TEPELNÉ ČERPADLÁ

Vzduch, zem, voda – tri najdôležitejšie súčasti nášho života. V budúcnosti pre nás môžu znamenať ešte viac. Sú totiž, aj keď si to mnohokrát ani neuvedomujeme, zdrojom veľkého množstva tepelnej energie. Teplo z prírodného prostredia je však – pre svoju nízku teplotu – bežným spôsobom nevyužiteľné. Pritom viac ako sto rokov je známe riešenie, ako toto teplo využívať. Je ním tzv. tepelné čerpadlo, ktoré ale až so zvyšujúcimi sa cenami energií, a vďaka vývoju jeho komponentov nadobudlo na význame. Hlavne od sedemdesiatych rokov minulého storočia nachádzajú stále väčšie uplatnenie. Tepelné čerpadlo dokáže odoberať inak nevyužiteľné, tzv. nízkopotenciálne teplo z prírodného prostredia a pomocou elektrickej energie ho dokáže previesť na teplo vhodné pre vykurovanie, prípravu teplej úžitkovej vody a na ďalšie účely. Toto všetko je hospodárne a hlavne u systémov využívajúcich tepelnú energiu zo vzduchu celkom šetrné k životnému prostrediu.

Z princípu tepelného čerpadla vyplýva, že jeho vykurovací výkon je vždy väčší ako jeho elektrický príkon. Pomer vykurovacieho výkonu a elektrického príkonu, tzv. vykurovací faktor, je teda vždy väčší ako jedna, za informatívnu môžeme pokladať hodnotu 3. Ak teda použijeme tepelné čerpadlo pre vykurovanie, znamená to, že z 1kWh odobratej elektrickej energie čerpadlo „vyrobí“ asi 3 kWh tepelnej energie, za vhodných podmienok i viac. Tým sa výrazne znižuje spotreba energie pre vykurovanie, prevádzkové náklady na vykurovanie i celkové náklady na energie vo vykurovanom objekte.
Energetická výhodnosť tepelného čerpadla vyjadrená vykurovacím faktorom bude tým väčšia, čím vyššia bude teplota odoberaného nízkopotenciálneho tepla a s čím nižšou teplotou vykurovacieho média bude pracovať. Parametre tepelného čerpadla nie sú charakterizované len jeho vykurovacím výkonom a príkonom. Vždy musí byť uvedené, pre aké teploty nízkopotenciálneho tepla a vykurovacieho média tieto údaje platia, pretože na nich sú v pomerne širokom rozmedzí závislé.

Znečistenie životného prostredia a nedostatok primárnych energetických zdrojov sa v súčasnosti stávajú celospoločenskými témami, ktorým venujeme stále väčšiu pozornosť. Negatívne sprievodné javy priaznivo ovplyvní každý, kto sa usiluje o zníženie energetickej náročnosti svojho vykurovaného bytu. Práve tepelné čerpadlá predstavujú jednu z možností ako to dosiahnuť. Tepelné čerpadlá v porovnaní s klasickými zdrojmi tepla, napr. kotlom na tuhé palivá, zemným plynom či vykurovacím olejom, šetria primárne energetické zdroje a priamo či nepriamo znižujú tvorbu škodlivých emisií. Okrem toho znižujú i tepelnú a teda opäť ekologickú záťaž okolitého prostredia, ktorá je sprievodným javom vykurovania. Rozhodnutie o investícii do tepelného čerpadla prináša teda nielen ekonomické výhody. Je tiež veľkým prínosom pre zlepšenie životného prostredia.

Tepelné čerpadlo pracuje vo svojom princípe ako chladiace zariadenie, ktorého hnacím prvkom je kompresor poháňaný elektromotorom. Zariadenie odvádza v prvom výmenníku, tzv. výparníku, teplo z prostredia s nižšou teplotou, napríklad z okolitého vzduchu, zo zeme alebo z vody – tým sa toto prostredie ochladzuje – a pomocou hnacej elektrickej energie ho odovzdáva v druhom výmenníku, tzv. kondenzátore, do prostredia s vyššou teplotou, napríklad do vykurovacej vody – tým sa toto prostredie zohrieva. Teplo odvádzané z výparníku do kondenzátora sa pritom zväčšuje o teplo, na ktoré sa v kompresore mení hnacia elektrická energie. Inými slovami: Tepelná energia produkovaná tepelným čerpadlom je daná súčtom oboch vložených energií, tzn. že je vždy väčšia ako hnacia energia.

Na celkovom množstve tepla potrebného pre vykurovanie, ktoré je produkované tepelným čerpadlom, sa nízkopotenciálne teplo, t.j. teplo odoberané z prírodného prostredia (ktoré je k dispozícii „zdarma“) podieľa asi 60 až 70 % a „hnacia“ elektrická energia (ktorá sa musí zaplatiť) asi 40 alebo len 30 %. Tepelnú, respektíve ekologickú záťaž okolia pri vykurovaní tepelným čerpadlom preto nevytvára celé produkované teplo, ale len „hnacia“ energia. Zostatkové teplo sa „recykluje“ a nepredstavuje preto ekologickú záťaž. Záťaž okolia spôsobená vykurovaním je preto nepriamo úmerná vykurovaciemu faktoru a oproti klasickým vykurovacím systémom je teda zhruba len tretinová.