Jak funguje tepelné čerpadlo vzduch/voda?

V naprosté většině krajů naší země se bez pořádného vytápění neobejde. Bohužel ne vždy je možné dům napojit na centrální vytápění, což vede k nutnosti hledat jiné způsoby vytápění.

Zejména vzduchové vytápění umožňuje vyřešit problém vytápění obytných nebo průmyslových prostor. Tento systém je masivní ventilátor s vestavěným ohřívačem, který odebírá vzduch z ulice, ohřívá ho a dodává do místnosti. Nevýhodou ohřívačů vzduchu je jejich vysoká spotřeba energie, protože vytápění se provádí buď elektrickými topnými tělesy nebo pomocí ohřívačů vody.

Moderní vzduchová tepelná čerpadla integrovaná do ventilační jednotky dokážou snížit spotřebu energie na minimum bez ztráty účinnosti. Ohřívače vzduch-vzduch totiž využívají principu rekuperace tepla, ohřívají přiváděný vzduch teplem, které se nashromáždilo v odcházejícím proudu vzduchu. Spotřeba elektřiny se tak sníží téměř na nulu, což vám umožní vytápět dům s minimálními náklady. Dále si povíme podrobněji, jak jsou navrženy přívodní a odsávací větrací jednotky s kompresí par a tradiční rekuperací.

Princip činnosti čerpadel vzduch-vzduch

Čerpadla vzduch-vzduch fungují na podobném principu jako klimatizace, s tím rozdílem, že klimatizace fungují na chlazení vzduchu a topidla na ohřívání vzduchu. Nízkopotenciální energie vzduchu v místnosti je zároveň využívána k ohřevu příchozího proudu, což umožňuje několikanásobně snížit spotřebu energie ve srovnání s topidly využívajícími elektřinu nebo vodu.

Podívejme se na princip fungování na příkladu instalace s freonovými prvky:

• I při teplotách pod nulou obsahuje vzduch určité teplo, které lze za určitých podmínek získat. Většina modelů čerpadel je schopna přeměňovat teplo při teplotách až -15 °C. Některá čerpadla jsou schopna provozu při -25°C, ale převodní koeficient bude roven jednotce.
• Vnitřním okruhem čerpadla cirkuluje chladivo, které ve správný okamžik pomocí výparníku přechází z kapalného do plynného skupenství. Když se freon stane plynem, absorbuje teplo, které je v určitém množství obsaženo ve vzduchu i při nízkých teplotách.
• Po získání tepla vstupuje freon do kompresoru, kde pod tlakem opět nabývá kapalného stavu. Právě v tomto okamžiku se freon zahřívá a uvolňuje teplo, jehož množství závisí na teplotě vzduchu. V kondenzátoru dochází k akumulaci tepla. Kompresor je obvykle vyroben ve tvaru spirály, což usnadňuje spouštění v chladných obdobích.
• Kondenzátor je umístěn ve vnitřní jednotce, instalované přímo v místnosti. Právě v kondenzátoru se díky příchodu ohřátého freonu akumuluje teplo. Vnitřní jednotka funguje jako tepelný výměník, ve kterém je příchozí proud ohříván a poté distribuován po celé budově.

Energetická účinnost tepelných čerpadel vzduch-vzduch přímo závisí na teplotě nekvalitního zdroje tepla. To znamená, že čím tepleji je venku, tím více tepla zařízení absorbuje. Většina modelů zcela ztrácí schopnost absorbovat teplo při teplotě -20°C. Proto je v některých případech systém vybaven přídavnými ohřívači – elektrickými nebo vodními. V každém případě je spotřeba elektřiny HP přibližně 3x nižší než u zařízení fungujících výhradně na elektřinu nebo vodu.

Podle způsobu rozmístění tepelná čerpadla připomínají standardní split systémy. TN se skládá ze dvou bloků, z nichž jeden je namontován venku a druhý uvnitř (na stěnu nebo strop). Ovládání se provádí na dálku.

Rozdíl mezi tepelným čerpadlem a klimatizací

Konstrukčně je klimatizace podobná tepelnému čerpadlu. Obě zařízení například používají ke změně teploty freon. Kromě toho HP i klimatizace obsahují ve svém provedení kompresor, výparník a kondenzátor. Tím však podobnosti končí. Podívejme se blíže na rozdíly:

1. Hlavním rozdílem je výkon. Účelem tepelného čerpadla je vytápět místnost. Stejně jako klimatizace může tepelné čerpadlo zajistit chlazení, ale s menší účinností. Toto tvrzení platí i v opačném směru – klimatizace dokáže ohřát vzduch na teplotu minimálně -5°C, ale účinnost bude nízká.
2. Úspora energie. Tepelné čerpadlo spotřebuje v režimu vytápění méně elektřiny než invertorová klimatizace. Tohoto efektu je dosaženo výběrem chladiva, objemem jeho náplně a zvětšenou velikostí výparníku. Průměrná spotřeba energie TČ je 1 kW na 3-4 kW tepla.
3. Rozsah použití. Klimatizace slouží k chlazení nebo vytápění za předpokladu, že venkovní teplota neklesne pod -5°C. Tepelná čerpadla se zase používají při venkovních teplotách do -25 °C.

Tepelná čerpadla vzduch-vzduch jsou konvenčně klasifikována jako zdroje obnovitelné energie, protože umožňují extrahovat teplo přímo ze zemské atmosféry s využitím minima energie. Dlouholeté zkušenosti s používáním takových systémů prokázaly jejich vysokou energetickou účinnost a rychlou soběstačnost.

Jak vybrat tepelné čerpadlo vzduch-vzduch

Trh nabízí několik typů TN. Každý z modelů má navíc určitý soubor vlastností, které ovlivňují možnosti použití. Při výběru zařízení je třeba věnovat pozornost následujícím parametrům:

• Výkon tepelného čerpadla.
• Společnost výrobce.
• Cena jak samotného zařízení, tak jeho instalace.

Důležitá je přítomnost dalších funkcí. Některé modely například umí nejen ohřívat, ale i chladit vzduch. V chladných oblastech je vhodnější používat zařízení s vestavěnými elektrickými nebo vodními ohřívači.

Zjednodušeně řečeno, vlastnosti zařízení musí odpovídat provozním parametrům objektu, ve kterém bude instalace prováděna. Při výběru čerpadla je proto nutné poradit se s odborníky.

Výhody a nevýhody čerpadel vzduch-vzduch

Aby si odborníci udělali objektivní obrázek o výhodách a nevýhodách jakéhokoli zařízení, studují recenze od skutečných majitelů. To umožňuje dozvědět se nejen o silných stránkách, ale také o nevýhodách, což nelze udělat pouze na základě reklamních prohlášení výrobců. Zde je to, co říkají lidé, kteří používají čerpadla vzduch-vzduch:

1. Instalace VT vám umožní ušetřit značné peníze. Zařízení se zaplatí přibližně za 2 roky. Vzhledem k tomu, že životnost tepelného čerpadla je 30-50 let, jsou výhody zřejmé. Navíc náklady na provoz TČ jsou 3-4x nižší než u elektrických nebo LNG kotlů.
2. Zařízení ke svému provozu nevyžaduje tradiční druhy paliva – uhlí a plyn a spotřebuje mnohem méně elektřiny. Pokud nainstalujete solární panely, nebudete vůbec potřebovat externí zdroje elektřiny.
3. Šetrnost zařízení k životnímu prostředí. Při provozu tepelného čerpadla se neuvolňují žádné škodlivé látky, což může být důležitým faktorem pro ty, kterým záleží na životním prostředí.

Při studiu recenzí od skutečných lidí nevyhnutelně narazíte na negativní recenze, které je potřeba zmínit, aby nebyly zaujaté. Odborníci vybrali nejčastější odkazy na nevýhody TN:

1. Výkon do značné míry závisí na teplotě zdroje tepla. Například freonová čerpadla mohou pracovat při venkovních teplotách až -25 °C. Navíc čím je chladnější, tím je méně účinný.
2. Vysoké náklady jak na samotné zařízení, tak na instalaci. Tato skutečnost je určující v tom, že se tepelná čerpadla dosud nerozšířila.

Je třeba říci, že výše uvedené nevýhody nejsou tak kritické, aby se upustilo od používání vzduch-vzduch HP. Faktem je, že výrobci neustále zlepšují své produkty, zvyšují efektivitu a upravují cenovou politiku. Například moderní modely HP mohou pracovat při nižších teplotách než jejich předchůdci, přestože stojí méně. Proto řada odborníků v oblasti topných systémů doporučuje tepelná čerpadla.

Recenze nejoblíbenějších modelů

Řada tepelných čerpadel vzduch-vzduch se samozřejmě neomezuje pouze na freonové modely využívající principu přenosu tepla pomocí chladiva.

Podívejme se na několik populárních modelů pracujících na principu rekuperace na příkladu výrobců tepelných čerpadel – společnosti SUNDUE.

SDAR-XXX

Vzduchotechnická jednotka určená pro vytápění a klimatizaci. Funguje na principu rekuperace – vzduch nasávaný z ulice se ohřívá teplem odcházejícího proudu.

Přítomnost tepelného čerpadla snižuje zatížení vestavěných topných těles. Produktivita domácích zařízení je od 300 m 3 /hod, průmyslová – až 25 000 m 3 /hod.

SDAR-INV-PL

Deskový přívodní a odvodní rekuperátor s vestavěným tepelným čerpadlem. Ventilátor tlačí vzduch do protiproudého deskového výměníku, kde se vzduch ohřívá teplem nashromážděným v proudu vycházejícím z místnosti. Faktem ale je, že vzduch +20 °C nebude schopen ohřát proud s teplotou -20 °C na pokojové hodnoty. Vezměme si například rekuperátor s účinností 100 %, 20-20 se rovná 0, to je hodnota, kterou získáme za ideálních podmínek, se kterými jsme přišli. Jak víme, moderní HP je schopen pracovat se zápornými teplotami. 0 °C odváděného vzduchu je nízkopotenciální zdroj tepla, díky kterému parokompresní tepelné čerpadlo dohřívá přítok. Zároveň se do ulice uvolňuje vzduch výrazně pod 0 °C

Výše popsané čerpadlo vzduch-vzduch, integrované do zdroje s rekuperátorem, tedy téměř zdvojnásobuje celkovou účinnost instalace.

Instaluje se v obytných, průmyslových a kancelářských budovách. Umožňuje ohřev a chlazení přiváděného vzduchu. Funguje jako topidlo, bez přídavných zdrojů energie, do okolní teploty -10 C. Pokud teplota klesne pod, připojí se vestavěná topidla. V létě může sloužit jako klimatizace. Kapacita od 300 m 3 /hod do 25 000 m 3 /hod.

SDAR-INV-W

Instalace, která funguje na stejném principu jako výše, ale místo deskového výměníku je použit rotační. Díky tomu je návrh poněkud dražší, ale přidává 5% účinnost obnovy.

Používá se pro větrání a vytápění v prostorách jakéhokoli typu – obytných a průmyslových. Může sloužit i jako klimatizace. Objem přiváděného vzduchu je od 500 m 3 /hod do 25 000 m 3 /hod.

SDAR-INV-HM

Odvlhčovací systém fungující na principu dvouúrovňové kondenzace. Provádí se buď ve formě modulů nebo jako jeden monoblok. Odvlhčovače jsou určeny k odstranění vlhkosti ze vzduchu ve specializovaných místnostech – bazény, koupelny, vany. Umožňuje automaticky regulovat vlhkost. Produktivita – až 25 000 m 3 /h.

Závěr

Větrací systémy vybavené tepelnými čerpadly jsou mnohem ekonomičtější než tradiční zařízení, což snižuje náklady na vytápění a klimatizaci.

Vzhledem k tomu, že tato nákladová položka může být poměrně významná, pořízení tepelného čerpadla umožňuje ušetřit značné částky, zejména v případech, kdy se jedná o velké plochy. Proto doporučujeme zvážit nákup rekuperátorů vybavených tepelnými čerpadly vzduch-vzduch.