Tepelné čerpadlá pre vykurovanie a chladenie budov

Tepelné čerpadlá pre uvedené použitie môžu plniť nasledovné funkcie (čiastočne prevzaté z http://heatpumpcentre.org.):

o    vykurovanie priestorov a ohrev teplej úžitkovej vody - v súčasnosti sa používajú najmä tepelné čerpadlá vzduch - voda (vzduch ako zdroj nízkotepelnej energie na výparník, voda ako médium pre chladenie kondenzátora a rozvod tepelnej energie pre vykurovanie pri použití veľkoplošného vykurovacieho systému) a vzduch-vzduch ( pri použití teplovzdušného vykurovania). Ako zdroj nízkoteplotnej energie je energeticky výhodnejšie použiť vodu v prípade, keď to konkrétne podmienky aplikácie umožňujú.

o    vykurovanie aj chladenie priestorov - najčastejšie sa používajú reverzibilné tepelné čerpadlá vzduch-vzduch, ktoré môžu byť prevádzkované buď pre ohrev alebo chladenie. Tepelné čerpadlá veľkých výkonov pre veľké obchodné, kultúrne, športové a iné budovy môžu byť prevádzkované súčasne na výrobu chladu aj tepla použitím vodných rozvodov pre distribúciu tepla a chladu.

o    integrované systémy pre  vykurovanie a chladenie priestorov, ohrev vody a spätné získavanie tepla - používajú sa tepelné čerpadlá vzduch-vzduch alebo voda-vzduch v monovalentnej alebobivalentnej prevádzke (bivalentné tepelné čerpadlá sú dimenzované na 20 až 60 % maximálnej potreby tepla a zabezpečujú 50 až 90 % ročnej potreby tepelnej energie v európskych klimatických podmienkach), okrem vonkajšieho vzduchu sa výhodne využíva ako zdroj nízkoteplotnej energie výstupný vzduch z vetrania a iných zdrojov. Vo veľkých budovách sú výhodné zapojenia tepelných čerpadiel do kogeneračných systémov výroby tepla, chladu a elektrickej energie.

o    systémy navrhované len pre ohrev vody, v prípade, že nie je vyžadovaný ohrev, alebo ochladzovanie priestorov, používajú sa  tepelné čerpadlá vzduch-voda alebo voda -voda.

            Vzduch ako médium pre rozvod získanej tepelnej energie z kondenzátora (v teplotnom rozmedzí od 30 do 50 °C) je najčastejšie využívaný pre teplovzdušné vykurovanie a klimatizáciu v USA a Japonsku. V európskych klimatických podmienkach je najčastejšie využívaný vodný veľkoplošný (podlahový alebo stropný) sálavý vykurovací systém.

            Konvenčný radiátorový vykurovací systém inštalovaný v prevažnej väčšine súčasných ľudských obydlí vyžaduje vysoké distribučné teploty tepelného toku v rozmedzí od 60 do 90 °C. Súčasnénízkoteplotné radiátory a konvektory sú navrhované pre prevádzkové teploty 45 až 55 °C. Veľkoplošné podlahové systémy pre teploty 30 až 45 °C.  Pretože klasické konvenčné kompresorové tepelné čerpadlá s halogenovanými uhľovodíkmi ako pracovnými látkami nemôžu pracovať s vyššími kondenzačnými teplotami ako cca 45 až 50 °C (teda s teplotou získavaného tepelného toku 40 až 45 °C bližšie v kapitole Pracovné látky tepelných čerpadiel), je zrejmé, že ich energeticky efektívne použitie (závislé predovšetkým od teplotného rozdielu medzi kondenzačnou a výparnou teplotou - bližšie v kapitole Energetická a ekonomická efektívnosť tepelných čerpadiel) bude v oblasti veľkoplošných vykurovacích systémov a pri určitých podmienkach  čiastočne aj pri použití nízkoteplotnýchvykurovacích telies.

            Uvedený vplyv použitia vykurovacieho systému na výrobu tepla tepelným čerpadlom je vidieť z kvantitatívnych hodnôt COP pre jednotlivé systémy vypočítané pre tepelné čerpadlo voda-voda s  teplotou vodného zdroja 5 °C, uvedených v tabuľke 3 (prevzaté z http://www.heatpumpcentre.org).

Vykurovací systém

COP

Konvenčné radiátory 60/50 °C

2,5

Nízkoteplotné radiátory 45/35 °C

3,5

Podlahový veľkoplošný systém 35/30 °C

4,0