Tepelné čerpadlá dokážu efektívne a šetrne vykurovať domácnosti. Mnoho ľudí nepozná princíp ich fungovania, a preto pristupuje k tomuto ekologickému zdroju energie skepticky. Poďme sa teda pozrieť na to, ako je možné, že tepelné čerpadlá majú tak efektívne vlastnosti.

Tepelná výmena s kompresorom

Existuje viac druhov tepelných čerpadiel, no ich technologický princíp sa nemení. Jednoducho povedané - dokážu odobrať teplo z okolitého prostredia a odovzdať vašej domácnosti. 

Ako je to možné, keď podľa fyzikálnych zákonov sa pri tepelnej výmene presúva energia z teplejšieho prostredia do chladnejšieho? Čerpadlo má predsa za úlohu domácnosť v zime vykurovať a prípadne v lete chladiť. Preto je nutné malé množstvo elektrickej energie na “zmenu smeru” tejto výmeny. 

Každé tepelné čerpadlo má uzavretý okruh, v ktorom cirkuluje chladiaca látka. Zmenou jej tlaku sa mení skupenstvo a jej schopnosť absorbovať teplo. Vytvára sa tak nasledujúci cyklus:

1. Chladiace médium vstupuje do vonkajšej časti, kde odoberáme teplo z okolia (napríklad z vonkajšieho vzduchu alebo podzemnej vody). Tam sa zníži jej tlak, najčastejšie pomocou expanzného ventilu.
2. Vo výparníku sa vďaka nižšiemu tlaku chladiaca látka začne vyparovať. Vtedy odoberá teplo z okolia.
3. Chladiaca látka v plynnom skupenstve sa dostane ku kompresoru, ktorý svojou prácou náhle zvýši jej tlak.
4. Vyšší tlak chladiaceho média vedie k jeho skvapalneniu v kondenzátore. V tomto stave odovzdáva teplo svojmu okoliu. Tu ho absorbuje napríklad voda, ktorú využívame v domácnosti na vykurovanie objektu, teda voda v podlahovom kúrení alebo voda v radiátoroch.
5. Látka ďalej cirkuluje k expanznému ventilu a celý proces sa opakuje znova.
   

Tento cyklus je možné aj obrátiť. Chladiaca látka vtedy odovzdáva teplo z domácnosti vonkajšiemu prostrediu a tepelné čerpadlo funguje podobne ako klimatizácia. Energia, nutná na prevádzku čerpadla smeruje na udržiavanie popísaného cyklu - žiadne spaľovanie a splodiny. Zvyšok zaobstará prirodzená tepelná výmena, keďže aj teplotný rozdiel niekoľkých stupňov predstavuje veľké množstvo energie.

Efektivita tepelných čerpadiel

Efektivitu tepelného čerpadla udáva tzv. vykurovací faktor (COP - “coefficient of performance”). Ten vyjadruje pomer vyprodukovaného tepla a spotrebovanej energie. Pri tepelných čerpadlách je tento pomer zväčša v rozmedzí 3 až 5, tzn. tepelné čerpadlo “vyprodukuje” troj - až päťnásobne viac energie ako spotrebuje. Tepelné čerpadlá voda - voda typ AquaMaster od MasterTherm dosahujú garantované COP faktory az 6,34 (!) a tým sú bezkonkurenčne najefektívnejšie zariadenia na trhu vôbec. V efektivite spočíva výhoda tepelných čerpadiel oproti iným zdrojom tepla, napr. elektrickým ohrievačom či kondenzačným kotlom. 

Typy tepelných čerpadiel sa líšia konštrukciou aj zdrojom tepla z okolia, hoci princíp ostáva rovnaký. Čerpadlá vzduch-voda získavajú energiu zo vzduchu, čo môže mať za následok výnimočné výkyvy vo výkone počas roka, najmä v silných mrazoch pod -15 C. Na druhej strane, čerpadlá voda-voda alebo zem-voda odoberajú teplo zo zeme alebo podzemnej vody, kde je stabilná teplota média. Sú náročnejšie na inštaláciu ale odmenia sa majiteľom objektov bezkonkurenčnými parametrami a najrýchlejšiou návratnosťou investície. Sú to tak isto monovalentné zdroje kúrenia, tzn. nie je potrebné žiadne prídavné záložné zariadenie pre kúrenie.