Jak vlastně funguje tepelné čerpadlo? V tomto článku se podíváme, jak jednotlivé typy tepelných čerpadel fungují. Projdeme si tepelné čerpadlo vzduch-vzduch, vzduch-voda a země-voda a voda-voda. Podrobnější popis můžete nalézt zde.
Jak funguje tepelné čerpadlo vzduch-vzduch
Tento typ tepelných čerpadel je nejjednodušší. Často vypadají velmi podobně jako standardní dělená klimatizační jednotka s jednotkou umístěnou venku a další jednotkou umístěnou uvnitř. Ty fungují buď jako zařízení pouze pro vytápění, alternativně populárnější volbou je zařízení, které zajišťuje ohřev i chlazení pomocí přepínacího ventilu.
Hlavní komponenty, které budeme mít, jsou kompresor, čtyřcestný ventil, vnitřní výměník tepla, expanzní ventil s obtokem zpětného ventilu, obousměrný filtr-dehydrátor, průhledítko, další expanzní ventil se zpětnou klapkou ventilový bypass a pak máme venkovní výměník. Máme také ovladač a řadu teplotních a tlakových senzorů kolem systému.
Tyto systémy nabízíme zde.
Režim topení
V režimu ohřevu opouští chladivo kompresor jako vysokotlaká pára o vysoké teplotě a prochází do čtyřcestného ventil. Zpětný ventil je v režimu topení, takže chladivo prochází skrz a míří do vnitřní jednotky. Chladný vzduch vháníme přes tepelný výměník vnitřní jednotky, abychom odstranili část tepelné energie a zajistili vytápění místnosti, protože teplo je odebíráno a chladivo kondenzuje. Po odevzdání části své energie odchází chladivo jako vysokotlaká, mírně chladnější kapalina. Chladivo pak přichází do expanzního ventilu a obtoku, expanzní ventil se uzavře, takže kapalné chladivo prochází zpětným ventilem, přes filtr-dehydrátor a průhledítko a poté prochází dalším expanzním ventilem, protože zpětný ventil na této straně brání průtoku.
Když chladivo prochází expanzním ventilem, chladivo expanduje a mění se na směs z části kapalina a část páry. Tato expanze objemu snižuje teplotu a tlak.
Chladivo pak míří do venkovního výměníku tepla. Zde ventilátor fouká venkovní okolní vzduch přes výparník a přidává teplo do studeného chladiva. Chladivo se vaří při velmi nízké teplotě a při varu odvádí tepelnou energii pryč.
Jako příklad víme, že voda při varu odvede tepelnou energii pryč jako pára a ta se vaří při 100°C. Když se podíváme na některá běžná chladiva tepelných čerpadel, R134a má bod varu -26,3°C a R410A má bod varu -48,5 °C. Je tedy velmi snadné odebírat tepelnou energii i při velmi nízkých venkovních teplotách.
Chladivo tedy odebírá tepelnou energii z venkovního vzduchu a opouští venkovní výparník jako nízkotlaká, nízkoteplotní mírně přehřátá pára a míří zpět do čtyřcestného ventil. Čtyřcestný ventil vše potom přesměruje do kompresoru, aby se cyklus opakoval.
Režim chlazení
V režimu chlazení se systém chová jako normální dělená klimatizace. Kompresor tlačí vysokotlaké parní chladivo do čtyřcestného ventil a čtyřcestný ventil jí odvádí do venkovní jednotky. Ventilátor venkovní jednotky fouká okolní vzduch přes tepelný výměník, kde tento vzduch bude mít nižší teplotu, takže odvede tepelnou energii chladiva pryč. Chladivo při ztrátě tepelné energie kondenzuje. Poté odchází jako vysokotlaké, nízkoteplotní kapalné chladivo.
Poté míří do expanzního ventilu, ale ten je uzavřen, takže chladivo prochází zpětným ventilem, průhledítkem a poté obousměrným filtrem. Další zpětný ventil se poté uzavře, takže chladivo projde expanzním ventilem. Při průchodu expanzním ventilem se chladivo mění na směs kapaliny a par, což způsobí pokles tlaku a teploty. Poté proudí do vnitřního výměníku tepla a ventilátor fouká teplý vnitřní vzduch přes studenou spirálu, což způsobí předání tepla ze vzduchu do chladiva a tak se chladivo vaří a odebírá toto teplo pryč. Chladivo opouští vnitřní jednotku v nízkotlakém, nízkoteplotním mírně přehřátém stavu a proudí do čtyřcestného ventilu. Ventil vše přesměruje do kompresoru, aby se cyklus opakoval.
Jak funguje tepelné čerpadlo vzduch-voda
Tyto jednotky pracují v podobném duchu, ale bez čtyřcestného ventilu. Vysokotlaké a vysokoteplotní parní chladivo opouští kompresor, ale tentokrát míří do deskového výměníku tepla. Na druhé straně deskového výměníku koluje voda cirkulována přes zásobník teplé vody. Studená voda vstupuje do výměníku tepla z nádrže a při průchodu výměníkem tepla absorbuje teplo z horkého chladiva, takže odchází mnohem teplejší a proudí zpět do zásobníku teplé vody. Chladivo předá své teplo vodě, začne kondenzovat a opustí výměník tepla jako vysokotlaká kapalina s nižší teplotou.
Chladivo pak prochází filtr-dehydrátorem a průhledítkem do expanzního ventilu. Expanzní ventil způsobuje, že se chladivo stává částečně kapalným, částečně parním, při nízkém tlaku a teplotě. Poté prochází venkovním výměníkem tepla, kde venkovní okolní vzduch způsobí var chladiva. Chladivo poté putuje jako nízkotlaká, mírně přehřátá pára a kompresor jej nasává zpět.
Zásobník teplé vody pak zajišťuje teplou vodu do radiátorů, umyvadel a sprch v objektu.
Tyto systémy nabízíme zde.
Jak funguje tepelné čerpadlo země-voda
Existují dva hlavní typy tepelných čerpadel země-voda, a to horizontální nebo vertikální typ. Oba fungují v podstatě stejně, liší se jen způsob, jakým přistupují k teplu v zemi. Zemní zdroj lze použít pro ohřev vzduchu nebo vody. V systému vzduchového typu může mít tepelné čerpadlo také čtyřcestný ventil, čili dokáže topit i chladit.
V obou případech může být venkovním výměníkem tepla deskový výměník s chladivem procházejícím na jedné straně a směsí vody a nemrznoucí směsi na druhé straně. Vodu a nemrznoucí směs tlačí čerpadlo kolem potrubí v zemi. To mu umožní odebírat tepelnou energii v režimu vytápění a přivádět ji do výměníku tepla, chladivo na druhé straně výměníku tepla absorbuje teplo, protože má velmi nízký bod varu, takže při varu odvádí teplo pryč a poté je lze použít v budově.
V systému vzduchového typu může být čtyřcestný ventil. To umožní chladicímu systému odvést nežádoucí teplo z budovy a přenést ho do vodní nemrznoucí směsi. Tato voda pak bude čerpána kolem potrubí v zemi a bude přenášet teplo do země, čímž se vrátí chladnějším připravená nabrat další teplo.
Tyto systémy nabízíme na poptávku, zažádejte zde.
Jak funguje tepelné čerpadlo voda-voda
Vodní tepelná čerpadla se dodávají ve dvou hlavních variantách. Uzavřená a otevřená smyčka. Uzavřená smyčka odebírá tepelnou energii z rybníka nebo řeky a posílá ji do výměníku tepla. Otevřená smyčka čerpá vodu z vodonosné vrstvy nebo řeky a čerpá ji do výměníku tepla.
U typu s uzavřenou smyčkou cirkuluje směs vody a nemrznoucí směsi kolem potrubí, aby sbírala tepelnou energii a přiváděla ji do výměníku tepla, kde chladicí systém poté energii absorbuje a použije k vytápění. Alternativně odvede z budov nežádoucí teplo do nemrznoucí směsi vody, aby budovu ochlazovala. Jednotka pak funguje stejně jako tepelné čerpadlo země-voda.
U typu s otevřenou smyčkou je voda nasávána pomocí čerpadla a posílána přímo do výměníku tepla. Tepelný výměník pak odebírá tepelnou energii z vody nebo nežádoucí teplo odvádí do vody. Voda pak prochází výměníkem tepla a vrací se do zdroje, v určité vzdálenosti od sebe.
Tyto systémy nabízíme na poptávku, zažádejte zde.
