (země, vzduchu, vody) se označuje jako primární okruh. Část, ze které se odvádí teplo pro vytápění se označuje jako sekundární okruh.

Je to látka, která přenáší teplo – voda, vzduch. U tepelných čerpadel země/voda je to nemrznoucí směs kolující v kolektorech.

Nemrznoucí směs je náplň plošných zemních kolektorů nebo kolektorů ve vrtu. Jedná se o směs vody s látkou zabraňující zamrzání na bázi etylalkoholu. Jiné nemrznoucí směsi se používají ve slunečních kolektorech, otopných soustavách, automobilech apod.

Tepelný výměník, v kterém je nízkopotenciální teplo z okolního prostředí předáno chladivu, které změní své skupenství.

Je látka, která má velmi nízký bod varu. Ve výparníku tepelného čerpadla přijme teplo od primárního média - teplonosné látky, zvýší se jeho teplota a změní se v plyn. V tepelných čerpadlech se používají ekologická chladiva, která nepoškozují ozónovou vrstvu. V podstatě se dá říci, že podobné látky naleznete v klimatizačních systémech.

Kompresor je nezbytnou částí čerpadla. Zde jsou páry chladiva stlačovány a díky tomu se dále zvýší teplota. Ta je použitá pro předání do dalšího média a zajišťuje tak přísun tepla pro Vaše bydlení. V tepelných čerpadlech se používají jak pístové kompresory, tak rotační (scroll) kompresory.

Tepelný výměník, ve kterém se předá teplo ohřátého chladiva vodě v topném okruhu.

Expanzní ventil je součást tepelného čerpadla. Po předání tepla v kondenzátoru prochází chladivo expanzním ventilem, kde se dále ochladí a je schopné přijmout opět teplo z okolí. Je to nutná součást sestavy tepelného čerpadla, která umožňuje správnou funkci.