Tepelné čerpadlo využívá elektrickou energii k přenosu tepla z prostředí s nižší teplotou do teplejšího. V zimě odebírá teplo ze vzduchu, půdy nebo vody a vytápí budovu.

Jak tepelné čerpadlo pracuje

Čerpadlem cirkuluje v uzavřeném okruhu chladivo, které kompresor nejprve stlačí a zvýší tak jeho tlak i teplotu. Horké plynné chladivo pak předá teplo v kondenzátoru a zkondenzuje.

Kapalné chladivo projde expanzním ventilem do venkovního výparníku, kde po poklesu tlaku odpaří a ochladí. Znovu pohltí teplo z okolí a cyklus se opakuje.

Princip vychází z chladicího cyklu, který v roce 1876 vynalezl Carl von Linde. Stejný mechanismus využívají chladničky a klimatizace. V létě může čerpadlo pracovat opačně a odvádět teplo z interiéru.

Topný faktor a vliv počasí

Účinnost čerpadla udává topný faktor, tedy poměr vyrobeného tepla a spotřebované energie. Obvyklá hodnota je 2,5 až 5. Jde o teoretický údaj.

Mimo doporučené pracovní teploty topný faktor klesá. Účinnost omezují mrazy od −15 °C do −28 °C i teploty nad 45 °C, přičemž rozmezí závisí na chladivu a typu kompresoru.

Druhy tepelných čerpadel

Čerpadlo vzduch/voda odebírá teplo z venkovního vzduchu a výměník ho převádí do topné vody. Nejběžnější typ používaný v ČR.

Čerpadlo země/voda získává teplo horizontálním kolektorem nebo vertikálním vrtem. Na 1 kW výkonu je zapotřebí zhruba 12 m vrtu.

Čerpadlo voda/voda získává teplo z vody, nejčastěji ze dvou studní, čerpací a vsakovací. V Česku se vzhledem k omezující legislativě v podstatě nepoužívá.

Systém vzduch/vzduch funguje především jako klimatizace, která v zimě pracuje obráceně. Jednotka nevyžaduje teplovodní soustavu.

Vytápění a ohřev TUV

Podlahové vytápění vystačí se spádem 35/30 °C, běžné radiátory potřebují 60/50 °C. Zvýšení teploty vody v soustavě o 10 °C zvýší spotřebu elektřiny i cenu tepla přibližně o 25 až 30 %.

Tepelné čerpadlo zajišťuje ohřev teplé užitkové vody po celý rok, přičemž se voda obvykle ukládá do bojleru nebo akumulační nádrže. Teplota ohřáté teplé užitkové vody může být 40 – 70 stupňů, podle typu tepelného čerpadla.

Pro představu samotný dohřev 250 l. TUV v akumulační nádobě z 30 na 55 stupňů trvá v zimě, kdy je venkovní teplota kolem 0, tepelnému čerpadlu cca 45 minut a spotřebuje 2-3 kWh. Stejný ohřev topnou spirálou, která je v podstatě “odporový drát”, trvá 2 hodiny, ovšem vezme si cca 7,5 kWh.

Tepelné čerpadlo lze propojit s fotovoltaickou elektrárnou, která část elektřiny pro jeho provoz vyrobí přímo na místě a velmi významně sníží množství energie odebírané ze sítě.