Historie tepelného čerpadla

Zajímá vás kam až sahá historie tepelného čerpadla? Kdo ho vynalezl? Kdy se poprvé použilo v praxi? Popíšeme si pár milníků a dozvíte se mnoho zajímavých informací o tepelných čerpadlech.

Vznik tepelného čerpadla

První zmínka o tepelném čerpadle se datuje již od roku 1824, kdy S. N. L. Carnot publikoval dílo "Úvahy o hybné síle ohně a strojích vyvolávající tuto sílu", kde popsal dnes již známý cyklus, který byl později pojmenován jeho jménem, tedy Carnotův cyklus. Na základě jeho prací roku 1852 formuloval lord Kelvin princip tepelného čerpadla. K uvedení do praxe vedla ale ještě dlouhá cesta. V počátcích veškeré snahy směřovaly k výrobě klimatizačního zařízení, které je tepelným čerpadlem běžícím v reverzním chodu. V roce 1859 bylo vyrobeno první zařízení, které pracovalo se čpavkem. Dalo by se říci, že se jednalo o první tepelné čerpadlo.

Počátky

Pokud se bavíme o počátcích tepelných čerpadel, mluvíme obvykle vlastně o klimatizačních zařízeních. Na počátku dvacátých let 20. století se začaly objevovat první chladicí zařízení pro domácnosti. První prakticky použitelný chladicí systém byl však uveden do provozu až v roce 1924 ve Švýcarsku. Většího rozmachu zaznamenala chladicí a klimatizační technika po roce 1932, kdy americká firma Kinetic Chemicals Inc uvedla na trh chladivo, kterému dala název freon.  Díky těmto chladivům nastal velký rozmach chladicí a klimatizační techniky, které používaly právě tyto chladiva. Bohužel v té době nikdo nevěděl a negativním vlivu těchto látek na životní prostředí. Současně s těmito chladivy byl používán čpavek, který je v určitých zařízeních používán dodnes. V osmdesátých letech 20. století, kdy byl zjištěn a prokázán negativní vliv freonu na ozonovou vrstvu Země, nastal útlum používání a začaly se hledat jiné méně škodlivé látky, které by měly podobné termodynamické vlastnosti jako freony.

První tepelné čerpadlo

Na konci čtyřicátých let 20. století americký vynálezce Robert C. Webber sestrojil v podstatě náhodou první tepelné čerpadlo, které sloužilo k získávání tepla. Během pokusů s hloubkovým zamrazením se omylem dotkl výstupního potrubí chadícího zařízení a popálil si ruku. Právě této náhodě vděčíme za odhalení funkce tepelného čerpadla jako zdroje tepla. Webber následně propojil výstup z mrazícího zařízení s bojlerem na teplou vodu. Jelikož měl stále přebytek tepla, napojil horkou vodu na potrubní smyčku a pomocí malého větráku začal vhánět teplý vzduch do místnosti. Pokračoval dále v pokusech, což dospělo až k úspěšnému čerpání tepla ze země pomocí zemních kolektorů. S výsledky byl natolik spokojený, že prodal svůj starý kotel na uhlí a využíval svého zemního tepelného čerpadla.

Praktické využití tepelných čerpadel

Masovému využití tepelných čerpadel z počátku bránila vysoká pořizovací cena a relativně nízké ceny energií. To platilo nejen u nás, ale i po celém světě. K většímu rozšíření tepelných čerpadel došlo až začátkem osmdesátých let 20. století. Zejména v západní Evropě došlo k velkému nárůstu instalací tepelných čerpadel. Ale o pár let později následoval prudký propad a trvalo mnoho let, než se začala tepelná čerpadla opět montovat. Další boom nastal v roce 2000, kdy začaly opět prudce stoupat počty instalovaných tepelných čerpadel. 

Návrat tepelných čerpadel na výsluní

Jak již jsme zmínili, v roce 2000 se začaly prudce zvedat počty nainstalovaných čerpadel. To zavinily především dvě skutečnosti.

  1. V osmdesátých letech nebyly technicky vyřešeny některé provozní stavy, které dnešní tepelná čerpadla v pohodě zvládají. První tepelná čerpadla byla poruchová a nesplňovala požadavky a očekávání svých majitelů.
  2. Druhým faktorem byla jejich nevhodná instalace. Tepelná čerpadla byla napojena na stávající topné soustavy. Dnes již víme, že topná soustava musí být uzpůsobena tepelnému čerpadlu.

Tepelná čerpadla v ČR

V České republice bylo před rokem 1990 nainstalováno jen několik kusů tepelných čerpadel a to zejména z propagačních či demonstračních důvodů tehdejšího režimu. Teprve až po roce 1990 se začaly objevovat první instalace tepelných čerpadel v soukromém sektoru. Jednalo se především o dovoz zahraničních výrobků ze zemí, kde měli s tepelnými čerpadly mnohem více praktických zkušeností. Jednalo se převážně o výrobce ze zemí: Švédsko, Německo či Rakousko.
Postupem času se objevili i tuzemští výrobci, kteří získávali první zkušenosti. Ze začátku se jednalo o pár kusů tepelných čerpadel ročně. Důvod, proč byl zpočátku růst instalací tak pomalý, byl zejména ekonomický. Cena energií byla nízká, pořizovací náklady vysoké a doba návratnosti se dost často pohybovala za životností zařízení. Stejně jako v Evropě došlo u nás k mohutnému rozmachu po roce 2000.

Rozmach tepelných čerpadel v ČR

Po roce 2000 začaly vznikat různé programy, které podporovaly instalaci tepelných čerpadel.

  • AVČT - asociace pro využití tepelných čerpadel, která byla partnerem při jednání se státními orgány
  • Státní fond životního prostředí  ČR stanovil podmínky pro dotaci tepelných čerpadel
  • Pro rodinné domy byly zavedeny speciální zvýhodněné sazby za elektřinu
  • Některá města začala dávat dotace na tepelná čerpadla

Dalším faktorem, který pomohl většímu rozmachu tepelných čerpadel, bylo zvyšování cen energií. Díky tomu se snížila doba návratnosti investice do tepelného čerpadla pod 10 let a to již bylo pro investory zajímavé. Významnou roli sehrála Asociace pro využití tepelných čerpadel, která zahájila osvětu mezi širokou laickou veřejností. Současně probíhaly vzdělávací programy a školení jak pro odbornou veřejnost, tak i pro instalační firmy a projektanty, aby se neopakovaly chyby z osmdesátých let, které zapříčinily propad instalací v západní Evropě.

Současnost

V dnešní době jsou tepelná čerpadla velice oblíbeným zdrojem tepla. Důvodů je hned několik. Velmi nízké provozní náklady, cena tepelných čerpadel se snižuje a cena energií se zvyšuje, tudíž doba návratnosti je mnohem kratší. V některých případech i 4 roky. Také kvalita a životnost tepelných čerpadel se zvýšila. V neposlední řadě je to také velmi ekologický zdroj tepla a to je v dnešní době také důležitý argument.

Historii už znám a teď chci tepelné čerpadlo