Tepelné čerpadlo na vykurovanie domácnosti – výhody a nevýhody

0
114
Tepelné čerpadlo na vykurovanie domácnosti – výhody a nevýhody
Tepelné čerpadlo na vykurovanie domácnosti – výhody a nevýhody

Ak skúmate možnosti vykurovania a chladenia vášho domova a zaujíma vás, ako znížiť účty za energiu, možno bude pre vás zaujímavé vykurovanie tepelným čerpadlom. Tepelné čerpadlá sú osvedčenou a spoľahlivou technológiou, ktorá je schopná zabezpečiť celoročné pohodlie vo vašom dome tým, že v zime dodáva teplo, v lete chladí a v niektorých prípadoch aj ohrieva vodu. 

Tepelné čerpadlá sú 2–3 krát účinnejšie ako pece a tradičné klimatizácie. Sú energeticky najefektívnejším spôsobom vykurovania a chladenia domu a jedným z mála systémov HVAC, ktoré môžu úplne fungovať na obnoviteľnej energii, a preto sú dobré aj pre planétu.

Čo je tepelné čerpadlo?

Zjednodušene povedané, tepelné čerpadlo je zariadenie, ktoré využíva malé množstvo energie na presun tepla z jedného miesta na druhé. Je to efektívnejší a energeticky menej náročný spôsob vykurovania ako mnohé iné vykurovacie systémy. Aj podľa porovnania nákladov na vykurovanie vychádza tepelné čerpadlo ako investícia, ktorá sa vám postupne vráti.

Tepelné čerpadlo sa skladá z niekoľkých dôležitých komponentov – výparníka, kompresoru, kondenzátoru, expanzného ventilu a reverzného ventilu, ktoré sú navzájom prepojené v uzatvorenom cykle.

Vonkajšia jednotka – výparník získava energiu zo vzduchu, vody alebo zeme premenou kvapaliny na plyn. Vonkajšia jednotka má špirálu aj ventilátor. Ventilátor tlačí vonkajší vzduch cez špirálu, aby začal proces výmeny tepla. Potom, v závislosti od toho, či je jednotka v režime vykurovania alebo chladenia, špirála funguje ako kondenzátor (chladenie) alebo výparník (vykurovanie).

Kompresor stláča plyn, aby došlo k zvýšeniu teploty plynu v systéme. Kondenzátor pri návrate plynu do kvapalného stavu zabezpečí prenos tepla do systému vykurovania. Expanzný ventil potom znižuje tlak chladiva, čím sa znovu spúšťa cyklus procesu vyparovania. Reverzný ventil umožňuje tepelnému čerpadlu poskytovať teplý aj studený vzduch. Otočí tok chladiva, čo umožňuje systému prepínať medzi ohrevom a chladením.

Zrejme si to ani neuvedomujete, no s technológiou tepelného čerpadla ste sa už určite stretli. Napríklad chladničky a klimatizácie fungujú na rovnakých princípoch.

Typy tepelných čerpadiel

Existuje mnoho druhov tepelných čerpadiel, ale všetky fungujú na rovnakom základnom princípe: prenos tepla. Odlišujú sa v tom, z akého zdroja teplo odoberajú a akej látke ho predávajú ďalej. Poznáme 4 základné typy tepelných čerpadiel:

Tepelné čerpadlo zem – voda

Ako zdroj tepla využíva pôdu, a to za pomoci hĺbkového vrtu alebo kolektorov. Čerpadlo s hĺbkovým vrtom je finančne najnáročnejšie, na druhej strane sa hodí aj do oblastí s veľkými mrazmi. Variant s plošnými kolektory potrebuje na inštaláciu dostatočne veľkú a nezastavanú plochu, kolektory sa potom umiestňujú pár centimetrov pod povrch.

Tepelné čerpadlo voda – voda

Pre tento typ tepelného čerpadla je hlavným zdrojom voda. Najčastejšie podzemná, v niektorých prípadoch aj povrchová. Podzemná voda sa získava pomocou vrtu alebo sa využíva studňa. Toto čerpadlo sa považuje za riešenie s najvyššou sezónnou účinnosťou. Vyžaduje si však náročnejšiu inštaláciu a pravidelnú údržbu. Cenu vstupnej investície navyšuje aj cena vrtov alebo studní.

Tepelné čerpadlo vzduch – voda

Odoberá energiu priamo z vonkajšieho vzduchu a získané teplo využíva pre ohrev vody vo vykurovacom systéme alebo zásobníku teplej vody. Hlavnou výhodou tohto typu je jednoduchá inštalácia a nižšia cena.

Hoci si čerpadlo nevyžaduje žiadne zásahy do pozemku či zložité stavebné práce, nevýhoda je v tom, že teplota vzduchu sa na rozdiel od teploty zeme alebo podzemných vôd v priebehu celého roka výrazne mení. Tepelné čerpadlo vzduch – voda je hlučnejšie a vykazuje vyššiu spotrebu energie ako predchádzajúce dva typy čerpadiel.

Tepelné čerpadlo vzduch – vzduch

Funguje na podobnom princípe ako klimatizácia. Mnohé modely dokonca zvládajú oboje – v lete vzduch ochladzujú, v zime ohrievajú. Teplo získané zo vzduchu odovzdávajú opäť vo forme vzduchu do interiéru. Medzi hlavné výhody patrí nízka prvotná investícia, podobne výhodné sú aj prevádzkové náklady.

Nevýhodou sú opäť kolísavé vonkajšie teploty vzduchu. Tento typ čerpadla navyše nedokáže ohrievať úžitkovú vodu.

Ako funguje tepelné čerpadlo?

Keďže už poznáme rôzne typy tepelných čerpadiel, poďme sa pozrieť na to, ako tepelné čerpadlo funguje.

Ako funguje vodné tepelné čerpadlo?

Tepelné čerpadlá zem – voda: využívajú prirodzené teplo zo zeme a ohrievajú ním vodu v potrubiach. Sú schopné nielen vykúriť váš domov, ale aj ohrievať úžitkovú vodu. Výsledok je podobný, ako keď vykurujete pecou alebo kotlom v systéme ústredného kúrenia, ale na výrobu tepla čerpadlo namiesto spaľovania tuhého paliva využíva teplo zo zeme.

Zmes vody a nemrznúcej zmesi prechádza sieťou vodovodných potrubí uložených pod zemou, absorbuje prirodzene sa vyskytujúce teplo uložené v zemi. Vodná zmes sa stlačí a prechádza cez výmenník tepla, ktorý odoberá teplo a odovzdáva ho tepelnému čerpadlu. Teplo sa potom prenáša do vykurovacieho systému vášho domu. Môže sa využiť v radiátoroch, v systéme podlahového vykurovania alebo smeruje priamo do zásobníka úžitkovej vody.

Tepelné čerpadlá voda – voda: Pri tomto tepelnom čerpadle sú potrebné dve studne a výkonné čerpadlo, ktoré čerpá spodnú vodu. Ponorné čerpadlo v sacej studni odoberá teplo z podzemnej vody a potom vracia ochladenú vodu znovu do podzemnej vody cez vstrekovaciu studňu. Sacie a vstrekovacie studne sa inštalujú vo vzdialenosti približne 15 m. Riešenie s podzemnou vodou je obzvlášť vhodné pre väčšie budovy a v oblastiach s dostatkom spodnej vody.

Ako funguje vzduchové tepelné čerpadlo?

Už vieme, že vzduchové tepelné čerpadlo odoberá teplo zo vzduchu. Proces prenosu tepla sa líši v závislosti od toho, či sa zohrieva vzduch v interiéri alebo voda.

Tepelné čerpadlá vzduch – voda: odoberajú teplo z vonkajšieho vzduchu a ním zohrievajú vodu vo vašom vnútornom systéme ústredného kúrenia (radiátory alebo podlahové kúrenie). Sú vhodné do novostavieb alebo do budov, ktoré sú energeticky efektívne.

Tepelné čerpadlá vzduch – vzduch: odoberajú teplo z vonkajšieho vzduchu a dodávajú ho do vášho domova prostredníctvom ventilátorov. Tento typ systému možno použiť na vykurovanie a ochladzovanie, ale nedokáže produkovať teplú vodu.

Vzduchové tepelné čerpadlá leto – zima

Ako fungujú vzduchové tepelné čerpadlá v lete

V letných mesiacoch funguje tepelné čerpadlo rovnako ako bežná klimatizácia. Používa sa chladivo na absorbovanie nežiaduceho tepla vo vašej domácnosti a jeho prenos do vonkajšieho vzduchu.

To sa deje zmenou tlaku chladiacej kvapaliny. Chladiaca kvapalina s nízkym tlakom dokáže ľahko nasať akékoľvek teplo dostupné vo vzduchu v interiéri. Chladivo sa potom odparí na plyn. Plynné chladivo má vyšší tlak a teda aj vyššiu energiu ako vonkajší vzduch, takže prirodzene odovzdá teplo do vonkajšieho vzduchu. Chladivo sa potom opäť ochladí a kondenzuje späť na kvapalinu.

Riadením tlaku chladiva dokáže tepelné čerpadlo odoberať teplo z vášho domova aj vo veľmi horúcich dňoch.

Ako fungujú vzduchové tepelné čerpadlá v zime

Tepelné čerpadlo používa v zime rovnaký cyklus, no v opačnom smere. Odoberá teplo z exteriéru a prenáša ho do vášho domova. Aj keď je vonku naozaj chladno, vo vzduchu je stále nejaké množstvo tepelnej energie.

Pretože vonkajší vzduch má vyššiu energiu ako studené chladivo s nízkym tlakom, chladivo absorbuje teplo z vonkajšieho vzduchu a mení sa na plyn. Plynové chladivo je stlačené v kompresore, čím sa zvýši jeho teplota. Potom je privádzané do vášho domova a používa sa na ohrievanie vzduchu vo vnútri. Potom sa kondenzuje opäť na kvapalinu a celý cyklus začína odznova.

Výhody a nevýhody tepelného čerpadla

Výhody tepelného čerpadla

Aj keď tepelné čerpadlá nie sú vhodné na vykurovanie alternatívnych foriem bývania, ako sú maringotky, hausbóty, a pod., sú užitočné pri vykurovaní domov a budov.

Tip: Viete, čo je alternatívne bývanie a aké má výhody a nevýhody?

Poďme sa pozrieť na výhody:

Zvýšený komfort

Tepelné čerpadlá neprodukujú horúci vzduch tak intenzívne ako pece, čo vedie k dlhším prevádzkovým cyklom. To znižuje nepríjemné teplotné výkyvy. Tiež poskytujú klimatizovanému vzduchu viac času na efektívnu cirkuláciu, takže sa vyhnete horúcim a studeným miestam.

Nižšie náklady na vykurovanie

Pretože tepelné čerpadlá prenášajú teplo namiesto toho, aby ho vyrábali zo zdroja horľavého paliva, môžu dosiahnuť viac ako 100-percentnú účinnosť. Čím efektívnejšie je vaše vykurovacie zariadenie, tým menej zaplatíte za pohodlie vášho domova.

Funkcia chladenia

Niektoré tepelné čerpadlá fungujú aj opačne a dokážu v lete váš domov ochladzovať. To znamená, že kúpa tepelného čerpadla poskytuje celoročný komfort bez nutnosti investovať do ďalšieho zariadenia.

Jednoduché ovládanie a nenáročná údržba

Tepelné čerpadlá vyžadujú menšiu údržbu ako spaľovacie vykurovacie systémy a zároveň sú jednoduché na ovládanie a užívateľsky prívetivé.

Dlhá životnosť

Priemerná životnosť tepelného čerpadla je približne 15 rokov, niektoré však môžu vydržať až 25 rokov, čo poskytuje maximálnu účinnosť.

Nevýhody tepelného čerpadla

Pred kúpou a inštaláciou systému tepelného čerpadla je dôležité poznať aj potenciálne nevýhody.

Vyššie náklady na inštaláciu

Pretože tepelné čerpadlá sú zložitejšie, najmä systém vzduch/voda alebo voda/voda, ich nákup a inštalácia sú drahšie ako iné systémy vykurovania.

Tepelné čerpadlo na vykurovanie domácnosti – výhody a nevýhody

Znížená účinnosť v chladnom počasí

Efektívne získavanie tepelnej energie z vonkajšieho vzduchu je čoraz ťažšie, keď teplota klesá.

Potreba odmrazovania

Teploty pod bodom mrazu spôsobujú tvorbu ľadu na vonkajšej jednotke tepelného čerpadla. To prinúti systém prejsť do režimu odmrazovania, čím sa roztopí ľad, aby mohol pokračovať v prevádzke. Režim rozmrazovania pozastaví tok tepla do vášho domova a zvyšuje prevádzkové náklady.

Pocit prievanu

Aj keď sú dlhšie cykly tepelného čerpadla v niektorých smeroch prospešné, majú aj svoje nevýhody. Napríklad vzduch s nižšou teplotou prúdiaci z prívodnej jednotky môže vytvárať prievan, takže je nepríjemné sedieť príliš blízko pri vetracom otvore.

Viac hluku

Dlhšie cykly tiež znamenajú, že ventilátor a kompresor sú v chladnom počasí častejšie zapnuté, čo vytvára prevádzkový hluk. Poobzerajte sa preto po tepelnom čerpadle s nízkou hlučnosťou a inštalujte vonkajšie jednotky mimo okien a dverí.

Tepelné čerpadlá sa spoliehajú na elektrinu.

Keďže primárnym zdrojom energie tepelného čerpadla je elektrina, výpadky prúdu môžu prerušiť prevádzku.

Nie každá nehnuteľnosť je vhodná pre tepelné čerpadlá

Niektoré nehnuteľnosti nemajú dostatočnú izoláciu na to, aby boli ideálnym umiestnením tepelného čerpadla. Bez značnej izolácie by sa teplo generované čerpadlom strácalo. Izolácia podkrovia a dutých stien môže značne zvýšiť náklady na inštaláciu tepelného čerpadla.

Na záver

Tepelné čerpadlo – áno alebo nie? Výhody tepelných čerpadiel nepochybne naznačujú, že ide o rozumnú investíciu pre dlhodobé riešenie vykurovania. Napriek vyšším počiatočným nákladom sa preukázalo, že znižujú účty za energiu, sú oveľa energeticky účinnejšie a znižujú emisie uhlíka.

Tepelné čerpadlo by malo vydržať 10 až 25 rokov. Pravidelná kontrola a údržba je najdôležitejším faktorom životnosti čerpadla.

Ak máte záhradu alebo veľký pozemok, stálo by za to pouvažovať nad tepelnými čerpadlami využívajúcimi teplo zo zeme alebo podzemnej vody. Ak nemáte radiátory ani podlahové kúrenie a neplánujete s ich inštaláciou, s vykurovaním vám pomôžu tepelné čerpadlá vzduch-vzduch.

 

Eva Dedinská, Obsahový špecialista na optimalizáciu webov