Tepelné čerpadlo

Princip tepelného čerpadla:
1. kondenzátor 2. tryska 3. výparník 4. kompresor

Nejčastějším typem je kompresorové tepelné čerpadlo. Pracuje na principu obráceného Carnotova cyklu (Pozn.: Přímý Carnotův cyklus se užívá u tepelných motorů.). Chladivo v plynném stavu je stlačeno kompresorem a poté vpuštěno do kondenzátoru. Zde odevzdá své skupenské teplo. Zkondenzované chladivo projde expanzní tryskou do výparníku, kde skupenské teplo (při nižším tlaku a teplotě) přijme a odpaří se. Poté opět pokračuje do kompresoru a cyklus se opakuje.

Jednou z charakteristik práce tepelného čerpadla je topný faktor. Ten udává efektivitu práce tepelného čerpadla jako poměr vyrobeného tepla a spotřebované energie. Při výběru tepelného čerpadla je vždy nutné zohlednit, k jaké okolní teplotě se výrobcem uvedený topný faktor vztahuje.[1] Ukazatel se vypočítá jako poměr topného výkonu k příkonu při různých teplotách. Jedná se o teoretickou hodnotu, která v praxi bývá nižší.[2]

U tepelných čerpadel existují dvě hranice provozu. Topný provoz omezí jednak mrazy cca od −15 °C do −28 °C a také vysoké teploty nad 45 °C. Z důvodu vysokých teplot se nedoporučuje umísťovat venkovní jednotku čerpadla na jižní stranu domu, kde bude celý den vystavena slunečním paprskům. Pokud teplota okolí tepelného čerpadla přesáhne hranici vysoké teploty, není možné provádět ohřev teplé vody.

Venkovní jednotky tepelných čerpadel je možné polepit speciální 3M fólií, která je odolná vůči mrazu a nebo přehřátí z působení slunečných paprsků.

Charakteristikou tepelných čerpadel je jejich relativně omezený výkon, pokud mají zároveň zůstat ekonomická. Ještě před několika lety byla drtivá většina novostaveb na vytápění až dvakrát energeticky náročnější. S příchodem nových materiálů, zateplovacích technologií, úspornějších systémů hospodaření s teplem a především s nástupem nízkoenergetických staveb dnes budovy ke svému provozu potřebují mnohem méně tepla než v minulosti. Technologie současných tepelných čerpadel sice od jejich objevu zůstává takřka stejná (princip je znám přes sto let), ale je možné navrhovat mnohem menší a levnější zařízení, jež dokážou běžný dům zásobit bez problémů. Navíc se stoupajícími cenami alternativních zdrojů energie a díky znatelné návratnosti investic role těchto zařízení roste. Obecně platí, že čím nižší energetické nároky na vytápění stavba má a čím jsou vytápěné prostory menší, tím je návratnost investice do finančně nákladnějších otopných soustav delší. [3] Standardní tepelné čerpadlo ohřívá otopnou soustavu maximálně na 60 °C, ale na trhu jsou také vysokoteplotní tepelná čerpadla, která dokážou vodu v otopné soustavě ohřívat až na 70 °C.[4]

V roce 2018 byl podíl novostaveb rodinných a bytových domů s tepelným čerpadlem 12 %.[5]

Nejčastěji se používají následující tepelná čerpadla:

• Země – geotermální energie uložená v horninách nebo naakumulovaná sluneční energie v horních vrstvách zeminy. Využívá se u čerpadel země/voda.
• Vzduch – používá se u systémů vzduch/voda a vzduch/vzduch.
• Voda – nejčastěji podzemní voda z vrtu, která je v tepelném čerpadle ochlazena a jiným vrtem se vrací zpět do země. Používá se pro tepelná čerpadla voda/voda.

• Voda – obvykle jde o topnou vodu užívanou k ohřevu teplé užitkové vody, radiátorů, podlahového topení, bazénů apod.
• Vzduch – viz teplovzdušné vytápění

Tepelná čerpadla představují riziko pro zásoby podpovrchové vody.[7]

V České republice je pořízení tepelného čerpadla coby ekologického zdroje tepla podporováno v rámci dotačního titulu Nová zelená úsporám administrovaného Státním fondem životního prostředí ČR a zaměřeného na úspory energie a obnovitelné zdroje energie v rodinných a bytových domech. Pro rok 2021 činí maximální výše dotace na tepelné čerpadlo vzduch/voda při současné žádosti o dotaci na zateplení objektu a výměnu zdroje 75 000 Kč. Na tepelné čerpadlo se systémem země/voda či voda/voda je možné získat dotaci až 100 000 Kč. Jednou z hlavních podmínek pro získání dotace je maximální měrná potřeba tepla na vytápění 150 kWh/m² za rok. Zájemci o dotaci získávají rovněž 5 000 Kč na zpracování odborného posudku.[8]

Další možností získání dotace na výměnu zdroje jsou tzv. kotlíkové dotace, což je celorepublikový dotační program na výměnu nevyhovujících kotlů pro rodinné domy za moderní způsoby vytápění. V letech 2016–2020 byl objem celkových evropských dotačních prostředků přístupných pro občany ČR z OPŽP 9 miliard korun.[9] Kotlíkové dotace budou pokračovat až do roku 2022. Nově se budou soustředit i na domácnosti s nižšími příjmy, kterým nabízí možnost získat až 95 % nákladů na výměnu starého kotle. Možnost vyměnit si kotel s dotací budou mít stále i ostatní domácnosti, ty dostanou na výměnu až 50 %. Domácnosti si budou moci požádat o dotace maximálně do 1. 9. 2022, kdy začne platit zákaz provozu starých, neekologických kotlů.[10]

Pro zřízení tepelného čerpadla je v určitých případech nutné nechat zpracovat hydrogeologický posudek, získat povolení k nakládání s podzemními vodami a případně nechat provést posouzení vlivů na životní prostředí. Stavební úřady mohou vyžadovat i měření hlučnosti. Přes den by hluk neměl překročit 50 dB, v nočních hodinách 40 dB. Problémy s hlukem způsobeným čerpadlem lze řešit s pomocí úřadů či následně žalobou.[11]

• Chladič
• Tepelný výměník
• Kondenzátor (chlazení)

• Obrázky, zvuky či videa k tématu tepelné čerpadlo na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo tepelné čerpadlo ve Wikislovníku
• Abeceda tepelných čerpadel