V oblasti vykurovacích a chladiacich technológií sa tepelné čerpadlá stali vysoko účinným a ekologickým riešením. Sú široko používané v obytných, komerčných a priemyselných prostrediach na zabezpečenie funkcií vykurovania aj chladenia. Pre skutočné pochopenie hodnoty a fungovania tepelných čerpadiel je nevyhnutné ponoriť sa do ich pracovných princípov a konceptu vykurovacieho faktora (COP).
Princípy fungovania tepelných čerpadiel
Základný koncept
Tepelné čerpadlo je v podstate zariadenie, ktoré prenáša teplo z jedného miesta na druhé. Na rozdiel od tradičných vykurovacích systémov, ktoré generujú teplo spaľovaním alebo elektrickým odporom, tepelné čerpadlá presúvajú existujúce teplo z chladnejšej oblasti do teplejšej. Tento proces je podobný tomu, ako funguje chladnička, ale naopak. Chladnička odoberá teplo zo svojho vnútra a uvoľňuje ho do okolitého prostredia, zatiaľ čo tepelné čerpadlo odoberá teplo z vonkajšieho prostredia a uvoľňuje ho do vnútra.
Chladiaci cyklus
Prevádzka tepelného čerpadla je založená na chladiacom cykle, ktorý zahŕňa štyri hlavné komponenty: výparník, kompresor, kondenzátor a expanzný ventil. Tu je podrobný popis toho, ako tieto komponenty spolupracujú:
- VýparníkProces začína výparníkom, ktorý sa nachádza v chladnejšom prostredí (napr. mimo domu). Chladivo, látka s nízkym bodom varu, absorbuje teplo z okolitého vzduchu alebo zeme. Pri absorbovaní tepla sa chladivo mení z kvapaliny na plyn. Táto zmena skupenstva je kľúčová, pretože umožňuje chladivu prenášať značné množstvo tepla.
- KompresorPlynné chladivo sa potom presunie do kompresora. Kompresor zvyšuje tlak a teplotu chladiva jeho kompresiou. Tento krok je nevyhnutný, pretože zvyšuje teplotu chladiva na úroveň, ktorá je vyššia ako požadovaná vnútorná teplota. Vysokotlakové chladivo s vysokou teplotou je teraz pripravené uvoľniť svoje teplo.
- KondenzátorĎalším krokom je kondenzátor, ktorý sa nachádza v teplejšom prostredí (napr. vo vnútri domu). Tu horúce chladivo pod vysokým tlakom uvoľňuje svoje teplo do okolitého vzduchu alebo vody. Keď chladivo uvoľňuje teplo, ochladzuje sa a mení sa späť z plynu na kvapalinu. Táto zmena fázy uvoľňuje veľké množstvo tepla, ktoré sa používa na vykurovanie vnútorného priestoru.
- Expanzný ventilNakoniec kvapalné chladivo prechádza expanzným ventilom, čím sa znižuje jeho tlak a teplota. Tento krok pripraví chladivo na opätovné absorbovanie tepla vo výparníku a cyklus sa opakuje.
Koeficient výkonnosti (COP)
Definícia
Koeficient výkonnosti (COP) je mierou účinnosti tepelného čerpadla. Je definovaný ako pomer množstva dodaného (alebo odvedeného) tepla k množstvu spotrebovanej elektrickej energie. Zjednodušene povedané, hovorí nám, koľko tepla dokáže tepelné čerpadlo vyrobiť na každú jednotku elektriny, ktorú spotrebuje.
Matematicky sa COP vyjadruje ako:
COP = Spotreba elektrickej energie (W) Dodané teplo (Q)
Keď má tepelné čerpadlo COP (koeficient výkonu) 5,0, môže výrazne znížiť účty za elektrinu v porovnaní s tradičným elektrickým vykurovaním. Tu je podrobná analýza a výpočet:
Porovnanie energetickej účinnosti
Tradičné elektrické kúrenie má COP 1,0, čo znamená, že na každú 1 kWh spotrebovanej elektriny vyrobí 1 jednotku tepla. Naproti tomu tepelné čerpadlo s COP 5,0 vyrobí 5 jednotiek tepla na každú 1 kWh spotrebovanej elektriny, vďaka čomu je oveľa účinnejšie ako tradičné elektrické kúrenie.
Výpočet úspor nákladov na elektrinu
Za predpokladu potreby výroby 100 jednotiek tepla:
- Tradičné elektrické kúrenieVyžaduje 100 kWh elektriny.
- Tepelné čerpadlo s COP 5,0Vyžaduje iba 20 kWh elektriny (100 tepelných jednotiek ÷ 5,0).
Ak je cena elektriny 0,5 € za kWh:
- Tradičné elektrické kúrenieCena elektriny je 50 € (100 kWh × 0,5 €/kWh).
- Tepelné čerpadlo s COP 5,0Cena elektriny je 10 € (20 kWh × 0,5 €/kWh).
Pomer úspor
Tepelné čerpadlo dokáže ušetriť 80 % na účtoch za elektrinu v porovnaní s tradičným elektrickým vykurovaním ((50 - 10) ÷ 50 = 80 %).
Praktický príklad
V praktických aplikáciách, ako je napríklad zásobovanie teplou úžitkovou vodou, predpokladajme, že denne je potrebné ohriať 200 litrov vody z 15 °C na 55 °C:
- Tradičné elektrické kúrenieSpotrebuje približne 38,77 kWh elektriny (za predpokladu tepelnej účinnosti 90 %).
- Tepelné čerpadlo s COP 5,0Spotrebuje približne 7,75 kWh elektriny (38,77 kWh ÷ 5,0).
Pri cene elektriny 0,5 € za kWh:
- Tradičné elektrické kúrenieDenné náklady na elektrinu sú približne 19,39 € (38,77 kWh × 0,5 €/kWh).
- Tepelné čerpadlo s COP 5,0Denné náklady na elektrinu sú približne 3,88 € (7,75 kWh × 0,5 €/kWh).
Odhadované úspory pre priemerné domácnosti: Tepelné čerpadlá vs. vykurovanie zemným plynom
Na základe odhadov pre celé odvetvie a trendov cien energií v Európe:
| Položka | Kúrenie na zemný plyn | Tepelné čerpadlo na vykurovanie | Odhadovaný ročný rozdiel |
| Priemerné ročné náklady na energiu | 1 200 – 1 500 € | 600 – 900 € | Úspora približne 300 – 900 € |
| Emisie CO₂ (tony/rok) | 3 – 5 ton | 1 – 2 tony | Redukcia približne o 2 – 3 tony |
Poznámka:Skutočné úspory sa líšia v závislosti od cien elektriny a plynu v jednotlivých štátoch, kvality izolácie budov a účinnosti tepelného čerpadla. Krajiny ako Nemecko, Francúzsko a Taliansko majú tendenciu vykazovať väčšie úspory, najmä ak sú k dispozícii vládne dotácie.
Tepelné čerpadlo Hien R290 EocForce série 6-16kW: Monoblokové tepelné čerpadlo vzduch-voda
Kľúčové vlastnosti:
Funkcie všetko v jednom: vykurovanie, chladenie a ohrev teplej úžitkovej vody
Flexibilné možnosti napätia: 220 – 240 V alebo 380 – 420 V
Kompaktný dizajn: Kompaktné jednotky 6–16 kW
Ekologické chladivo: Zelené chladivo R290
Tichá prevádzka: 40,5 dB(A) vo vzdialenosti 1 m
Energetická účinnosť: SCOP až 5,19
Extrémny teplotný výkon: Stabilná prevádzka pri –20 °C
Vynikajúca energetická účinnosť: A+++
Inteligentné ovládanie a pripravené na fotovoltaiku
Funkcia proti legionele: Maximálna teplota výstupnej vody 75 °C
Čas uverejnenia: 10. septembra 2025