Austria Czech Hungary Poland Slovakia Sweden

Technika

Princip činnosti

Chladící médium (plyn) v tekuté formě protéká sítí měděných trubek obalených masivními hliníkovými plochami (radiátory) zjednodušujícími přijímání energie zvenku. Plocha radiátorů nahrazuje cca 800 bm trubky uložené vodorovně pod povrchem země za účelem odebírání tepla u takového typu tepelného čerpadla.

Při průtoku větví systému s radiátory se médium zahřívá, přičemž odebírá teplo zvenku. Je třeba si uvědomit, že záporné znaménko u teploty neznamená, že by tato energie chyběla. Stále se jedná o tepelnou energii. Významným energetickým faktorem je obsah vodní páry ve vzduchu (vlhkost vzduchu) a vítr.

Proč? Vysvětlení je prosté. Vlhkost ve vzduchu (v podobě plynu nebo atmosférických srážek), která se sráží na povrchu radiátorů, odevzdává tomuto povrchu svoje teplo. Děje se to tak rychle, že dalším stavem skupenství je prostě námraza nebo led, stále však dochází k předávání energie do protékajícího plynu v trubkách. Výsledkem tohoto zahřátí média v měděných trubkách je jeho přechod z kapalného do plynného stavu (plyn). Plyn vstupuje do kompresoru. Tlak plynu narůstá do momentu otevření expanzního ventilu. Stlačený plyn se prudce ohřeje a horký přechází do výměníku tepla s velkou účinností, kde svou energii (teplo) odevzdává a ohřívá vodu. Poté zase přechází do tekutého stavu. Takto zahřátá voda,která je součástí systému ústředního topení poskytuje teplo v domě. Celá cirkulace média začíná znovu a média nikdy neubude.

Takto funguje toto tepelné čerpadlo

Existují čtyři základní fyzikální zákony, které umožňují odebírat teplo ze vzduchu:

1. Aby nějaká kapalina mohla být přivedená k bodu varu a přeměněná v páru, je zapotřebí tepelné energie.

2. Když se pára opět mění v kapalinu, odevzdává tolik tepelné energie, kolik přijala během odpařování.

3. Když stlačujeme plyn, teplota narůstá společně s tlakem.

4. Když zvyšujeme tlak na kapalinu, roste její teplota varu.

Schéma tepelného čerpadla:



Hlavní části tepelného čerpadla jsou navzájem spojené pomocí systému trubek obsahujících chladící médium s velmi nízkou teplotou varu (cca -43 °C pro plyn pod běžným tlakem).

Vše probíhá dále popsaným způsobem:

Vzduch obtéká vnější stranu absorbéru (rampouch ledu). V absorbéru se při nízkém tlaku chladící médium vaří. Tehdy odebírá teplo z atmosféry. Během vření se chladící médium, jež je v tekuté formě, mění v páru a vnější vzduch odevzdává svou energii (teplo). V kompresoru podléhá pára plynu kompresi a její teplota významně narůstá. Když se pára ve výměníku tepla ochlazuje a přitom předává své teplo vodě cirkulující v sekundárním obvodu (oběh ústředního topení), dochází k opětnému srážení plynu a teplo se přenáší do tepelného systému (systému ÚT).

Napájíme-li tepelné čerpadlo elektrickým proudem, pak odebíraný výkon představuje 6 W na každý stupeň rozdílu mezi absorbérem a výměníkem tepla.


Příklad získání 1 kW tepelné energie

Teplota na absorbéru (rampouchu ledu) má hodnotu -10 °C, a ve výměníku tepla +40 ?C, což představuje absolutní hodnotu rozdílu 50?, tedy 50 x 6 W = 300 W odebírané energie vyrábí 1000 W tepelné energie.



Příkladové schéma zapojení do existující instalace.

SCHÉMA ZAPOJENÍ TRUBEK A KABELŮ S KOMPRESOREM UVNITŘ OBJEKTU



Konstrukce

1. Součástí tepelného čerpadla Octopus jsou radiátory umístněné v exteriéru budovy, ve kterých protéká přenosové médium - plyn R-290. Tento plyn se cyklicky rozpíná a stlačuje prostřednictvím kompresoru. V důsledku tohoto procesu je čerpáno teplo z okolí, které je pak předáváno do deskového výměníku tepla typu plyn - voda. Voda, která se v něm zahřívá je propojená s topným systémem objektu.
2. Zapnutí tepelného čerpadla Octopus znamená zapnutí kompresoru a začátek odebírání tepla z vnějšího vzduchu; vypnutí tepelného čerpadla znamená vypnutí přívodu do kompresoru.
3. Po ukončení prácí na vnitřní instalaci ústředního topení a následném oznámení investora, že vnitřní instalace byla napojená na výměník tepla v objektu, propojí oprávněný pracovník servisu Octopus Energi plynová potrubí, poté naplní čerpadlo plynem R-290 a provede prvé spuštění zařízení tepelného čerpadla.
4. Dojde-li ke spuštění tepelného čerpadla, aniž by byl přítomen oprávněný pracovník servisu Octopus Energi, znamená to ztrátu záruky.

Ohřev

1. Tepelné čerpadlo Octopus se zapne jen tehdy, když teplota v objektu klesne pod úroveň požadované teploty.
2. Vytvořený tepelný zisk v místnosti způsobuje, že tepelné čerpadlo se nezapne. Tento zisk vzniká díky sálajícímu teplu přítomných osob, elektrické energii napájející přítomná zařízení, provádění prací produkujících teplo, jakož i působení slunce a pod.
3. Po nainstalování tepelného čerpadla a jeho prvém spuštění, popř. po odstávce topení, se do místností chladných místností přivede teplo pomocí tepelného čerpadla. Teplo je předáváno celému objektu tak dlouho, dokud vnitřní teplota nedosáhne požadované (nastavené) hodnoty. Po dosažení požadované teploty tepelné čerpadlo pracuje ještě 500 sekund a poté se automaticky vypne.
4. Po jeho vypnutí se objekt začne přirozeně ochlazovat. Když teplota klesne o např. 0,1 stupně, tepelné čerpadlo se se zpožděním 500 sekund opět zapne. Od této chvíle až do okamžiku nového zapnutí tepelného čerpadla unikne z vytápěného objektu jisté množství tepla do vnějšího prostředí (průnik zdmi, okny, střechou a pod.). Po opětovném zapnutí tepelného čerpadla dodá topný systém Octopus do objektu ekvivalentní množství tepla z vnějšího prostředí. Tepelné čerpadlo Octopus tak nezpůsobuje úbytek tepla v přírodě, odebírá z okolí jen stejné množství tepla, jaké objekt předtím uvolnil. Díky tomu nebude nikdy chybět teplo pro činnost tepelného čerpadla Octopus.
5. Během činnosti tepelného čerpadla Octopus, je-li použito v systému ÚT, je teplota vody v systému ÚT závislá na tepelně technických parametrech objektu a na teplotě vnější atmosféry.
Příklad: K vytápění objektu tradiční instalací s radiátory je třeba tepelné čerpadlo naprogramovat na teplotu +50 °C až +55 °C. Po dosažení požadované teploty uvnitř objektu se tepelné čerpadlo vypne. Voda v systému ústředního topení neustále cirkuluje, čímž se postupně ochlazuje. Radiátory v objektu odebírají teplo pro vytápění vnitřních prostor. Při daných tepelně technických parametrech objektu dosáhne V závislosti od vnější teploty dosáhne teplota vody v systéme ÚT určité teploty, napr. 35 °C, po dosažení požadované teploty uvnitř objektu. Tehdy se tepelné čerpadlo vypne. Snímač teploty prostoru objektu znovu zapne tepelné čerpadlo, když teplota v blízkosti snímače teploty uvnitř objektu klesne o 0,1 °C pod hodnotu nastavené teploty. Tento proces se automaticky opakuje.
Samotná teplota v systému ÚT je teda závislá na teplotě vnější atmosféry a tepelně technických vlastnostech objektu. Jako maximální teploty v systému ÚT možno dosáhnout hodnoty cca 50 °C až 55 °C, a to při teplotě vnější atmosféry -12 °C až -15 °C. Tento způsob činnosti tepelného čerpadla zajišťuje autoregulaci systému ÚT.
6. Radiátory tepelného čerpadla Octopus, které jsou nainstalované v exteriéru a ve kterých je chladící plyn R-290, umožňují odebírání tepla z okolí až do okamžiku, kdy těleso radiátoru dosáhne teplotu -43 °C. Následkem odebírání tepla ze vzduchu se tento vzduch na povrchu radiátoru ochlazuje a jako těžší klesá dolů, čímž uvolňuje prostor pro přísun dalšího teplejšího vzduchu. Tento přirozený koloběh vzduchu trvá během činnosti tepelného čerpadla Octopus.
7. Účinnost získávání tepla závisí od druhu vnitřní instalace ústředního topení. Pro tepelnou instalaci vybavenou běžně známými (klasickými) radiátory můžeme z 1 kW elektrické energie spotřebované kompresorem získat 3,3 kW tepelné energie. Naproti tomu v případě podlahového topení od firmy Octopus získáme z 1 kW elektrické energie 5,2 kW tepelné energie.

Získávání teplé užitkové vody

1. Teplotu vody + 55 °C dosáhneme, když kompresor vytvoří vyšší tlak plynného pracovního média. dosažení vyššího tlaku kompresorem s sebou nese nárůst spotřeby elektrické energie, čímž se proces získávání tepla stává méně ekonomickým. Podle hygienických norem EU je třeba skladovanou teplou vodu alespoň jednou za měsíc zahřát na 60 °C kvůli dezinfekci - ochrana před legionelami. Proto je třeba zajistit elektrický ohřev systému na teplotu 60 °C. Firma Octopus Energi používá u svých řešení předehřívání studené vody z vodovodní sítě, již se užívá k výrobě teplé užitkové vody. Předehřátí se zajistí ve výměníku voda-voda ve zpětném potrubí ústředního topení. Tímto způsobem se celoročně získá zdarma cca 12 °C, přičemž v letním období se pouhým zapnutím oběhového čerpadla ÚT převede pokojová teplota z radiátorů do zásobníku TUV.
Ochrana životného prostředí

1. Dosud známá tepelná čerpadla odebírající teplo z vodního prostředí zapříčiňují ochlazování podzemních nebo povrchových vod. Voda, z níž se odebírá teplo, se následně, po přechodu tepelným čerpadlem, stává ve smyslu právních předpisů technologickým odpadem. V zemi jako Švédsko se montáž takového čerpadla provádí pod dozorem úředníka ochrany životního prostředí, přičemž se zohledňuje způsob a místo vypouštění vody.
2. Na počátku 20. století Mats Backstrom zjistil, že 1 m2 půdy může poskytnout 5,7 W tepelné energie získávané po dobu 10 hodin, 0,56 W při získávání po dobu 1000 hodin, 0,33 W při odebírání během 3000 hodin a konečně 0,23 W tepelné energie,pokud se odebírá po dobu 6000 hodin (250 dní). Z toho vyplývá, že odebírání tepla z půdy po dobu 250 dní v roce v porovnání s 10 hodinami způsobuje snížení zisku tepla z půdy o 2478 %. Podle toho tepelná čerpadla odebírající teplo z půdy tuto půdu ochlazují, což zapříčiňuje degradaci prostředí.
3. Tepelné čerpadlo Octopus nezpůsobuje úbytek tepla v přírodě; odebírá pouze tolik tepla, kolik jej budova předtím uvolnila a odevzdala do okolí. Teplo odebírané během činnosti čerpadla proto v prostředí nechybí. Tepelné čerpadlo Octopus je nejpřijatelnější alternativou pro životní prostředí.