Tepelná čerpadla. Tepelná energie ze studeného prostoru.

V poslední době jsou tepelná čerpadla stále oblíbenějším zdrojem tepelné energie. Když se má pořizovatel rozhodnout, mezi plynovým topením a topením tepelným čerpadlem, volí většinou plyn. Je to správné rozhodnutí? Určitě ne.

Většinou píšu články z teoretické fyziky, protože si můžu vymýšlet a tím šokovat zarputilce, kteří si myslí, že když někdo napsal nějakou teorii před 100 lety, tak se musí ostatní  podřídit a tupě to odříkávat, bez zapojení vlastního mozku. Já si myslí, že jakákoliv teorie by se měla stále a stále zkoumat aby se z ní nestal kult, modla nějakého génia.

         Dnešní článek bude, spíš praktický, protože budu vycházet z vlastní praxe a to technika v oboru topení. Když jsem přišel před 40 lety do Rakouska, našel jsem si místo ve firmě, kde hledali elektrotechnika. Tato firma se zabývala výrobou tepelných čerpadel a slunečních kolektorů. Za 30 let jsem získal, nejen praktické zkušenosti, ale i teoretické, protože mě fyzika přímo fascinovala.

         Většinou, když tady napíšu nějaký článek, tak se okamžitě vyrojí několik oponentů a argumentují, že na Wiki je to jinak, takže můj článek je kravina a nemá nic s vědou společného. Proto jsem se napřed podíval na českou Wiki a byl jsem šokovaný. Nejen, že je tam spoustu bludů, ale i základních chyb, jako že se teplota čerpá ze země a tou se vytápí a jiné nesmysly. Ze země se může čerpat teplo, nikoliv teplota.

        Ukázka z Wikipedie

Princip

Princip tepelného čerpadla:1. kondenzátor 2. tryska 3. výparník 4. kompresor

Nejčastějším typem je kompresorové tepelné čerpadlo. Pracuje na principu obráceného Carnotova cyklu (pozn.: Přímý Carnotův cyklus se užívá u tepelných motorů.). Chladivo v plynném stavu je stlačeno kompresorem a poté vpuštěno do kondenzátoru. Zde odevzdá své skupenské teplo. Zkondenzované chladivo projde expanzní tryskou do výparníku, kde skupenské teplo (při nižším tlaku a teplotě) přijme a odpaří se. Poté opět pokračuje do kompresoru a cyklus se opakuje.

Jednou z charakteristik práce tepelného čerpadla je topný faktor. Ten ukazuje účinnost tepelného čerpadla poměrem vyrobeného tepla k spotřebované energii.

Tepelná čerpadla k vytápění

Charakteristikou tepelných čerpadel je jejich relativně omezený výkon, pokud mají zároveň zůstat ekonomická. Ještě před několika lety byla drtivá většina novostaveb energeticky až dvakrát náročnější na vytápění. S příchodem nových materiálů, zateplovacích technologií, úspornějších systémů hospodaření s teplem a především nástupem nízkoenergetických staveb dnes potřebují budovy ke svému provozu mnohem méně tepla než v minulosti. Technologie současných tepelných čerpadel sice zůstává od jejich objevu takřka stejná (princip je znám přes sto let), ale je možné navrhovat mnohem menší a levnější zařízení, jež dokážou běžný dům bez problémů zásobit. Navíc se stoupajícími cenami alternativních zdrojů energie role těchto zařízení díky znatelné návratnosti investic roste. Obecně platí, že čím nižší energetické nároky na vytápění stavba má a čím jsou vytápěné prostory menší, tím je návratnost investice do finančně nákladnějších otopných soustav delší. [1]

       Tak to byla ukázka z Wiki a podíváme se na modře označený text.

Chyba první  \ skupenské teplo  \ . Jestliže dodáváme teplo kapalině, tak můžeme pozorovat jak stoupá teplota, až po bod varu lineárně. Pokud dále dodáváme teplo vroucí kapalině zůstává teplota kapaliny stále stejná, dokud se veškerá kapalina nevypaří. Toto dodané teplo, potřebné k vyvaření veškeré kapaliny, se nazývá   \ skupenské teplo  \ Při stačování plynu kompresorem se plyn zahřívá a toto teplo se předává ve výměníku \  ve výměníku je oddělen okruh kondenzátoru od topné kapaliny \,. Celý tento proces se odehrává v plynném skupenství, čili se zde nejedná o skupenská teplo. Ve výměníku plyn odevzdá většinu tepla a prochází tryskou do výparníku, kde se rapidně sníží tlak a tím se sníží i rapidně teplota a plyn zkapalní. Výparník je součástí druhého výměníku, kde zkapalněný plyn nabývá opět potřebnou tepelnou energii a mění svoje skupenství z kapalného na plynné. Tím se okruh uzavře a plyn může být kompresorem opět stlačován.

 Topný faktor. 

Topný faktor je účinnost tepelného čerpadla. Člověk neznalý si najde na Wiki co je účinnost  \ účinnost je poměr vyrobeného tepla k spotřebované energii a ta se rovná číslu menšímu než jedna \. Proč by si měl pořizovat drahé tepelné čerpadlo, když dodává stejné množství tepla, jako obyčejné odporové topidlo?

     Proto by mělo být na Wiki uvedeno, že topný faktor, čili účinnost je dvě, za ideálních podmínek, až čtyři.  To znamená že z jedné kW elektrické energie vyrobí tepelné čerpadlo, až čtyři krát více tepla, než odporové topidlo a to se již vyplatí.

   Kde se bere to teplo?