Mnoho ľudí uvažuje nad tepelným čerpadlom ako zdrojom tepla pre svoj dom. Dôvody sú viaceré, často subjektívne, no tepelné čerpadlo sa ukazuje ako výhodné riešenie najmä v oblastiach, kde nie je zavedený plyn – a teda vypadúva možnosť plynového kotla – či pre tých, čo nechcú kúriť a zohrievať vodu iba elektrinou. Tepelné čerpadlo je technológia známa už mnoho rokov, no až teraz, s príchodom nízkoenergetických a pasívnych domov, sa dostala do popredia záujmu. Čo vlastne to tepelné čerpadlo je?
Tepelné čerpadlo: definície a princípy
Tepelné čerpadlo je stroj, ktorý podobne ako solárne panely či veterná elektráreň pracuje s obnoviteľnými zdrojmi a vie vykúriť dom za smiešne peniaze. Oproti solárom, kde je jasné, že energia prichádza zo slnka je fungovanie tepelného čerpadla stále neuveriteľné a neznalý fyzikálnych zákonov ho bude pokladať za zázrak. Pre úplnosť dodajme, že rozoznávame tri základné druhy tepelných čerpadiel – vzduch/voda (teplo sa berie z vonkajšieho vzduchu), zem/voda (teplo sa berie z podzemného vrtu) alebo voda/voda (teplo sa získava z podzemnej vody alebo studne). Ak poškuľujete po tepelnom čerpadle pre váš dom, tak najjednoduchšie to bude s typom vzduch/voda, ktoré sa najviac hodí napríklad na nížinu, kde sú mierne zimy. Jeho výkonnosť totiž závisí najmä od okolitej teploty. Typ zem/voda bude pracovať so stálou teplotou zdroja – hlboko v zemi je teplota konštantná, no myslite na vysoké vstupné náklady, lebo vrt niečo stojí. Voda/voda je veľmi efektívny typ – voda v podzemí tečie a má stálu teplotu, no musíte mať dobrý vrt či studňu, čo sú tiež nemalé náklady.
Fyzika za tepelným čerpadlom
Teplo spontánne „tečie“ z teplejších oblastí do tých studenších. Tepelné čerpadlo zdanlivo nelogicky dokáže absorbovať teplo zo studenšieho prostredia a uvoľnovať ho v teplejšom prostredí. Ako to funguje? Tepelné čerpadlo je vlastne obeh kvapaliny v systéme, ktorý sa vyparuje prí nízkych teplotách. Kým je kvapalina kvapalná, prúdi do studenšieho prostredia, kde sa ohreje (pretože kým je kvapalná, je ešte studenšia než to prostredie). Keď sa ohreje, zmení sa jej skupenstvo z kvapalného na plynné. Plyn sa následne dostáva do teplejšieho prostredia (napr. do domu). Tu sa kompresorom stlačí, pričom dochádza ku zmene skupenstva a plyn opäť skvapalnie. Pri tejto skupenskej zmene sa uvoľňuje veľké teplo a tak môže tepelné čerpadlo pracovať.
Čo má spoločné tepelné čerpadlo a chladnička?
Sú to rodné sestry. Chladnička pracuje vlastne na rovnakom princípe, akurát obrátene. Pre chladničku je studenšie prostredie vo vnútri chladničky, kde sa kvapalina zohrieva a je odvádzaná do tzv. výparníka, kde je kompresorom stlačená a teplo sa odovzdá do okolia. Ak položíte ruku na mriežku, ktorá je za chladničkou, pocítite, že je teplá. Položili ste totižto ruku na výparník.
Kedy princíp tepelného čerpadla vznikol?
História tepelného čerpadla je prekvapivo stará. V 1748 demonštroval William Cullen princíp umelého chladenia, ktorý je v zásade aj princípom tepelného čerpadla. V 1852 lord Kelvin uviedol vedecké princípy, na ktorých tepelné čerpadlo pracuje – 2. termodynamická veta. V rokoch 1855 až 1857 Peter von Rittinger vybudoval prvý systém tepelného čerpadla. Americký vynálezca Robert C. Webber prišiel na myšlienku tepelného čerpadla zem/voda, keď experimentoval s chladením. Náhodou si popálil ruku, keď sa dotkol vonkajšieho potrubia chladiaceho systému. Napojil toto potrubie do systému ohrevu vody a pretože chladič produkoval stále teplo, ohriatu vodu zapojil do špirály. Použil malý ventilátor, ktorý zo špirály vial ohriaty vzduch. Keď zbadal, že tento vynález funguje, vyrobil si tepelné čerpadlo, ktorým ohrieval celý dom. Vytvoril medené potrubie, ktoré zakopal do zeme, cez ktoré hnal freón, ktorý odoberal zo zeme teplo. V pivnici bol freón stlačený, čím odovzdal teplo a ochladený zasa vstúpil do medeného potrubia, aby odobral ďalšie teplo. Toto bolo prvé plne funkčné tepelné čerpadlo.
Dnes sa tepelné čerpadlá pokladajú za najefektívnejšie zdroje tepla, ktoré sú mimoriadne vhodné kvôli ochrane životného prostredia. Nevytvárajú žiadny oxid uhličitý a spotrebujú minimum elektrickej energie na svoj pohon. Ak sa stretnete so skratkou COP v spojitosti s tepelným čerpadlom, práve toto číslo vyjadruje pomer tepla, ktoré sa vytvorí, k množstvu energie, ktoré je potrebné na jeho vytvorenie. Čím je COP (coefficient of performance) vyššie, tým lacnejšiu energiu z tepelného čerpadla dostávate. Ak si však chcete vybrať tepelné čerpadlo pre svoj dom, je prakticky nevyhnutné porozprávať sa s odborníkom. Musíte zobrať do úvahy, aký typ vykurovania v dome používate. Tepelné čerpadlo, podobne ako kondenzačný kotol, najlepšie pracuje, ak neohrieva vykurovaciu vodu na vysokú teplotu. Preto je vhodný systém odovzdania tepla podlahové vykurovanie. Tiež je dôležité, aby bol dom dobre izolovaný a zateplený. Tiež je vhodné do miest s teplejšou klímou – najmä typy vzduch-voda. Nemusíte sa báť, že vám bude zima, pretože tepelné čerpadlo si poradí. No to, čo nezíska zo zdroja, to si „dokúri“ elektrinou, čím sa zvyšujú náklady. Tepelné čerpadlo je však moderná technológia, ktorej ceny sa už dostávajú na takú úroveň, že si ju môže dovoliť mnoho ľudí. Ak sa preň rozhodnete a dobre vám to odborník zráta, neurobíte chybné rozhodnutie.
Zdroje: studujstrojarinu.sk, www.nzgeothermal.org.nz
Mohlo by vás tiež zaujímať:
Ako na to: Postavte si nízkoenergetický dom
Podlahové vykurovanie – výhody, úskalia, odporúčania
