Princip tepelného čerpadla – vzduch / voda

Tepelné čerpadlo vzduch/voda je zařízení, kterým je pomocí ventilátorů proháněn proud vzduchu – přibližně dle výkonu 2 – 4 tis m³/hod. Zařízení má rozměry 1m x 1,3m  a hloubku skříně 35cm.  Tyto jednotky se umísťují ve venkovním prostředí nebo při vybudování sání a odtahu i uvnitř budov.

Další částí je klimatizační okruh tepelného čerpadla, deskový kondenzátor a expanzní ventil pro mechanické nebo elektronické řízení tlaku.

Celý cyklus začíná vstupem venkovního vzduchu do této venkovní jednotky – do výparníku. Ve výparníku přichází vzduch do kontaktu s kapalným chladivem.
(Výparník je měděný chladič s hliníkovými lamelami )  Chladivo vstřebává okolní teplo ze vzduchu a vypaří se. Množství získané energie závisí na kvantitě proudící vzduchové masy a na kvalitě výměníku, tedy na jeho ploše, která zisk energie zajistí.

Vytvořený plyn připravený výparníkem přejde do kompresoru tepelného čerpadla, kde se zvýší jeho tlak, a tím i teplota plynu.  ( Třetí termodynamická věta ). Tato strana se nazývá vysokotlaká a dosahuje hodnot kolem 30 barů. Vytvořená teplota plynu při tomto tlaku se pohybuje kolem 100°C – 110°C.

Horký stlačený plyn se nyní převede do kondenzátoru, kde přijde do kontaktu s chladnou plochou. Kondenzátor je měděný nebo nerezový deskový výměník.
Na jedné straně tedy proudí plynné chladivo zahřáté na 100 – 110 °C a na druhé obíhá  voda topného systému. Tato plocha vstřebá teplo  plynu a v maximální míře ji odevzdá do topného systému. Když plyn vychladne – odebereme mu získanou teplotu, vrátí se do kapalného stavu. Zkondenzuje.

Kapalina ( kapalný plyn – chladivo ) doteče k expanznímu ventilu, kde získá expanzí nízký tlak ( 2 – 4 bary ) a poté  se vrátí  zpět do výparníku, aby mohla být znovu použita v systému. Svým výrazným snížením tlaku také získá teplotu o 8 – 12°C nižší než je venkovní teplota vzduchu. Tento rozdíl opět výparník doplní při průtoku venkovního vzduchu a nahradí  tak energii, kterou odebral topný systém.

Systém tedy po celou dobu čerpá energii pro kompresor ze sítě. Veškerou energii pro topný systém však získává zadarmo z energie vzduchové masy.
Úspora je tedy v tom, že jednu KW spotřebuje pohon kompresoru  a 3 KW vytvoří tepelné čerpadlo pro topný systém bez nákladů.