Len tepelné čerpadlá dokážu vykurovať a tiež chladiť. Pre tieto zariadenia je nízkoteplotné vykurovanie a vysokoteplotné chladenie výhodné. Účinnosť, výkonnové číslo tepelných čerpadiel, totiž rastie s približujúcou sa vyparovacou a kondenzačnou teplotou. Tepelné čerpadlá pracujú na plný výkon (najmä v oblasti chladenia) len malý podiel z celkového času. Väčšinu času pracujú pri čiastočnom zaťažení. Preto sa pozornosť investora musí orientovať nielen na účinnosť pri maximálnej tepelnej záťaži, ale aj na sezónnu účinnosť, ktorá zohľadňuje schopnosť chladiaceho okruhu prispôsobiť sa čiastočnej záťaži.
Rozdelenie tepelných čerpadiel
Tepelné čerpadlo je zariadenie, ktoré využíva nízkoteplotnú energiu okolitého prostredia, ktorej je okolo nás neobmedzené množstvo. Teplo odoberá zo vzduchu, zeme (zemný výmenník, geotermálny vrt) a vody, odvázda ho z nižšej teplotnej hladiny do vyššej. Tepelné čerpadlo energiu nevyrába len prečerpáva na vyššiu teplotnú úroveň, pri spotrebovaní určitého množstva elektrickej energie. Tepené čerpadlá spotrebujú len cca ¼ elektrickej energie, zvyšok je prenesené teplo.
O efektívnosti prevádzky tepelného čerpadla hovorí čislo COP (coefficient of performance) – vykurovací faktor. Je to výkon zariadenia pri presne stanovených teplotách primárnej a sekundárnej strany, teda napr. vyparovacej teploty a kondenzačnej teploty, alebo vonkajšej teploty a teploty vykurovacej vody. Výkon tepelného čerpadla nie je konštantná veličina a mená sa s pracovnými podmienkami. Najpodstatnejšie pre celkový vykurovací výkon zariadenia je nominálny chladiaci výkon kompresora, ktorý je závislý na výkone elektromotora, konštrukcií kompresora, a na teplotách teplonosných médií primárnej a sekundárnej strany.
Vykurovací faktro – COP patrí medzi bezrozmerné veličiny, je teda vyjadrený číslom. Najčastejšie sa hodnota vykurovacieho faktora pohybuje v intervale 2 až 5. Hodnota vykurovacieho faktoru závisí na vstupnej a výstupnej teplote, typu kompresora, a ďalších okolnostiach. Vo väčšine prípadov je vykurovací faktor udávaný ako teoretický, reálny, tzv. medziročný vykurovací faktor býva nižší a pouybuje sa v intervale COP 2 až 3,5. Napríklad vykurovacie obdobie na Slovensku je podľa údajov dlhodobého priemeru vonkajších teplôt napríklad 230 dní s priemernou teplotou v dňoch vykurovania 4,6 °C. Prečo je teoretický a reálny vykurovací faktor tak rozdielny? Do hodnoty reálneho vykurovacieho faktora je totiž nutné kalkulovať aj všetku ostatnú elektrickú energiu potrebnú na prevádzku tepelného čerpadla a nie len spotrebu na pohon kompresora. Teplota vykurovacej vody je teda najdôležitejším faktorom pre celkový výkon a účinnosť zariadenia.
Tepelné čerpadlá vzduch – voda
V poslednej dobe najviac rozšírený typ teleného čerpadla. Získavanie tepelnej energie zo vzduchu je z hľadiska inštalácie a použitia najjednoduchším a často krát finančne najmenej náročným rieišením. Vzduch je vždy a všade prítomný. Nevýhodou je veľký rozsah teplôt v rámci ročných období a príliš nízke teploty v zimnom období. Dnešné tepelné čerpadlá pracujú pri vysokej účinnosti až do teplôt -25 °C – +35 °C. Poznáme dva druhy týchto tepelných čerpadiel a to SPLIT a KOMPAKT. Najviac sa dodávajú tepelné čerpadlá typu split. Naša spoločnosť dodáva na slovensko unikátny systém tepelného čerpadla s kompletnou kotolňou. Tento systém zaberie približne 1 m² podlahovej plochy u vnútornej jednotky.
K tomuto tepelnému čerpadlu je možné napojiť teplovodný krb, kotol na tuhé palivo, plynový kotol a to všetko do jedného zariadenia. Tento systém tepelného čerpadla pripravuje vodu na ústredné kúrenie ako aj pre teplú úžitkovú vodu súčasne. Avšak nedokáže chladiť. Ak chcete používať tepelné čerpadlo aj na hladenie objektu – napr. chladiaci strop, je nutné použiť tepelné čerpadlo s hydromodulom. Toto zariadenie buď kúri alebo chladí.
Tepelné čerpadlá zem – voda
Tieto druhy tepelných čerpadiel odoberajú nízkopotenciálovú energiu zo zeme.
Zemné kolektory
Horizontálne kolektory sú umiestnené vodorovne v zemi v hĺbke asi 1,2m až 1,5m. Odoberajú teplo zo zeme a následne ho odovzdávajú pomocou teplonosného média (voda – glykol) do tepelného čerpadla. Tento systém je veľmi náročný na plochu kolektora, vyžaduje si dvoj až trojnásobok plochy, ktorá má byť vykurovaná.
Sondy, vertikálne vrty
Sonda (dvojica rúr, prípadne viac) je umiestnená vo vrte v hĺbke 50-100m z ktorého pomocou teplonosného média (voda – glykol) prenáša získané teplo zo zeme do tepelného čerpadla. Geotermálne vertikálne sondy vyžadujú veľmi málo priestoru a sú stabilnejšie ako plošné kolektory. Absorpčná kapacita sondy sa líši v závislosti na teréne a pohybuje sa medzi 30 a 100 watov na meter geotermálnej plochy.
Najefektívnejším zdrojom tepla je spodná voda, ktorej teplota je stabilná a vzhľadom na ročné obdobie sa takmer nemení, pohybuje sa v rozmedzí 8 – 14°C. S týmito teplotami dosahuje tepelné čerpadlo vyšší výkon pri nižšej spotrebe a tžm aj šetrenie prevádzkových nákladov v porovnaní so zemným kolektorom, vertikálnou sondou alebo vzduch/voda. Princíp spočíva v prečerpávaní spodnej vody z čerpacieho vrtu (studne) do tepelného čerpadla, kde sa odoberie tepelná energia a následne sa vypúšťa do vsakovacieho vrtu. Vzdialenosť vrtov závisí od daného podložia a množstva prečerpávanej vody tak, aby sa zabránilo vzájomnému ovplyvňovaniu vrtov. U bežných rodinných domov by táto vzdialenosť mala byť najmenej 10m.