V oblasti technologií vytápění a chlazení se tepelná čerpadla stala vysoce účinným a ekologickým řešením. Jsou široce používána v rezidenčním, komerčním i průmyslovém prostředí k zajištění funkcí vytápění i chlazení. Abychom skutečně pochopili hodnotu a provoz tepelných čerpadel, je nezbytné se ponořit do jejich pracovních principů a konceptu topného činitele (COP).
Principy fungování tepelných čerpadel
Základní koncept
Tepelné čerpadlo je v podstatě zařízení, které přenáší teplo z jednoho místa na druhé. Na rozdíl od tradičních topných systémů, které generují teplo spalováním nebo elektrickým odporem, tepelná čerpadla přenášejí stávající teplo z chladnější oblasti do teplejší. Tento proces je podobný tomu, jak funguje lednice, ale obráceně. Lednice odebírá teplo ze svého vnitřku a uvolňuje ho do okolního prostředí, zatímco tepelné čerpadlo odebírá teplo z vnějšího prostředí a uvolňuje ho dovnitř.
Chladicí cyklus
Provoz tepelného čerpadla je založen na chladicím cyklu, který zahrnuje čtyři hlavní komponenty: výparník, kompresor, kondenzátor a expanzní ventil. Zde je podrobný popis toho, jak tyto komponenty spolupracují:
- VýparníkProces začíná výparníkem, který se nachází v chladnějším prostředí (např. vně domu). Chladivo, látka s nízkým bodem varu, absorbuje teplo z okolního vzduchu nebo země. Při absorpci tepla se chladivo mění z kapaliny na plyn. Tato fázová změna je klíčová, protože umožňuje chladivu přenášet značné množství tepla.
- KompresorPlynné chladivo se poté přesune do kompresoru. Kompresor zvyšuje tlak a teplotu chladiva jeho stlačením. Tento krok je nezbytný, protože zvyšuje teplotu chladiva na úroveň vyšší než požadovaná vnitřní teplota. Vysokotlaké a vysokoteplotní chladivo je nyní připraveno uvolnit své teplo.
- KondenzátorDalším krokem je kondenzátor, který se nachází v teplejším prostředí (např. uvnitř domu). Zde horké chladivo pod vysokým tlakem uvolňuje své teplo do okolního vzduchu nebo vody. Jak chladivo uvolňuje teplo, ochlazuje se a mění se zpět z plynu na kapalinu. Tato fázová změna uvolňuje velké množství tepla, které se používá k vytápění vnitřního prostoru.
- Expanzní ventilNakonec kapalné chladivo prochází expanzním ventilem, který snižuje jeho tlak a teplotu. Tento krok připraví chladivo k opětovnému absorbování tepla ve výparníku a cyklus se opakuje.
Koeficient výkonu (COP)
Definice
Topný faktor (COP) je měřítkem účinnosti tepelného čerpadla. Je definován jako poměr množství dodaného (nebo odebraného) tepla k množství spotřebované elektrické energie. Jednoduše řečeno, říká, kolik tepla dokáže tepelné čerpadlo vyrobit na každou jednotku spotřebované elektřiny.
Matematicky se COP vyjadřuje jako:
COP=Spotřebovaná elektrická energie (W)Dodané teplo (Q)
Pokud má tepelné čerpadlo COP (coefficient of performance) 5,0, může výrazně snížit účty za elektřinu ve srovnání s tradičním elektrickým vytápěním. Zde je podrobná analýza a výpočet:
Porovnání energetické účinnosti
Tradiční elektrické vytápění má COP 1,0, což znamená, že na každou 1 kWh spotřebované elektřiny vyrobí 1 jednotku tepla. Naproti tomu tepelné čerpadlo s COP 5,0 vyrobí 5 jednotek tepla na každou 1 kWh spotřebované elektřiny, což ho činí mnohem účinnějším než tradiční elektrické vytápění.
Výpočet úspor nákladů na elektřinu
Za předpokladu potřeby výroby 100 jednotek tepla:
- Tradiční elektrické vytápěníVyžaduje 100 kWh elektřiny.
- Tepelné čerpadlo s COP 5,0Vyžaduje pouze 20 kWh elektřiny (100 tepelných jednotek ÷ 5,0).
Pokud je cena elektřiny 0,5 € za kWh:
- Tradiční elektrické vytápěníCena elektřiny je 50 € (100 kWh × 0,5 €/kWh).
- Tepelné čerpadlo s COP 5,0Cena elektřiny je 10 € (20 kWh × 0,5 €/kWh).
Poměr úspor
Tepelné čerpadlo může ušetřit 80 % na účtech za elektřinu ve srovnání s tradičním elektrickým vytápěním ((50 - 10) ÷ 50 = 80 %).
Praktický příklad
V praktických aplikacích, jako je například ohřev teplé vody, předpokládejme, že je třeba denně ohřát 200 litrů vody z 15 °C na 55 °C:
- Tradiční elektrické vytápěníSpotřeba přibližně 38,77 kWh elektřiny (za předpokladu tepelné účinnosti 90 %).
- Tepelné čerpadlo s COP 5,0Spotřeba přibližně 7,75 kWh elektřiny (38,77 kWh ÷ 5,0).
Při ceně elektřiny 0,5 € za kWh:
- Tradiční elektrické vytápěníDenní náklady na elektřinu jsou přibližně 19,39 € (38,77 kWh × 0,5 €/kWh).
- Tepelné čerpadlo s COP 5,0Denní náklady na elektřinu jsou přibližně 3,88 € (7,75 kWh × 0,5 €/kWh).
Odhadované úspory pro průměrné domácnosti: Tepelná čerpadla vs. vytápění zemním plynem
Na základě odhadů v celém odvětví a trendů cen energií v Evropě:
| Položka | Vytápění zemním plynem | Vytápění tepelným čerpadlem | Odhadovaný roční rozdíl |
| Průměrné roční náklady na energii | 1 200–1 500 EUR | 600–900 € | Úspora cca 300–900 € |
| Emise CO₂ (tuny/rok) | 3–5 tun | 1–2 tuny | Redukce cca 2–3 tun |
Poznámka:Skutečné úspory se liší v závislosti na cenách elektřiny a plynu v jednotlivých zemích, kvalitě izolace budov a účinnosti tepelného čerpadla. Země jako Německo, Francie a Itálie obvykle vykazují větší úspory, zejména pokud jsou k dispozici vládní dotace.
Tepelné čerpadlo Hien R290 EocForce řady 6-16kW: Monoblokové tepelné čerpadlo vzduch-voda
Klíčové vlastnosti:
Funkce vše v jednom: vytápění, chlazení a ohřev teplé vody
Flexibilní možnosti napětí: 220–240 V nebo 380–420 V
Kompaktní konstrukce: Kompaktní jednotky 6–16 kW
Ekologické chladivo: Zelené chladivo R290
Tichý provoz: 40,5 dB(A) ve vzdálenosti 1 m
Energetická účinnost: SCOP až 5,19
Extrémní teplotní výkon: Stabilní provoz při –20 °C
Vynikající energetická účinnost: A+++
Inteligentní ovládání a připravenost pro fotovoltaiku
Funkce proti legionele: Max. teplota výstupní vody 75 °C
Čas zveřejnění: 10. září 2025