Fungování tepelného čerpadla

Možná že už víte že tepelné čerpadlo funguje tak že přenáší teplo z vnějšího prostředí do vnitřního prostředí. Pokud to chcete trochu hlouběji pochopit, je třeba vědět pár věcí: 1.termodynamický zákon: "Energie v izolované soustavě nemůže samovolně vznikat ani zanikat. Druh energie se však může transformovat. 2.termodynamický zákon: Nám popisuje jakým směrem se teplo pohybuje. Vždy od teplejšího prostředí směrem do chladnějšího prostředí.

Takže z termodynamických zákonů víme, že se teplo vždy pohybuje od teplejšího prostředí směrem do chladnějšího. Pokud máme látku (médium) kterou ochladíme například na -30 ° C a venkovní teplota v zimě bude -10 ° C. Tak se nám látka která měla -30 ° C ohřeje. Takže jsme získali teplo. Médium však nebude mít vyšší teplotu než teplota prostředí (v našem případě -10 ° C.) a to nám moc dům neohřeje. Potřebujeme teplo trochu upravit abychom tento zisk mohly použít.

A to přesně dělají tepelná čerpadla, pohybují tepelným médiem (také nazývané chladivo) čímž se zajišťuje přenos tepla z chladnějšího prostředí do média. Kromě toho nám transformují médium resp. nízkoteplotní energii (pomocí tlaku) na použitelné teplo pro vytápění.

Médium v čerpadle - plyn a vlastnosti plynů

Pokud v uzavřeném systémy máme plyn a zvýšíme tlak, zvýší se teplota plynu, pokud se tlak sníží, sníží se také teplota plynu. Plyny jsou běžně v plynném skupenství, ale lze je také zkapalní pomocí nízkých teplot nebo pomocí tlaku.

Když plyny procházejí z kapalného skupenství do svého bodu varu dokáží při odpaření efektivně odebírat teplo. Při opačném jevu, při přeměně plynu na kapalné skupenství dokáže plyn efektivně předávat teplo. Většina plynů má svůj bod varu při pokojových teplotách a tudíž se plyn nachází v plynném skupenství. Při nízkých teplotách je možné plyn zkapalnit.

Expanzní ventil

Jednou z částí tepelného čerpadla je expanzní ventil. Jedná se o jednoduché zařízení ve kterém je možné snížit tlak plynu a následně dojde ke snížení teploty plynu v uzavřeném systému tepelného čerpadla. Plyny jak jsme si řekli při nízkých teplotách přeměňují své skupenství na kapalné.

 

Výparník

je tepelný výměník konstruován tak aby bylo možné efektivně vyměnit nízkoteplotní teplo, do nízkoteplotního média. Čili ve výměníku nám putuje zchlazené médium (chladivo) a protože má teplotu nižší než je venkovní teplota, odebere teplo z prostředí. Do výparníku vstupuje chladivo ve formě vodních par, případně kapaliny a jak se médium otepluje odchází médium v plynném skupenství.

Kompresor

Také se nazývá srdce tepelného čerpadla. Kompresor má za úkol zvyšovat tlak a následně teplotu média, čímž nám udělá z tepla získaného v předchozím kroku použitelné teplo pro vytápění. Do kompresoru vstupuje nízkotlaká nízkoteplotní energie a za pomoci stlačení plynu odchází vysokotlaká vysokoteplotní energie. Spotřeba el.energie na stlačení plynu = el.spotřebě kompresoru tepelného čerpadla. Teplo které použijeme k vytápění jsme získali v předešlém kroku.

Kondenzátor

Na kondenzátoru dochází k vybíjení, ke kondenzaci vodních par a následné efektivní předání teploty z vodních par do našeho domu.

Ukončení cyklu - expanzní ventil

Dalším krokem se vracíme  do expazního ventilu, kde jsme začali. V expanzním ventilu se zmenší tlak plynu a plyn se jak jsme si řekli zákonitě ochladí. Médium je připraveno k získání teploty.

obrázek: expanzní ventil, tlak plynu se sníží rozšířením hrdla když plyn přejde z tenké trubky na širokou

Další časti tepelných čerpadel

Reverzní ventil

Umožňuje přeměnu tepelného čerpadla na klimatizaci.