(vir: Kronoterm) Za toplotno črpalko ste verjetno že slišali kot najugodnejši vir ogrevanja, vendar ali veste kako deluje in kaj je toplotna črpalka? Toplotna črpalka predstavlja univerzalni sistem za ogrevanje in hlajenje. Gre za čist, učinkovit in okolju prijazen sistem je enostaven za uporabo, cenejši od ostalih energentov, uporabnik z njim nima nobenih skrbi in dela. Izkoristek je v primerjavi z drugimi energenti višji, kar posledično omogoča nižjo cena ogrevanja. S pomočjo toplotne črpalke lahko ogrevamo prostore, segrevamo sanitarno vodo ali prostore hladimo. Ogrevalno-hladilni sistemi so primerni za vse vrste objektov. Tako za novogradnje, starejše gradnje kot tudi za večstanovanjske in industrijske objekte. Uporaba toplotne črpalke je primerna za celo leto, vsestranska pa je tudi pri različnih načinih ogrevanja, najsi gre za radiatorsko, talno ali zračno ogrevanje.
DELOVANJE IN SESTAVNI DELI
Deluje podobno kot hladilnik ali klimatska naprava. S pomočjo električne energije prenaša (črpa) toplotno energijo iz toplotnega vira (zemlja, voda ali zrak) v ogrevalni sistem. To se zgodi v zaprtem tokokrogu, kjer se tekoči delovni medij (hladivo) uparja, komprimira in ponovno utekočinja. Le tako je mogoče toplotno energijo iz nižjega temperaturnega nivoja dvigniti na višji nivo. Hladilno sredstvo ostane v tokokrogu in se ne porablja ali sprošča v okolje.
Bistveni sestavni deli toplotne črpalke so kompresor, uparjalnik, kondenzator, dušilni ventil in hladilni plin, ki služi za prenos toplote. Kompresor stisne hladilni plin pod visokim pritiskom in ga s tem segreje na višjo temperaturo. Plin pri tej temperaturi v kondenzatorju odda toploto, nato se preko dušilnega ventila razpne na nižji pritisk s čimer se ohladi pod temperaturo vira toplote. V uparjalniku se s pomočjo vira toplote zopet segreje na prvotno temperaturo.
Sistem toplotne črpalke sestavljajo notranja enota in zunanja enota (pri določenih tipih TČ), bojler za sanitarno vodo ter zalogovnik.
Notranja enota je postavljena v notranjosti objekta, največkrat je to kurilnica oz. kotlovnica, shramba, garaža, klet ali celo hodnik. Zunanja enota se postavi na ravna tla ali predpripravljen podstavek (v kolikor ni na voljo primerne površine), pri čemer je sama postavitev izjemno pomembna. Postavljena mora biti tam, kjer je najmanjša možnost odboja ali celo hkratnega ojačanja zvoka. O poziciji naprave je treba dobro premisliti tudi, ker mora biti zagotovljen dovod zraka v napravo in mora biti omogočen neoviran servisni dostop do naprave. Upoštevati je treba minimalne odmike zunanje enote od preostalih sten ali ovir. Poleg tega se mora napravo postaviti glede na običajno smer vetra na območju, da veter ne ovira pretoka zraka, ki ga ustvarja ventilator v napravi.
Prostornina bojlerja je odvisna od porabe sanitarne vode oz. od števila porabnikov. Bojlerji imajo od 200 do 1000 litrov prostornine, za potrebe štiričlanske družine pa običajno zadošča že 200-litrski. Pri vseh ogrevalnih sistemih s toplotnimi črpalkami se priporoča vgradnja zalogovnikov ogrevalne vode, ki omogočajo zmanjšano število vklopov kompresorja, enakomerno temperaturo ogrevalne vode (in s tem večje temperaturno udobje v prostorih), pri toplotnih črpalkah zrak/voda pa služijo tudi kot vir toplote za učinkovito odtaljevanje uparjalnika. Ker toplotni vir pri toplotnih črpalkah zrak/voda ni konstanten, ob hladnih temperaturah začne vlaga na uparjalniku zamrzovati. Za odtaljevanje uparjalnika je tako potrebna toplota. Zalogovnik tako služi kot vir toplote in se tako za odtaljevanje ne porablja toplote iz ogrevalnega sistema, kar omogoča nemoteno delovanje ogrevanja prostorov.
VRSTE TOPLOTNIH ČRPALK
Kaj je toplotna črpalka in katere vrste poznamo? Danes poznamo kar nekaj izvedb toplotnih črpalk, ki se med seboj razlikujejo po obliki, zmožnostih doseganja želenih temperatur ogrevalne in/ali sanitarne vode pri nizkih zunanjih temperaturah, predvsem pa se med seboj razlikujejo po učinkovitosti. V grobem in glede na namen jih delimo na ogrevalne in sanitarne toplotne črpalke.
Vrste ogrevalnih toplotnih črpalk razlikujemo glede na toplotni vir. Toplotne črpalke zrak/voda, ki so investicijsko najbolj ugodne, omogočajo ogrevanje tudi pri temperaturi -25 °C. Toplotne črpalke voda/voda delujejo s pomočjo toplote podtalnice, zanjo je potrebno v zemljo izvrtati dve vrtini, eno za črpanje (vanjo vstavimo cev s potopno črpalko) in drugo za vračanje podtalnice. Podtalnica je zaradi relativno visoke temperature idealen vir toplote, saj z njo dosegamo visoka grelna števila in je energetsko najučinkovitejši (gledano skozi povprečje celega leta). Tretje po vrsti so toplotne črpalke zemlja/voda, ki izkoriščajo toplotno energijo zemlje, ta energija pa je odvisna od sestave tal, moči TČ in načina izkoriščanja. Zadnja možnost ogrevalnih TČ pa so hibridne toplotne črpalke, pri katerih se združujejo lastnosti dveh toplotnih virov, zemlje in zraka.
Ogrevalne toplotne črpalke ločimo še glede na doseg temperature predtoka. Tako lahko toplotne črpalke delujejo v visokotemperaturnem režimu, ki omogoča temperaturo predtoka 65°C in sanitarno vodo temperature tudi do 65°C. Primernejši je pri radiatorskem ogrevanju in starejših objektih. Protilegionelni program, ki potrebuje 60-65°C je pri določenih toplotnih črpakah (npr. Adapt) vgrajen serijsko, pri tistih, ki tega nimajo, pa se ga lahko doseže z dodatnim električnim grelom. Pri nizkotemperaturnem režimu toplotne črpalke dosegajo temperaturo predtoka do 55°C in so popolna rešitev pri objektih s talnim, stenskim ali stropnim ogrevanjem oz. z nizkotemperaturnimi radiatorji ter omogočajo ogrevanje sanitarne vode v že vgrajenem bojlerju.
Osnovnih tipov sanitarnih toplotnih črpalk je več, delujejo s pomočjo enega toplotnega vira – zraka. Najenostavnejše in najugodnejše so toplotne črpalke v kompaktni izvedbi, pri katerih je agregat prigrajen na bojler. Toplotne črpalke z vodenim zrakom omogočajo razvlaževanje prostorov in koriščenje odpadne toplote (zajem ali pa oddajo zraka v sosednji prostor). Ločimo jih še glede na moč oz. potrebno količino tople vode (različen volumen bojlerja).
Konvektorji omogočajo hlajenje oz. ogrevanje s pomočjo hladne oz. tople vode, ki jo pripravi hladilna naprava oz. toplotna črpalka. Pri hlajenju morajo biti vse povezovalne cevi toplotno izolirane, iz vsakega konvektorja pa mora biti speljan odvod kondenzata. Na voljo so moči od 2 do 10 kW, in sicer v različnih oblikah, ki omogočajo idealno integracijo v vsak prostor.
TOPLOTNI VIRI
Kaj je toplotna črpalka in kakšne toplotne vire poznamo? Toplotna črpalka je eden najbolj čistih ogrevalnih sistemov, saj za delovanje uporablja obnovljive vire energije – vodo, zemljo in zrak. Pri prvih dveh je potrebno investirati v sistem za ekstrakcijo toplote, bodisi vrtine za črpanje in vračanje vode v podtalnico, bodisi za zemeljski kolektor, horizontalni ali vertikalni. Toplotna črpalka, ki kot vir toplote uporablja zrak, ne potrebuje dodatnih zunanjih denarnih investicij.
Možna je tudi kombinirana oz. hibridna uporaba dveh virov hkrati, pri čemer se preklapljanje med viroma izvede glede na to, katera možnost je v danem trenutku ugodnejša in energetsko učinkovitejša.
Toplotna črpalka pridobi večino vse potrebne energije za ogrevanje brezplačno iz okolice (obnovljivi viri), preostali del energije pa je vložen v obliki električne energije. Električno energijo iz omrežja potrebuje toplotna črpalka zgolj za samo delovanje naprave in ne za ogrevanje. Za izbiro vira toplote velja osnovno načelo: toplotni izvori z višjo temperaturo pomenijo višje grelno število in s tem manjše stroške ogrevanja.
Pri ugotavljanju razpoložljivega toplotnega vira začnemo vedno pri tistem, ki ima najvišjo povprečno letno temperaturo. V kolikor ta ni na voljo, postopoma preučujemo toplotne vire z nižjimi temperaturami glede na opisano v nadaljevanju.