Chladenie tepelným čerpadlom

Chladenie tepelným čerpadlom predstavuje úsporný spôsob, ako si v interiéri aj počas horúcich letných dní udržať príjemnú teplotu. Ako funguje pasívne a aktívne chladenie, čím sa líši od klasickej klimatizácie – a dá sa chladiť každým tepelným čerpadlom?

Ako funguje chladenie tepelným čerpadlom?

Tepelné čerpadlo dokáže ekonomickým a ekologickým spôsobom plniť tri úlohy: klasické vykurovanie, chladenie priestorov ako alternatíva ku klimatizácii a ohrev pitnej vody.

Chladenie tepelným čerpadlom funguje na rovnakom princípe ako vykurovanie, len celý proces prebieha opačným smerom. Zatiaľ čo v zime čerpadlo odoberá teplo z vonkajšieho prostredia a odovzdáva ho do interiéru, počas leta teplo z domu odvádza von. V miestnostiach tak zostáva príjemná teplota aj v období horúcich dní.

Celý proces zabezpečuje uzavretý okruh s chladivom, ktoré teplo prenáša z jedného prostredia do druhého. V závislosti od typu tepelného čerpadla sa odobraté teplo odvádza do vonkajšieho vzduchu, zeme alebo vody. O to, aby všetko fungovalo automaticky a efektívne, sa starajú komponenty tepelného čerpadla (výparník, kompresor, kondenzátor, expanzný ventil a regulácia), takže používateľ iba nastaví požadovanú teplotu v miestnosti.

Pri chladení tepelným čerpadlom sa využívajú dva základné spôsoby – pasívne (natural cooling) a aktívne (active cooling) chladenie. Líšia sa tým, či sa na ochladzovanie využíva prirodzený chlad zeme alebo vody, alebo sa zapája aj kompresor tepelného čerpadla. Obe možnosti majú svoje výhody, ktorým sa budeme venovať v ďalších častiach článku.

Tip: Máte záujem o tepelné čerpadlo? Pomocou konfigurátora rýchlo zistíte, ktorý produkt najlepšie vyhovuje vašim požiadavkám. Dozviete sa aj orientačnú cenu.

Čím sa chladenie tepelným čerpadlom líši od klimatizácie

Na rozdiel od klasických klimatizácií, ktoré chladenie zabezpečujú studeným vzduchom z vnútorných jednotiek, tepelné čerpadlo chladí príslušné miestnosti prostredníctvom potrubia vykurovacieho systému. To znamená, že v rozvode vykurovania prúdi chladiaca voda. V tomto prípade existujú dve možnosti: aktívne a pasívne chladenie (pasívne je bez použitia kompresora, keď sa využíva nižšia teplota vonkajšieho prostredia).

Chladenie tepelným čerpadlom s režimom „natural cooling“

Pasívne chladenie (passive cooling), označované v odbornom žargóne aj ako „natural cooling“, pracuje s prirodzenou teplotou okolia. Pre tento druh chladenia sú vhodné iba tepelné čerpadlá typu zem/voda a voda/voda. Tepelné čerpadlo typu vzduch/voda nie je vhodné.

Kvapalina v potrubí odoberá teplo z existujúceho vykurovacieho okruhu pomocou výmenníka tepla a odovzdáva ho potom bezprostredne smerom von (do zeme alebo podzemnej vody). Zariadenie je počas tejto činnosti vypnuté, čo výrazne redukuje náklady na ochladzovanie. V tomto režime nebeží klasický cyklus tepelného čerpadla.  

Aby sa chladenie tepelným čerpadlom dalo takýmto spôsobom realizovať, vyžaduje sa výmenník tepla, obehové čerpadlo a dodatočný trojcestný ventil, ktorý zabezpečuje prevádzku chladenia nad rosným bodom.

Chladenie tepelným čerpadlom s režimom „active cooling“

Druhou možnosťou je takzvané aktívne chladenie (active cooling). Pri aktívnom chladení tepelným čerpadlom sa vlastná funkcia zariadenia, čiže ohrev vody alebo vykurovanie, jednoducho otočí. Tepelné čerpadlo teda chladivo zmení teplom z domu na paru a teplo odovzdá cez kondenzátor do primárnej strany – vonkajšie prostredie (zem, voda, vzduch). Na rozdiel od pasívneho chladenia je na prevádzku potrebný kompresor tepelného čerpadla, čím dochádza k spotrebe elektrickej energie. Čerpadlo beží v rovnakom režime, ako keď vykuruje, no cyklus je otočený.

Z kondenzátora sa v prípade chladenia stáva výparník – teplo z miestností sa prenáša na chladivo. Aby bolo privedené až ku kompresoru, vyžaduje sa štvorcestný ventil. Okrem toho je potrebný i druhý expanzný ventil. Oba komponenty umožňujú automaticky zmeniť tok v tepelnom čerpadle a tiež to, že v lete sa tepelným čerpadlom dá zároveň ohrievať voda.

Dôležité: Keďže tepelné čerpadlá chladia budovy cez plošné systémy (podlahové, stropné alebo stenové), nesmie teplota média klesnúť pod teplotu rosného bodu, pretože potom by vlhkosť mohla spôsobiť škody  na  podlahe alebo v nej. Istotu ponúkajú špeciálne snímače, ktoré znižujú výkon chladenia v nebezpečných situáciách (v závislosti od teploty a relatívnej vlhkosti). Tento spôsob ochladzovania sa nazýva aj vysokoteplotné chladenie – nedochádza pri ňom ku kondenzácii.

Optimálny systém chladenia čerpadlom

Optimálny systém chladenia tepelným čerpadlom predstavuje využitie stropného chladenia. V tomto prípade chladný vzduch pomaly padá zhora nadol – kvôli väčšej hustote –, rovnako ako teplý stúpa v prípade podlahového vykurovania. Tento  systém však vyžaduje investíciu do chladiaceho rozvodu v strope, a to nad rámec rozvodu v podlahe na vykurovanie. Dá sa použiť aj chladenie cez rozvod v podlahe, lepší efekt sa však dosiahne stropným chladením.

Nie každé tepelné čerpadlo je konštruované tak, aby mohlo chladiť

Pred kúpou tepelného čerpadla by ste sa mali poradiť s odborníkom na vykurovanie a chladenie. Tak zabezpečíte, aby bolo zakúpené zariadenie vhodné aj na chladenie miestností. Aby ste mohli aktívne chladiť jednotlivé priestory, čerpadlo musí byť pri svojom spôsobe fungovania reverzibilné. Ak máte zariadenie, ktoré reverzibilné nie je, môže sa využiť na pasívne chladenie vtedy, keď sa dá namontovať trojcestný zmiešavací ventil. Odborný montážny partner vám všetko objasní a pomôže vám zabezpečiť súčasné využívanie funkcie chladenia, ak o ňu máte záujem.

FAQ: Chladenie tepelným čerpadlom

1. Ako funguje chladenie tepelným čerpadlom?

Chladenie tepelným čerpadlom pracuje na opačnom princípe ako vykurovanie. Z interiéru odoberá teplo a odvádza ho do vonkajšieho prostredia alebo do zeme, čím ochladzuje miestnosti. V závislosti od typu zariadenia môže ísť o aktívne alebo pasívne chladenie.

2. Aký je rozdiel medzi aktívnym a pasívnym chladením tepelným čerpadlom?

Pri pasívnom chladení sa využíva prirodzene nižšia teplota zeme alebo podzemnej vody a kompresor čerpadla väčšinou nepracuje, takže spotreba elektriny je veľmi nízka. Aktívne chladenie využíva kompresor podobne ako klimatizácia, vďaka čomu dokáže dosiahnuť vyšší chladiaci výkon. Výber vhodného riešenia závisí od typu zariadenia, systému vykurovania, respektíve chladenia a požadovaného tepelného komfortu.

3. Je chladenie tepelným čerpadlom náhradou klimatizácie?

Áno, v mnohých prípadoch môže takéto čerpadlo klimatizáciu nahradiť. Chladenie však prebieha cez podlahové, stenové alebo stropné vykurovanie, takže vzduch neprúdi tak intenzívne ako z klimatizačnej jednotky. Výsledkom je rovnomernejšie a prirodzenejšie ochladzovanie miestností, ktoré funguje na princípe akumulácie chladu v konštrukciách – ochladzujú sa konštrukcie a nie priamo vzduch ako v prípade klimatizácie.

4. Dokáže chladiť každé tepelné čerpadlo?

Nie, nie všetky sú vybavené funkciou chladenia. Ak chcete využívať aktívne chladenie tepelným čerpadlom, zariadenie musí byť reverzibilné alebo musí umožňovať doplnenie potrebných komponentov podľa odporúčania výrobcu. Samozrejme musí byť na to navrhnutý aj potrubný rozvod (podlaha, steny, strop).

5. Ktoré tepelné čerpadlá sú vhodné na pasívne chladenie?

Pasívne chladenie je vhodné predovšetkým pre čerpadlá typu zem/voda a voda/voda. Tie dokážu využívať prirodzene nízku teplotu zeme alebo podzemnej vody na efektívne ochladzovanie interiéru. Tepelné čerpadlá vzduch/voda túto možnosť spravidla neponúkajú.

6. Je chladenie tepelným čerpadlom úsporné?

Áno, najmä pasívne chladenie patrí medzi energeticky veľmi úsporné riešenia. Keďže kompresor počas prevádzky väčšinou nepracuje, spotreba elektrickej energie zostáva nízka. Aktívne chladenie má vyššiu spotrebu, no stále môže byť efektívnejšie ako prevádzka samostatnej klimatizácie.

7. Aké vykurovacie systémy sú najvhodnejšie na chladenie tepelným čerpadlom?

Najvhodnejšie je stropné chladenie, pri ktorom studenší vzduch pomaly klesá smerom k podlahe a ochladzuje priestor bez prievanu a hluku.

8. Oplatí sa chladenie tepelným čerpadlom aj počas horúcich letných dní?

Áno, hlavne v dobre zateplených domoch dokáže výrazne zvýšiť tepelný komfort. Chladenie tepelným čerpadlom pomáha udržiavať stabilnú vnútornú teplotu bez prudkých výkyvov. Výhodou je akumulácia chladu v konštrukciách.

9. Na čo myslieť pri výbere tepelného čerpadla s funkciou chladenia? Okrem vykurovacieho výkonu sa zaujímajte aj o to, či zariadenie podporuje aktívne alebo pasívne chladenie. Dôležitý je tiež typ vykurovacieho systému, možnosti regulácie a správny návrh celej sústavy. Výber vhodného riešenia je preto dobré konzultovať s odbornou realizačnou firmou.