zpravodajství životního prostředí již od roku 1999

Obnovitelné zdroje - Tepelná čerpadla

20.06.2003
Obecné
Obnovitelné zdroje - Tepelná čerpadla
Tepelná čerpadla jsou určena především jako tepelný zdroj pro vytápění rodinných domků, ohřev užitkové vody a vody v bazénu. Jak již napovídá samotný název, tepelné čerpadlo je zařízení, které určitým způsobem přečerpává teplo. Stejně jako vodní čerpadlo přečerpává vodu z nižší hladiny na vyšší, tak i tepelné čerpadlo dělá totéž s teplem. Princip tepelného čerpadla Základním principem je uzavřený okruh, obdobně jako u chladničky, jímž se teplo na jedné straně odebírá a na druhé předává. Zatímco chladnička odebírá teplo vnitřnímu prostoru a potravinám, tepelné čerpadlo ho odebírá z okolního prostředí. Toto teplo, jehož přímé využití je s ohledem na nízkou teplotu teplonosné látky nemožné, je nazýváno nízkopotenciální teplo. Zdrojem nízkopotenciálního tepla může být například vzduch, voda, země nebo odpadní teplo. Stejně jako chladnička předává odebrané teplo kondenzátorem na zadní straně do místnosti, tepelné čerpadlo ho předává do topného systému. Tak, aby mohlo být nízkopotenciální teplo využito k vytápění či ohřevu teplé vody, je třeba ho převést na teplotu vyšší. K tomuto účelu využívá tepelné čerpadlo fyzikálních jevů spojených se změnou skupenství v závislosti na tlaku pracovní látky - chladiva. Větší verze zde Ve výparníku tepelného čerpadla chladivo po předešlém snížení tlaku expanzním ventilem začne vřít a následně odnímat teplo zdroji nízkopotenciálního tepla. Páry chladiva jsou poté kompresorem odsávány a stlačeny tak, že dochází k jejich zahřátí na vysokou teplotu. V kondenzátoru pak dojde k předání získaného tepla ohřívané látce, přičemž se páry opět ochlazují a zkapalní. Celý oběh je uzavřen odvodem chladiva do výparníku přes expanzní ventil, který snižuje tlak kapalného chladiva. Topný faktor Běžně používaná tepelná čerpadla dokáží vyrobit třikrát až čtyřikrát více tepla nežli spotřebují elektrické energie. Poměr těchto veličin, tedy energie dodané (tepelný výkon) ku energii spotřebované (elektrický příkon) se u tepelného čerpadla nazývá topný faktor. Aby tepelné čerpadlo mělo co nejmenší spotřebu pohonné energie a tedy pracovalo s vysokou hodnotou topného faktoru je především zapotřebí: používat jako zdroj nízkopotenciálního tepla látky s co možná nejvyšší teplotou, nepřesahující však maximální teplotu udávanou výrobcem pro daný typ tepelného čerpadla používat tepelné čerpadlo v kombinaci s nízkoteplotním otopným systémem, nejlépe podlahovým vytápěním. Provoz čerpadla Vzhledem k tomu, že spotřeba tepla je během roku velmi proměnlivá nebylo by ekonomické navrhovat výkon tepelného čerpadla na pokrytí celkových tepelných ztrát. Z tohoto důvodu se většinou tepelné čerpadlo používá v kombinaci s jiným špičkovým zdrojem tepla (například elektrokotlem či kotlem na dřevo), tedy v bivalentním provozu, kdy instalovaný tepelný výkon čerpadla je nižší než je maximální potřebný, například 70 - 80 %. Z hlediska roční spotřeby tepla to znamená, že tepelné čerpadlo dodává asi 80 % celkového tepla a pouhých 20 % doplňuje v nejchladnějším období špičkový zdroj. Možnosti získávání nízkopotenciálního tepla Větší verze zde Z okolního vzduchu U tepelných čerpadel systému \"vzduch – voda\" se nízkopotenciální teplo odebírá ze vzduchu výparníkem, který je zpravidla umístěn vně budovy. Aby se ze vzduchu odvedlo potřebné množství tepla, musí přes výparník proudit relativně velké množství vzduchu. Dopravu vzduchu přes výparník zajišťuje axiální ventilátor nebo ventilátory. S používáním spirálových kompresorů SCROLL, které mají řadu významných výhod oproti dříve používaným pístovým kompresorům lze předpokládat, že tepelná čerpadla systému „vzduch – voda“ najdou v našich geografických a klimatických podmínkách velké uplatnění. Z odpadního vzduchu Ochlazuje se vzduch odváděný větracím systémem objektu, který má vždy relativně vysokou teplotu, a tepelné čerpadlo může pracovat efektivně i za podmínek, v nichž běžně užívané systémy zpětného získávání tepla (rekuperace) nejsou použitelné. Z povrchových vod S ohledem na nevelké kolísání teploty povrchových vod v zimním období je možno odebírat teplo tepelným výměníkem umístěným buď přímo ve vodě, nebo zapuštěným do břehu. Ve výměníku ovšem musí proudit nemrznoucí směs. Celý systém pak pracuje obdobně jako tepelné čerpadlo země/voda. Riziko kontaminace vody je možno vyloučit použitím vhodné nemrznoucí směsi. Z půdy Z půdy lze teplo odebírat plošným či výkopovým kolektorem, nebo vrty. Ve všech těchto případech je do země uložen výměník (polyethylenové potrubí), v němž obíhá nemrznoucí směs, která se ohřívá. Výměník se umisťuje vedle objektu v nezámrzné hloubce. Trubky plošného kolektoru se ukládají na souvisle odkrytou plochu nejméně 1,5 m od sebe. Velikost takovéto plochy je asi trojnásobkem plochy vytápěné. Menší plochu zabírá výkopový kolektor; do výkopu o hloubce 2 m a šířce 1,5 m je uložena trubka ve tvaru smyček. Na 1 kW výkonu tepelného čerpadla je pak potřeba 5 až 8 m délky výkopu. Z vrtů Tento systém je v současnosti velmi rozšířen. Využívá vrtů hlubokých až 150 m se zapuštěným výměníkem z plastových trubek. Vrty se umisťují v blízkosti stavby, nejméně l0 m od sebe. Je možno je umístit i pod stavbou, zvláště jde-li o novostavbu. Na 1 kW topného výkonu tepelného čerpadla je potřeba 12 až 18 m hloubky vrtu, podle geologických podmínek. Z podzemní vody Využití podzemní vody je nejefektivnějším způsobem získávání tepelné energie z okolního prostředí. Voda je čerpána ze sací studny a po ochlazení je vracena do druhé - vsakovací studny vzdálené asi 25 m. Podmínkou je ovšem dostatečná vydatnost zdroje vody a hloubka hladiny cca do 20 m. Vydatnost zdroje je nutno ověřit dlouhodobým čerpacím pokusem. Důležitou roli hraje také chemický rozbor vody. Čerpání vody podléhá vodoprávnímu řízení. Teplota podzemní vody se pohybuje v rozmezí 8 až 10 °C a je stálá po celý rok. Proto tepelná čerpadla systému země/voda nebo voda/voda pracují velmi vyrovnaně. Z odpadního tepla technologických procesů Tento případ je vhodný zejména pro výrobní podniky a průmyslové provozy. Zejména v chladírenských provozech se výhodně používá odpadní teplo na ohřev teplé užitkové vody. Často se zde však namísto tepelného čerpadla používají levnější systémy zpětného získávání tepla. Zdroj: Ekoportál
Komentáře k článku. Co si myslí ostatní?

Další články
Chystané akce
19
8. 2017
19-26.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
LTD Polana
Ekologický institut Veronica
28
8. 2017
28.8-3.9.2017 - Ostatní akce
Centrum Veronica Hostětín, Hostětín 86
12
9. 2017
12-14.9.2017 - Veletrh, výstava
Birmingham
22
9. 2017
22-24.9.2017 - Seminář, školení
Ekodomov, V Podbabě 29B, Praha 6
26
9. 2017
26-28.9.2017 - Konference
Duisburg
Podněty ZmapujTo
Mohlo by vás také zajímat
Naši partneři
Složky životního prostředí