Jak funguje tepelné čerpadlo

// 18. 9. 2021

Druhý zákon termodynamiky hovoří o tom, že teplo se může samovolně šířit pouze z místa teplejšího na místo studenější. Avšak vhodným dodáním energie umíme tento zcela přirozený jev - samovolný tok tepla - otočit a z místa studenějšího odvádět teplo na místo teplejší.

Na stejném principu funguje jako tepelné čerpadlo funguje i lednička, kdy teplo je odváděno z místa studenějšího (výparník) na místo teplejší. Tuto hypotézu můžeme ověřit tak, že položíme-li ruku na ledničku, zjistíme, že "topí". Jedná se o teplo, které je odvedeno z výparníku.

Zákony přírody v tepelných čerpadlech

K pochopení toho, jakým způsobem fungují tepelná čerpadla, si potřebujeme uvědomit, že se jedná v podstatě o technickou aplikaci dvou velmi důležitých přírodních jevů. A to teplo a teplota. Jaký je mezi nimi rozdíl? Teplo neboli tepelná energie je energie, kterou při kontaktu předává teplejší těleso studenějšímu. Naproti tomu teplota je jen vnější projev energie každé hmoty. Pokud hmota teplo předává, její teplota klesá a pokud teplo přijímá, její teplota roste.

TEPLO

Prvním jevem je změna teploty při přeměně skupenství. Všichni známe skupenství - led, voda, pára. Teplota varu vody je 100 °C, ovšem je nutné si uvědomit, že je to za podmínky normálního atmosférického tlaku (101,325 kPa). Například na vrcholu Mount Everestu je tlak podstatně nižší a voda zde vře při teplotě 80 °C. Z toho vyplývá, že pomocí tlaku dokážeme regulovat teplotu varu a kondenzaci (zkapalňování) látek - při vyšším tlaku je teplota varu vyšší, naopak při nižším tlaku nižší.

TEPLOTA

Druhým jevem je tepelné chování látek při změně skupenství. Pro všechny látky platí, že kapalný stav (skupenství) je energeticky vyšší než pevný, a plynný stav je vyšší než kapalný. Z toho vyplývá, že přechází-li látka ze stavu kapalného do plynného, musíme ji dodat energii (voda bude vřít jen tehdy, dodáme-li jí energii - teplo, resp. pokud začneme ohřívat kostku ledu, nejprve se dopracujeme k vodě jako kapalině a následně k páře. Stejně to funguje i naopak, kdy je energie odevzdávána).

Jak tedy tepelné čerpadlo funguje?

Tepelné čerpadlo je cyklicky pracující stroj, kde celý proces probíhá v uzavřeném kruhu a všechny děje se periodicky opakují. Pomocí vhodné změny tlaku média umíme řídit jeho odpařování a kondenzaci, což nám umožňuje přenášet energii z místa s nižší teplotou na místo s vyšší teplotou. V následujícím textu si popíšeme jeden cyklus.

Teplonosné médium (látka, kterou necháváme vypařovat, odebírá teplo ze zdroje; poté ji necháme zkondenzovat a předává nám naakumulované teplo; jednoduše řečeno jde o „přenašeč“ tepla) proudí v kapalném stavu ke zdroji tepla (podzemní voda, vzduch, velký objem půdy). Toto médium je v rovnováze se svým okolím a při daném tlaku a teplotě nemá snahu měnit svůj stav na jiný.

V místě, kde chceme získávat teplo, náhle snížíme tlak média (většinou pomocí expanzního ventilu). Pokles tlaku způsobí, že teplota vypařování média klesne pod teplotu zdroje energie a médium se vypaří. Během vypařování médium odebírá teplo z okolí a akumuluje jej v sobě. Následně je médium v plynném stavu i s naakumulovanou energií vedeno k místu, kde tuto energii chceme zužitkovat (například k akumulačnímu zásobníku vody). V daném místě nyní náhle zvýšíme tlak (většinou pomocí kompresoru). Zvýšení tlaku způsobí, že teplota kondenzace média vzroste nad teplotu v zásobníku vody a médium začne kondenzovat. Při kondenzaci je teplo, které se v médiu naakumulovalo při vypaření, předáváno do vody v zásobníku. Odevzdané teplo způsobí nárůst teploty okolí a zahřejeme vodu, kterou pak můžeme například vytápět (tj. ohřátá voda ze zásobníku je rozváděna např. do podlahového topení nebo využita pro další účely v domácnosti). Po kondenzaci a předání tepla se médium opět dostane do výchozího stavu a tento cyklus se opět opakuje.

Přemýšlíte o tepelném čerpadle pro svou stavbu?

Máme široký výběr monoblokových i splitových tepelných čerpadel vzduch-voda i země-voda. 
Kontaktujte nás a my vám s radostí poradíme s výběrem a zdrama Vám vytvoříme cenovou nabídku.
Nacenění ZDARMA

Proč? Jak? Za kolik?

Zavolejte nám 722 753 886, nebo napište info@vibemont.cz a my se vám ozveme do 24 hodin. Společně probereme všechny vaše otázky a doporučíme vám nejvhodnější produkt nebo službu pro Vaši stavbu.
Nezávazná konzultace je u nás zdarma.




    O jaký typ produktu nebo služby máte zájem?



    Ostatní produkty

    úpravny vody | fotovoltaika | klimatizace | rekuperace
    chevron-down-circle linkedin facebook pinterest youtube rss twitter instagram facebook-blank rss-blank linkedin-blank pinterest youtube twitter instagram