Funguje tepelné čerpadlo v zimě a v mrazech?

Ano, vzduchové tepelné čerpadlo spolehlivě funguje a topí i v hlubokých mrazech. S klesající teplotou se sice snižuje jeho účinnost, ale i při −25 °C dokáže vyrobit více tepla, než kolik spotřebuje elektřiny. Překvapivě největší zátěží pro něj není extrémní zima, ale vlhké počasí kolem nuly, kdy se tvoří nejvíce námrazy.

Co je odmrazování tepelného čerpadla?

Při teplotách pod 3,5 °C a vyšší vlhkosti (od 88 %) se na venkovní jednotce tvoří námraza, kterou musí čerpadlo pravidelně rozpouštět. Krátce obrátí svůj chod a teplem z okruhu led roztaví. Jeden tento cyklus trvá v průměru asi 5 minut a projevuje se občasnou párou stoupající z jednotky.

Účinnost v silném mrazu

I v extrémních podmínkách si čerpadlo zachovává smysluplnou účinnost. Laboratorní měření ukázala, že při −25 °C dosahuje COP hodnoty 1,83. To znamená, že z 1 kW elektřiny stále vyrobí téměř 2 kW tepla. Průměrný sezónní COP v chladných oblastech se pak pohybuje kolem 3,34.

Proč je vlhko horší než mráz?

Při −20 °C je vzduch suchý a námraza se tvoří minimálně. Naopak kolem 0 °C s vysokou vlhkostí namrzá výměník velmi rychle a čerpadlo musí odmrazovat až 1,17× za hodinu. V těchto podmínkách (např. při −2,8 °C a vysoké vlhkosti) může účinnost (COP) klesnout až o 21 %.

Stabilita topného výkonu

Výkon čerpadla se v mrazu nezhroutí skokově. Při mírném a středním namrzání zůstává topný výkon téměř stabilní (např. 14,1 kW při COP 3,1). Pro několik nejchladnějších dnů v roce, kdy výkon klesne pod takzvaný bivalentní bod, pomáhá čerpadlu záložní elektrická spirála.

Srovnání účinnosti v různých podmínkách

Jak omezit ztráty výkonu v zimě?

Zimnímu poklesu účinnosti se nevyhnete, ale správným návrhem ho můžete minimalizovat:

• Topte na nižší teplotu: Podlahové topení nebo velkoplošné radiátory drží COP vysoko i v mrazech.
• Nepředimenzujte výkon: Příliš velké čerpadlo bude zbytečně cyklovat. Výkon volte přesně podle tepelné ztráty domu.
• Zvolte správný bivalentní bod: Záložní zdroj by měl pomáhat jen v několika nejstudenějších dnech v roce.

Co říká výzkum?

Studie Study on the Performance of a New Ultra-Low Temperature Air Source Heat Pump (ASHP) Unit in Cold Regions (Di, Zhao, Lian et al., Buildings 13(8), 2107, 2023, https://www.mdpi.com/2075-5309/13/8/2107) naměřila u jednotky v chladné oblasti COP 1,83 při −25 °C a průměrný sezónní COP 3,34.

Výzkum Experimental Investigation of Frost Formation Influence on an Air Source Heat Pump Evaporator (Kropas, Streckienė, Bielskus, Energies 14(18), 5737, 2021, https://www.mdpi.com/1996-1073/14/18/5737) potvrdil, že námraza vzniká už pod 3,5 °C při vlhkosti 88 %, přičemž největší pokles COP (až o 21 %) nastává při −2,8 °C a vysoké vlhkosti.

Často kladené dotazy (FAQ)

Přestane tepelné čerpadlo topit v silném mrazu? Nepřestane. I při extrémních teplotách kolem −25 °C čerpadlo stále funguje a dodává teplo. Pod bivalentním bodem mu navíc automaticky pomáhá záložní elektrická spirála.

Proč se z venkovní jednotky v zimě kouří? Nejde o kouř, ale o páru z roztáté námrazy. Čerpadlo zhruba na 5 minut obrátí chod, aby rozpustilo led na výměníku. Jde o běžný automatický proces zvaný odmrazování.

Kdy má čerpadlo nejnižší účinnost? Není to v největších mrazech, ale při teplotách kolem 0 °C spojených s vysokou vlhkostí. V těchto podmínkách se tvoří nejvíce námrazy a čerpadlo musí často odmrazovat, což snižuje jeho účinnost až o 21 %.

Závěr

Tepelné čerpadlo spolehlivě vytopí váš dům i v těch nejtvrdších mrazech, přestože jeho účinnost s klesající teplotou klesá. Největší zkouškou pro něj paradoxně nejsou arktické teploty, ale sychravé dny kolem nuly. Detailní fyzikální principy a vliv vlhkosti rozebíráme v podrobném článku Tepelné čerpadlo v zimě: jak funguje odmrazování a kolik klesá výkon v mrazech. Vhodný výkon pro vaše konkrétní podmínky si můžete nezávazně spočítat v našem konfigurátoru.