Tepelné čerpadlo je stroj, který čerpá teplo z jednoho místa na jiné vynaložením vnější práce. Obvykle je to z chladnějšího místa na teplejší.
Princip tepelného čerpadla je základem řady strojů a zařízení:
- chladnička a mraznička
- klimatizace
- některé druhy vytápění
Princip
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 ukazuje účinnost tepelného čerpadla poměrem vyrobeného tepla k spotřebované energii.
Tepelná čerpadla podle zdroje energie
Tepelné čerpadlo se označuje dvěma slovy, z nichž první označuje zdroj, odkud se čerpá teplo, a druhé odkazuje na teplosměnné médium (např. TČ vzduch/vzduch). V tuzemských podmínkách je nejčastěji zdrojem energie okolní vzduch, půda, popř. voda. Získávání energie z odpadního vzduchu či hlubinných vrtů jsou varianty technologicky, a tedy finančně náročné. Teplo je v tepelném čerpadle předáno buď vodě (např. teplovodní vytápění, podlahové topení, ohřev TUV apod.), nebo vzduchu (teplovzdušné vytápění).
Podle zdroje tepla a teplosměnného média existují různé typy tepelných čerpadel: například země/voda, voda/vzduch, vzduch/vzduch či voda/voda. Pro vytápění jsou nejvhodnější čerpadla odebírající teplo půdě nebo vodě (vysoký topný faktor), vzduch je základním médiem pro klimatizace. Pokud má tepelné čerpadlo vzduch/vzduch sloužit pro vytápění, pak jsou vhodné kombinace s rekuperací a letním provozem klimatizování.
Tepelná čerpadla podle typu kompresoru
Kompresor je základní součástí tepelného čerpadla (existují i TČ absorpční – bez kompresoru). Kompresor může být poháněn elektromotorem (distributoři elektřiny nabízejí v takovém případě zvýhodněný tarif) nebo jiným typem motoru. Pro vytápění rodinných domů se většinou používá k pohonu elektromotor, v průmyslových komplexech lze využít i jiné motory.
Nejúspornější provoz /vune-penez/spocitejte-si-1/kalkulacka-tepelna-cerpadla.aspx nabízejí tepelná čerpadla se spirálovými kompresory. Mají vedle nejlepších topných faktorů i dlouhou životnost (min. 20 let). Pístové kompresory pracují spolehlivě maximálně 15 let, pak je dobré přistoupit k výměně. Tyto kompresory vykazují horší topné vlastnosti a nižší uživatelský komfort (hlučnost). Zejména u klimatizací se setkáváme s rotačním kompresorem, který má rovněž nižší topný faktor.
Provoz tepelného čerpadla
Pokud je tepelné čerpadlo jediným zdrojem tepla, jde o tzv. monovalentní provoz. Takový provoz je vhodný u domů s tepelnou ztrátou do 10 kW. Tepelné čerpadlo lze kvůli zvýšení ekonomičnosti provozu doplnit dalším zdrojem tepla, který pokryje nároky na spotřebu tepla zejména v zimním období – jde o tzv. bivalentní provoz. Doplňkovým zdrojem tepla se může stát elektrokotel (využití výhodného tarifu), ale také krb, krbová kamna nebo jiné topidlo. U tepelných čerpadel vzduch/vzduch je bivalentní zdroj nutný, aby bylo zajištěno vytápění v případě, že teplota klesne pod hranici -12 °C.
Zdroje energie
- 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.
Podpora tepelných čerpadel v České republice
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, zaměřeným na úspory energie a obnovitelné zdroje energie v rodinných a bytových domech. Pro rok 2017, při současné žádosti o dotaci na zateplení objektu a výměnu zdroje, činí maximální výše dotace na tepelné čerpadlo vzduch/voda 75 000 Kč. Na tepelné čerpadlo se systémem země/voda je možné získat dotaci až 100 000 Kč. Jednou z hlavních podmínek pro získání dotace je maximální měrná potřeba tepla na vytápění rovna 150 kWh/m2 za rok. Zájemci o dotaci rovněž získávají 5 000 Kč na zpracování odborného posudku.
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. Celkové evropské dotační prostředky 9 miliard korun z OPŽP budou pro občany ČR přístupné v letech 2016—2020.