Hore

Tepelné čerpadlo

Tepelné čerpadlo
  • Tepelné čerpadlo je efektívne zariadenie pre získavanie tepelnej energie z obnoviteľných prírodných zdrojov – vody, zeme, vzduchu.
  • Tepelné čerpadlo využíva nízkopotencialnu energiu zdroja a prevádza ju na využiteľnú tepelnú energiu.
  • Získané teplo môže byť využité na ohrev TÚV, vykurovanie.
  • Medzi hlavné výhody patri Ekológia tepelného čerpadla a Ekonomika prevádzky.

Princíp funkcie tepelného čerpadla

  • Tepelné čerpadlo využíva tepelnú energiu, ktorá je obsiahnutá v zemi, vo vode alebo vo vzduchu. Tepelná energia je v danej látke natoľko rozptýlená, že sa nedá použiť a v nijakom prípade nestačí na vykúrenie domu.
  • Zjednodušene možno povedať, že tepelné čerpadlo odoberie teplo z veľkého množstva takejto látky, kompresorom ju „zahustí“ a zvýši jej teplotu na výšku potrebnú na kúrenie alebo ohrev vody
  • Tepelné čerpadlo energiu nevyrába, ale „prečerpáva” (premieňa) na vyššiu teplotnú úroveň zväčša pomocou kompresoru poháňaného elektrickou energiou.

Schéma kompresorového systému tepelného čerpadla

TČ = TO + EL

Energia potrebná pre vykurovanie, je súčtom energie z čerpacej studne a elektrickej energie

EL – elektrická energia
TO – Teplo odoberané z okolia
TČ – tepelný výkon čerpadla;
PL – pracovná látka v plyn. stave
PLK – pracovná látka stlačená
PK – pracovná látka v kvap. stave
TV – voda na vykurovanie
TH – zohriata voda
KP – kompresor
TEV – expanzný ventil
VP – výparník
KD – kondenzátor

Druhy tepelných čerpadiel

Tepelné čerpadlá delíme podľa zdroja tepla, ktoré využívajú a podľa vykurovacieho média. V praxi poznáme hlavne nasledovné kombinácie:

Systém Zem a voda:
  • Zdrojom nízkopotenciálnej energie je zem, z ktorej sa energia odoberá pomocou kolektoru z plastových hadíc
  • Tento systém dosahuje vysokú účinnosť, vďaka relatívne vysokej primárnej teplote zdroja aj cez zimu
  • Medzi nevýhody patria vysoké náklady na vrty alebo uloženie vodorovných trubiek
  • Energiu zo zeme môžeme získavať z hĺbkových vrtov alebo vodorovne uložených trubiek

hĺbkové vrty

vodorovné uloženie

Systém Vzduch a voda:

  • Využívame teplo z okolitého vzduchu
  • Výhodou je to že nieje potrebne robiť finančne nákladné vrty a studne
  • Nevýhodou je nízka teplota vzduchu v zimnom období

Systém Vzduch – Vzduch
  • Klasické klimatizačné jednotky využívané bežne na chladenie priestoru. Doplnením systému je možné tieto zariadenia prevádzkovať v opačnom režime – na vykurovanie v zimnom období.
  • Výhodou je možnosť s jedným systémom aj kúriť aj ochladzovať objekt.
  • Sú väčšinou využívané v objektoch komerčného zamerania s veľkým objemom vzduchu.

Systém Voda – Voda

Voda vo všeobecnosti patri k najlepším zdrojom nízkoteplotnej energie
Podľa druhu vody delíme :

  • Použitie povrchovej vody – voda z jazier, nadrzi a potokou.
  • Použitie podzemnej vody – najcastejdsie využívame princíp 2 studní – zdrojovej a vsakovacej

Systém dvoch studní

 

V blízkosti vykurovaného objektu sa vyhĺbia dve studne

Jedna slúži na odber vody z ktorej získavame teplo (zdrojová studňa)

Do druhej (vsakovacej studne) odvádzame ochladenú vodu z ktorej sme tepelným čerpadlom odobrali tepelnú energiu.

Pre vykurovanie potrebujeme vhodnú výdatnosť, ta závisí od, zvodnenej hĺbky a druhu podložia.

Odber zo studne sa určuje pomocou čerpacej skúšky

Systém dvoch studní pri prevádzke tepelného čerpadla

Výpočet odberu zo studne

Q – čerpané množstvo
r0 – polomer studne [m]
Y– pôvodná hrúbka zvodnenej vrstvy [m]
z0 – zníženie na plášti studne [m]
y0 – hĺbka v studni [m]
y0 = Y – z0
k – súčiniteľ filtrácie [m.s-1]
R – dosah účinnosti [m]

Výpočty a vzťahy

Výpočet čerpaného množstva Q

po dosadení som zistil výdatnosť 5,18 l/s čo je postačujúca hodnota pre vykúrenie

Navrhujem jedno tepelne čerpadlo WAMAK TC WW 18 s tepelným  výkonom 18,3 kW e=5,68

Teplota vody v studni je 12 ˚C a vodu na vykurenie navrhujem 30 ˚C.

Výpočet výkonu

P – výkon [kW]
m – hmotnosť [kg] alebo hmotný prietok [kg.s-1]
c – merná tepelná kapacita [J.kg-1.K-1]
T – teplota [K]

Skutočný vykurovací faktor

eSK – skut. vykurovací faktor
POUT – celkový výkon
PELČ – el. príkon čerpadla [W]
PEL – elektrický príkon [W]

Po dosadený vychádza účinnosť tepelného čerpadla e = 4,2

podľa vzťahu :

Voči použitiu elektrického vykurovania je úspora energie 76%

Deväť výhod tepelného čerpadla

Nezávislosť na cenách energií

S tepelným čerpadlom budete nezávislí na cenách energií. Náklady na energie a palivo budú v budúcnosti neustále vzrastať podobným tempom ako v posledných rokov. Akékoľvek zvyšovanie cien sa prevádzky tepelného čerpadla dotkne iba okrajovo. Väčšinu tepelnej energie bude tepelné čerpadlo zdarma čerpať z okolia – zo zeme, z vody alebo vzduchu.

Ekonomické vykurovanie domu

Tepelné čerpadlo dokáže v mnohých prípadoch usporiť až neuveriteľných 80% nákladov za energie.
Svojimi nízkymi prevádzkovými nákladmi prináša tepelné čerpadlo užívateľovi veľké úspory a tým zabezpečujú rýchlu návratnosť vynaloženej investície.

Nízka sadzba za elektrinu pre celú domácnosť

Každému, kto sa rozhodne pre tepelné čerpadlo, pridelia energetické spoločnosti veľmi výhodnú dvojtarifnú sadzbu dodávky elektrickej energie nielen pre vlastné vykurovanie, ale i pre celú domácnosť. Vďaka tomu výrazne znížite náklady nielen na vykurovanie, ale i na prevádzku všetkých elektrických spotrebičov.

Krátka doba návratnosti investície

Návratnosť investície do tepelného čerpadla je i bez akýchkoľvek dotácií a finančných podpôr od 3 do 8 rokov v porovnaní s najbežnejšími systémami vykurovania. Viac informácií – koľko konkrétne tepelné čerpadlo ušetrí, nájdete v kapitole Príklady úspor s tepelným čerpadlom.

Dotácie

Vďaka podpore investícií do tepelného čerpadla formou štátnych dotácií je v súčasnosti návratnosť prostriedkov na jeho nákup a inštaláciu ešte kratší.

Ekologická prevádzka

Nízka energetická náročnosť minimalizuje záťaž na životné prostredie . Väčšinu tepla na vykurovanie, chladenie alebo ohrev teplej vody získame prostredníctvom tepelného čerpadla priamo z nášho okolia a bez akýchkoľvek negatívnych dopadov na prírodu. Oproti konvenčnému spôsobu vykurovania podstatne znižuje exhalácie pevných častíc (popolčeka, prachu) a plynov s obsahom uhlíka (najmä CO2) do nášho ovzdušia. Využitie tepelných čerpadiel, v spojení s ekologicky šetrnou výrobou elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov, predstavuje jednu z najúčinnejších metód boja proti globálnym zmenám klímy.

Komfort

Moderná technológia a regulácia poskytuje všetkým zákazníkom komfortnú prevádzku bez obsluhy, ktorá zabezpečí tepelnú pohodu v danom objekte. Tepelné čerpadlo môžete napr. ovládať prostredníctvom internetu. Pri prevádzke tepelného čerpadla nehrozí nebezpečenstvo výbuchu, vznietenia, ani otrava oxidom uhoľnatým. A čo by vás ďalej mohlo zaujímať? Napríklad – aký je princíp tepelného čerpadla, alebo aké sú úspory tepelného čerpadla.

Lacná klimatizácia

Všetky tepelné čerpadla značky MasterTherm môžu v letných mesiacoch plnohodnotne chladiť (klimatizovať) . Nákupom takéhoto zariadenia súčasne nadobúdate dokonalý zdroj chladu pre letné obdobie, pretože vďaka konštrukcii má v porovnaní s klasickou klimatizáciou približne polovičné prevádzkové náklady. Navyše i v režime chladenia môže súčasne ohrievať teplú vodu pre potreby domácnosti.

Celoročné využitie

Či už využijete alebo nevyužijete tepelné čerpadlo v letnom horúcom počasí pre chladenie, každopádne vám poskytne i mimo obdobia vykurovacej sezóny veľmi efektívny ohrev teplej úžitkovej vody alebo lacný, bezúdržbový ohrev vody vo vašom bazéne. Tepelné čerpadlá MasterTherm ovládajú a riadia vykurovací okruh napojený na solárne panely. V takomto systéme potom regulácia prednostne využíva slnečnú energiu a spína kompresor tepelného čerpadla len v prípade nedostatku slnečného osvitu.