Úvodní stránka - Tepelná čerpadla - Úvod do problematiky

Tepelná čerpadla - Princip funkce

Chladivo, které cirkuluje v uzavřeném okruhu, se odpařuje již při nízkých teplotách. Teplo, které mu dodáme z vnějšího zdroje tepla je ve výparníku předáno a chladivo v kapalném stavu změní své skupenství na plynné. Zdroj tepla, jež může být voda, vzduch, či jiné médium se tímto o ochladí o několik stupňů celsia. V případě použití vrtů či plošného kolektoru a uzavřeného okruhu s pracovním médiem ve formě nemrznoucí směsi se toto ochlazené médium vrací zpět do smyčky, kde ochlazuje okolní prostor(zem). „Ohřáté" plynné chladivo se v kompresoru stlačí, čímž se jeho tlak a teplota několikanásobně zvětší. Takto ohřáté chladivo své teplo získané z primárního zdroje a kompresorem převedené na vyšší potenciál předá topné vodě v kondenzátoru. Předáním tepla dojde ke zkapalnění plynného chladiva a expanzní ventil sníží jeho tlak na původní hodnotu. Tento proces se neustále opakuje. Pro jeho funkčnost je však zapotřebí elektrické energie, která je využita na pohon kompresoru. Samozřejmě, že je také třeba zajistit oběh v primárním a sekundárním okruhu, což zajišťují oběhová čerpadla.

Takto popsaný způsob vytápění ještě téměř nic neříká o tom, kolik tepla vlastně dostáváme. Princip je myslím celkem jednoduchý a každý se s ním setkal v obrácené podobě ve formě ledničky. Zde se teplo odebírá ze vnitřku lednice a pomocí kompresorku je vlastně vytápěn okolní prostor. Pouze výkon takového stroje je zde několikanásobně nižší.

To že tepelné čerpadlo nic nečerpá, je již jasné a že jeho provoz není zadarmo z toho plyne také. Důležitým ukazatelem pro posouzení jednotlivých typů tepelných čerpadel a pro výběr správného stroje je topný faktor.

Topný faktor je záležitostí jednoduchou, avšak jeho přesné stanovení je již obtížnější. Je to vlastně účinnost stroje, což lze stanovit jako poměr topného výkonu ku příkonu celého soustrojí. Jeho výše je však závislá na parametrech, při kterých teplo získáváme a také odevzdáváme. Dá se tedy říci, že při teplotě primárního média 10°C a teplotě výstupní 35°C může být topný faktor nad hodnotou 5, naopak při velmi nízkých teplotách primárního okruhu (vzduchové čerpadlo při běhu hluboko pod bodem mrazu) a vysokých teplotách topného systému se může topný faktor pohybovat mezi 1-2.

Tedy převedeno do hodně jednoduché a nepřesné matematiky, topí tepelné čerpadlo s topným faktorem 5 za 1/5 ceny oproti přímotopnému vytápění.

Většina tepelných čerpadel malých a středně velkých výkonů má jako srdce kompresor, který se nazývá Scroll. Jeho princip je patrný z následujícího obrázku, kde je vidět příčný řez tímto kompresorem. Pro snadnější pochopení principu si můžete stáhnot přiložené video.

    Princip scroll kompresoru
   jednoduchá ukázka (avi, 2,6 MB)

    VIDEO
   Tepelná čerpadla (wmv, 35,4 MB)