TEPELNÁ ČERPADLA

Význačnou roli ve fungování TČ hraje chladivo, označované v následujícím jako pracovní médium. Má tu vlastnost, že se i při nejnižších (venkovních) teplotách odpařuje. Přivede-li se venkovní vzduch nebo voda k výměníku tepla (výparníku), ve kterém cirkuluje pracovní médium, odejme takovémuto zdroji tepla potřebné výparné teplo a přejde z kapalného do plynného stavu. Zdroj tepla se tím o několik stupňů ochladí.
Kompresor toto plynné pracovní médium nasaje a stlačí. Tím že se zvětší jeho tlak, stoupne také jeho teplota – pracovní médium je tedy „přečerpáno“ na vyšší teplotní úroveň. K tomu je zapotřebí vynaložit elektrickou (nebo jinou) energii. Ta však nepředstavuje energii ztracenou, ale zvyšuje energetický (tepelný) potenciál pracovního média, které se dále dostává do kondenzátoru, jak je znázorněno na obrázku.
Tam pracovní médium odevzdá své celkové teplo, které uvedeným způsobem získalo, resp. je mu odňato nějakou teplonosnou látkou, např. vodou pro teplovodní vytápění. Tím dojde ke zkapalnění pracovního média, v expanzním ventilu se seškrtí na původní nízký tlak a oběh se opakuje.

Obvykle lze tepelnou energii získat z energetických zdrojů, které mají vyšší teplotu než jejich okolí. Například z plamene v kotli ústředního vytápění. Topné médium – obvykle voda – protéká kolem tohoto zdroje energie a odebírá z něj tepelnou energii díky velkému rozdílu teplot.

V tomto procesu se tepelná energie přelévá z vyšší teploty do nižší. Tato energie, která je odnímána z plamene hořáku, transportuje médium (voda) pryč a dodává ji tam, kde je potřeba – do topné soustavy. Technologie tepelných čerpadel v podstatě pracuje podle velmi podobných principů. Jediným rozdílem je zdroj energie – geotermální energie nebo tepelná energie, obsažená ve vzduchu místo tepelné energie plamene hořáku. Protože však teplota okolního prostředí není vysoká, musí být médium, které se používá na jeho získání velmi chladné, aby vznikl použitelný teplotní spád. To je důvod, proč je místo vody používáno jiné tekuté chladivo. Princip tohoto systému je v podstatě stejný jako je princip chladničky.

Tepelné čerpadlo odčerpává tepelnou energii z okolí a přenáší ji do topného sytému. Tento proces probíhá následovně:
Chladné tekuté chladivo je nejdříve čerpáno přes první výměník tepla, tzv. výparník tepelného čerpadla. Ten absorbuje tepelnou energii z okolí a chladivo se odpaří. Chladivo, které je nyní plynné, je nasáto dovnitř a stlačeno kompresorem pro zvýšení tlaku a tím i teploty. Dále je v cestě druhý tepelný výměník – kondenzátor – který zajišťuje, že je takto vzniklá tepelná energie předána vodě v topné soustavě. Chladivo postupně opět kondenzuje a vrací se do tekutého stavu. Nakonec dochází k snížení tlaku v expanzním ventilu a cyklus se opakuje.

Využitím vysoce efektivní technologie je firma Stiebel Eltron schopna trvale zvyšovat účinnost tepelných čerpadel. Energie, která je nutná k pohonu kompresoru, je prakticky jedinou primární energií nutnou pro činnost tepelného čerpadla. Některá tepelná čerpadla vyráběná firmou Stiebel Eltron jsou schopná dodávat až 6kW použitelné tepelné energie na každou kWh primární energie. Systémy jsou vysoce spolehlivé a prakticky bezúdržbové. Výsledkem je, že mohou fungovat nepřetržitě více než 25 let bez nutnosti řešení jakýchkoli problémů a chyb.