Princíp tepelného čerpadla
História tepelných čerpadiel
Základnú myšlienku, týkajúcu sa princípu tepelného čerpadla, vyslovil Lord Kelvin už v roku 1852 vo svojej druhej termodynamickej vete. Pre pochopenie funkcie čerpadla je najdôležitejšia časť, v ktorej sa hovorí o spôsobe šírenia tepla, keďže za všetkých okolností ide o smer od teplejšej k chladnejšej časti.
Prvé tepelné čerpadlo
Bolo zostrojené v podstate náhodou americkým vynálezcom Róbertom C. Webberom na konci štyridsiatych rokov minulého storočia. V okamžiku, keď robil pokusy s hlbokým zamrazením, dotkol sa omylom výstupného potrubia mraziaceho prístroja a popálil si dlaň.
Tejto náhode vďačíme za odhalenie funkcie tepelného čerpadla. Webber následne prepojil výstup z mrazničky s bojlerom na teplú vodu. Keďže mal stále prebytok tepla, napojil horúcu vodu na potrubnú slučku a pomocou malého vetráku začal vháňať teplý vzduch do domu. Následne skúsil úspešne čerpať teplo zo zeme pomocou zemných kolektorov. Výsledky ho natoľko príjemne prekvapili, že v nasledujúcom roku predal svoj starý kotol na uhlie :)
Princíp a funkcia tepelného čerpadla
Pre úplných laikovTepelné čerpadlo pracuje podobne ako chladnička, ktorá odoberá teplo potravinám - chladí - a v zadnej časti chladničky - kúri. Rozdiel je iba v tom, že tepelné čerpadlo pracuje na opačnom princípe s omnoho väčším výkonom. Odoberá teplo vode, vzduchu alebo zemi, a pomocou radiátorov alebo podlahového vykurovania vytvára teplo.
Pre technických nadšencovPrincíp tepelného čerpadla je najlepšie zreteľný z nasledujúcej schémy:
Prvá fáza - Vyparovanie:
Chladivo kolujúce v tepelnom čerpadle odoberá teplo zo vzduchu, vody alebo zeme, čím zmení skupenstvo z kvapalného na plynné a následne sa odparuje.
Druhá fáza - Kompresia:Kompresor tepelného čerpadla prudko stlačí plynné chladivo ohriate o niekoľko stupňov, a vďaka fyzikálnemu princípu kompresie (pri vyššom tlaku stúpa teplota), ako teplotný výťah znásobí malý prírastok tepla na vyššiu teplotnú hladinu, ktorá sa pohybuje okolo 80°C.
Tretia fáza - Kondenzácia:Zahriate chladivo odovzdá pomocou druhého výmenníka teplo vode v radiátoroch, následne sa ochladí a skondenzuje. Radiátory získané teplo vyžiaria do miestnosti a ochladená voda vo vykurovacom okruhu putuje späť k druhému výmenníku pre opätovné ohriatie.
Štvrtá fáza - Expanzia:Chladivo putuje priechodom cez expanzný ventil späť k prvému výmenníku, kde sa opäť ohreje.
Tento kolobeh sa neustále opakuje.