Co je systém tepelného čerpadla? Co vědět

Pokud nejste obeznámeni s tepelná čerpadla, není čas to změnit. V roce 2023 začnou platit federální pobídky, které usnadňují nákup a instalaci. A v roce 2030 začne Kalifornie postupně vyřazovat plynové pece.

Tepelná čerpadla totiž spotřebují o 50 procent méně energie než elektrické odporové pece Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA), jsou připraveny stát se nejekonomičtější možností vytápění pro Kaliforňany, stejně jako pro lidi v jiných státech, které následují příklad Kalifornie.

Co je tedy tento domácí spotřebič, který „čerpá teplo“? Myšlenka není exotická. Otočte okenní klimatizaci a může fungovat jako základní tepelné čerpadlo. Ale jak můžete očekávat, skutečná tepelná čerpadla jsou mnohem sofistikovanější.

Co je systém tepelného čerpadla?

Tepelné čerpadlo je elektrický spotřebič, který přenáší teplo z venku do interiéru a naopak.

Většina tepelných čerpadel má zpětné ventily, které jim umožňují fungovat také jako klimatizace. Hlavními pracovními částmi jsou kompresor, který cirkuluje chladivo systémem měděných hadů, a ventilátor pro cirkulaci vzduchu do obytného prostoru.

Systémy tepelných čerpadel se obvykle skládají ze dvou jednotek, jedné venkovní a druhé vnitřní, propojených měděným potrubím, které prochází stěnou budovy. Kompresor je obvykle venku.

Jak funguje tepelné čerpadlo?

Chladicí systém se skládá ze dvou výměníků (kondenzátor a výparník) oddělených expanzním ventilem, kterým nepřetržitě cirkuluje chladivo. V cívce kondenzátoru kompresor natlakuje chladivo, aby zkondenzovalo na kapalinu. Protože tento proces uvolňuje teplo, spirála kondenzátoru je vždy horká.

Stlačená kapalina tlačí na expanzní ventil na konci spirály. Když je tlak dostatečně velký, ventil se otevře a rozpráší chladivo do spirály výparníku, kde náhlé snížení tlaku změní chladivo na páru.

Vaporizace čerpá energii z okolního média (vzduchu, půdy nebo vody). Toto prochází zpět do spirály kondenzátoru, kde se uvolňuje jako teplo, když se chladivo znovu natlakuje.

Typy systémů tepelných čerpadel

Je možné kategorizovat tepelná čerpadla podle média, kde si vyměňují teplo.

An zdroj vzduchu čerpadlo získává teplo z okolního vzduchu. A pozemní zdroj (nebo geotermální) čerpadlo jej získává ze země a a vodní zdroj čerpadlo z nedaleké vodní plochy. Tepelná čerpadla země a voda využívají výhod stabilních teplotních podmínek pod zemí nebo ve vodním tělese. Fungují lépe v chladném klimatu než modely se vzduchovým zdrojem.

Dalším způsobem, jak kategorizovat tepelná čerpadla, je podle velikosti. Celobytové jednotky s výkonnými kompresory mohou nahradit pec a klimatizaci v systému ústředního vytápění/chlazení. Cívka kondenzátoru je namontována ve vzduchotechnickém zařízení, které také obsahuje ventilátor.

Menší tepelná čerpadla, tzv ductless mini-splitsmají jednu nebo více nástěnných vnitřních jednotek, každou s vlastním ventilátorem. Mini-split produkují dostatek tepla pro jednu místnost. Existují také mini-split systémy s jedním kompresorem, který napájí až osm nebo devět nástěnných jednotek.

Kde jsou tepelná čerpadla nejčastější?

Najdete je většinou v oblastech s mírnými zimními teplotami.

Podle údajů z Národní asociace stavitelů domů, 75 % až 77 % domácností ve státech Východ-Jih-střed a jižní Atlantik je má, zatímco 20 % domácností ve státech Západ-Jih-Střed je má. V severních státech nejsou tak běžné, protože teploty vzduchu jsou příliš nízké a instalace modelů ze země nebo vody je nákladná.

Situace však není statická. Výrobci pracují na vývoji účinnějších modelů, které fungují v chladném klimatu. Jednotky mohou být navíc vybaveny přídavnými odporovými ohřívači, které poskytují dodatečné teplo v chladných dnech.

Nákup tepelného čerpadla

Nejdůležitější charakteristiky, které je třeba vzít v úvahu, jsou tepelný výkon měřený v britských tepelných jednotkách (Btus) a sezónní hodnocení energetické účinnosti (SEER). Tepelný výkon se také často měří v tunách, kde jedna tuna = 12 000 Btus.

Pro dimenzování tepelného čerpadla platí dvě základní pravidla. Jedním z nich je poskytnout 30 Btus tepla na čtvereční stopu podlahové plochy. Druhým je vydělit celkovou podlahovou plochu 500, abyste určili počet tun, které potřebujete. Je důležité, aby dodavatel HVAC provedl testy, aby přesně dimenzoval jednotku pro konkrétní dům, aby produkovala správné množství tepla.

Čísla SEER začínají na 13 (nízká účinnost) a šplhají na 21 nebo 22 (vysoká účinnost). Jednotka s vysokým číslem SEER spotřebuje méně elektřiny, ale má více pohyblivých částí a její nákup a údržba jsou vyšší.

V praxi by měl být systém s 16 SEER adekvátní v mírných klimatických podmínkách. Chcete-li maximalizovat výkon v chladnějším klimatu nebo minimalizovat spotřebu energie, použijte vyšší SEER. Energii, kterou konkrétní jednotka spotřebuje, a její měsíční náklady můžete vypočítat tak, že tepelný výkon v Btus vydělíte SEER. Výsledek získáte ve wattech za hodinu. Pak to vynásobte místní sazbou za elektřinu.

Instalace tepelného čerpadla

Některé mini-split jednotky, jako např Pan Cool DIY, mohou instalovat majitelé domů. Pokud vám to nevyhovuje, najměte si licencovaného technika HVAC.

Venkovní jednotka se montuje na betonovou podložku nebo patky, aby byla vysoká a suchá. Jedna nebo více vnitřních jednotek je instalováno na stěnách nebo uvnitř klimatizačního zařízení připojeného k potrubí budovy. Obě jednotky jsou pak spojeny chladicím potrubím a elektrickými vodiči, které procházejí stěnou.

Protože většina tepelných čerpadel funguje také jako klimatizace, je součástí dodávky odvodňovací trubice pro kondenzát, který odkapává z vnitřního výměníku, když je zima.

Údržba tepelného čerpadla

Vnitřní i venkovní jednotka potřebují běžnou údržbu, včetně výměny vzduchových filtrů a čištění spirály od prachu. Venkovní jednotka musí být udržována bez sněhu, listí a jiných nečistot, aby vzduch mohl cirkulovat.

Možná budete muset občas v zimě odmrazovat spirálu výparníku ve venkovní jednotce a v létě vnitřní jednotku. Stačí vypnout napájení a nechat led roztát, než se jej snažit seškrábat a případně poškodit cívku.

Chris Deziel působí ve stavebnictví již více než 30 let. Pomohl od základů vybudovat malé město v oregonské poušti a pomohl založit dvě společnosti zabývající se terénními úpravami. Pracoval jako truhlář, instalatér a lakýrník nábytku. Deziel píše DIY články od roku 2010 a pracoval jako online konzultant, naposledy se službou Home Depot Pro Referral. Jeho práce byly publikovány na Landlordology, Apartments.com a Hunker. Deziel také publikoval vědecký obsah a je vášnivým hudebníkem.