Princíp činnosti tepelného čerpadla
Tepelné čerpadlo je zariadenie, ktoré využíva voľnú energiu z prírody na vykurovanie budov, ohrev teplej úžitkovej vody, či vody v bazéne. Pracuje na princípe využitia nízkopotenciálneho tepla z nášho okolia (tj. z vody, vzduchu, zeme či odpadového tepla), kedy jeho prečerpaním dôjde ku zmene teploty na úroveň využiteľnú vo vykurovacom systéme.
Výhodou tepelných čerpadiel je skutočnosť, že približne 70 až 75% energie získavajú z okolia a iba 25 až 30% energie spotrebujú na premenu nízkopotenciálneho tepla na využiteľné teplo.
Prvé tepelné čerpadlo skonštruoval slovenský fyzik Aurel Stodola. Jedno z jeho tepelných čerpadiel od roku 1928 slúži dodnes na vykurovanie budovy radnice v Ženeve. Ako nízkopotenciálne teplo využíva vodu zo Ženevského jazera
Základnými časťami tepelného čerpadla sú kompresor, výmenník tepla, expanzný ventil a výparník. V uzavretom okruhu čerpadla sa nachádza teplonosná látka.
Princíp činnosti
V prvej fáze sa teplonosná látka v plynnom stave stláča v kompresore. V tejto fáze sa energia obsiahnutá v teplonosnej látke nemení, ale vplyvom zmeny objemu dochádza k jej ohriatiu. Stlačenie látky, ktorá obsahuje teplo, do menšieho objemu má za následok zvýšenie jej teploty.
V druhej fáze teplonosná látka vo výmenníku tepla odovzdáva teplo cez steny výmenníka do vykurovanej vody. Vplyvom ochladenia teplonosnej látky vo výmenníku dochádza k jej skvapalneniu a odovzdaniu ďalšieho tepla získaného z zmeny skupenstva. V tejto fáze sa tepelná energia obsiahnutá v látke znižuje, nakoľko odovzdáva teplo do vykurovania.
V tretej fáze sa stlačená látka prepúšťa cez expanzný ventil do priestoru výparníka. Zníženie tlaku látky má za následok zníženie jej teploty. V tejto fáze sa tepelná energia v látke nemení, ale vplyvom zmeny objemu sa ochladí.
Vo štvrtej fáze sa teplonosná látka odparuje vo výparníku a tým odoberá z vnútorných stien výparníka teplo potrebné na zmenu skupenstva. Odoberaním tepla z výparníka sa energia obsiahnutá v látke zvyšuje. Výsledkom je že rebrá výparníka sú chladnejšie, ako teplota okolitého vzduchu, takže teplo z okolia sa cez steny výparníka prenáša do teplonosnej látky. Pre lepšiu účinnosť odovzdávania tepla zo vzduchu do teplonosnej látky sú súčasťou výparníka rebrá pre zväčšenie jeho plochy a pomocný ventilátor, ktorý zabezpečuje dostatočnú výmenu vzduchu ktorý ohrieva výparník.
Z výparníka sa teplonosná látka vracia naspäť do kompresora.
◄ Použitie tepelných čerpadiel