Princip funkce tepelného čerpadla
Tak jako se dnes nikdo nepozastaví nad tím, že Vám lednice zezadu „topí“ a přitom v ní máte jen 5°C, není třeba se nijak extrémně podivovat nad tepelným čerpadlem. To se chová naprosto stejně, jen v opačném pořadí. Zimou v lednici je u tepelného čerpadla zemní kolektor nebo venkovní vzduch, teplou mřížkou za lednicí jsou pro tepelné čerpadlo radiátory nebo podlahové topení. Protože fyzika nebývá nejmilovanějším školním předmětem, přeskočme T-S diagram pana Carnota i věty termodynamických zákonů, a rovnou nakoukněme pod sukénku té hranaté krasavice. Pro někoho bude asi překvapením, že tepelné čerpadlo „teplo“ nevyrábí (to by se mohlo jmenovat např. "tepelný výrobník"), pouze ho přečerpává na vyšší (využitelnou) teplotu. Cože? Co je to za nesmysl? Vezmu pumpu a z 0°C si načerpám 50°C?
Každému je myslím srozumitelné, že ochlazením vody v radiátorech z 60°C na 55°C se předá určité množství tepla do vzduchu, který se jím ohřeje a my si doma topíme. Hůře představitelné pro naše závity je, že stejné množství tepelné energie získáme (předáme), když ochladíme pocitově už studenou vodu z 10°C na 5°C. A už vůbec nám hlava nebere, že totéž se děje i při ochlazení nemrznoucí kapaliny zemního kolektoru z 0°C na -5°C, u venkovního vzduchu třeba dokonce z -5°C až na -10°C. Stále získáváme stejné množství tepelné energie, jen o velmi nízké teplotě. Už jen chybí tuto nízkopotenciální energii přečerpat do úrovně, které říkáme "teplo domova", a už to maká. Tato fáze se děje za pomoci elektřiny pro kompresor zvyšováním tlaku ve vnitřním chladivovém meziokruhu tepelného čerpadla. Chladivo, které převzalo venkovní "teplo" 0°C i nižší, se kompresorem ohřeje až na 90°C a přes výměník se předá teplo vodě a radiátorům, kde už všichni zimomřiví netrplivě čekají.
Shrnuto, jen za pomoci malého množství elektrické energie pro kompresor získáme přečerpáním nízkoteplotní přírodní energie (0°C) přijatelně teplou vodu pro vytápění a ohřev TUV (až 60°C). Pokud např. na výrobu tepelné energie 5kWh spotřebuje kompresor jen 1kWh, topný faktor tepelného čerpadla je = 5. Faktor se liší podle kvality tepelného čerpadla a podle systému (vzduch-voda má nižší než země-voda) a obecně se v ročním průměru pohybuje mezi 2,2 - 5. Dnes je to parametr, na který zákazníci hodně slyší, proto se s jeho hodnotami dost švindluje. Bohužel.
Pokud by se někdo s vědeckými ambicemi cítil zjednodušeným popisem ošizen, teoretický t-s diagram si může nastudovat zde.