7°C

Toplotna črpalka

Toplotna črpalka iz okolja črpa energijo nizke temperature in ji poviša temperaturo za namen ogrevanja. Sončni žarki nenehno segrevajo zrak in to energijo odvzema toplotna črpalka, ki nato na višjem temperaturnem nivoju oddaja toploto za ogrevanje gospodinjstva. Možen je tudi obraten proces, torej da toplotna črpalka tudi ohlaja prostore.

Učinkovitost toplotne črpalke ponavadi izrazimo s koeficientom zmogljivosti sistema, (COP) ki je navadno v razponu od 3 do 5. To pomeni, da so toplotne črpalke od tri do petkrat učinkovitejše od ogrevalnih kotlov na fosilna goriva, in imajo boljšo zmogljivost celovitega ogrevanja hiše tudi pri zelo nizkih zimskih temperaturah. V grobem lahko rečemo, da toplotna črpalka iz okolja pridobi 3/4 energije brezplačno iz zraka. Dokaz o vse večji priljubljenosti toplotnih črpalk je njihova izjemno uspešna uporaba v hladnem skandinavskem podnebju.

top-crpalka.jpg

Zaradi povečevanja ekološke ozaveščenosti potrošnikov, njihovih zahtev glede udobja in naraščanjem cen energije, postajajo toplotne črpalke vedno bolj priljubljene, saj so energetsko učinkovit in okolju prijazen način za ogrevanje in pripravo sanitarne vode.

 

Tehnologija in izvedbe toplotnih črpalk

Toplotne črpalke zrak/voda (kar pomeni, da toploto črpajo iz zraka in jo prenašajo na vodo) so zelo zanesljivi in prilagodljivi sistemi, saj omogočajo samostojno ogrevanje (in hlajenje) objektov med 60 in 300 kvadratnimi metri površine. Princip delovanja je podoben kot pri zmrzovalniku, le da si je tu težje predstavljati, da lahko iz mrzlega zunanjega zraka pridobimo toliko toplote, da lahko ogrevamo naše domove. To je možno tudi pri -25 stopinjah Celzija

Toplotne črpalke zrak/voda so sistemi v deljeni (split) izvedbi, kar pomeni, da sistem sestavlja zunanja in notranja enota. Če želite ogrevati še sanitarno vodo, se običajno zraven notranje enote postavi še hranilnik (bojler) sanitarne tople vode.

toplotna črpalka

 

1. Zunanja enota se torej postavi zunaj objekta. Njena naloga je zbiranje toplotne energije v zraku in prenos le-te preko medija do notranje enote, katera jo potem uporabi za ogrevanje notranjosti. Novejše enote so tihe in kompaktne, torej dovolj diskretne, da ne kvarijo okolice oziroma zunanjosti objekta. Prilagojene so za delovanje tudi do - 25 stopinj Celzija, v ta namen so opremeljene z proti-zmrzovalno zaščito. Večina modelov lahko ohranja temperaturo vode 55 stopinj Celzija do -15 stopinj Celzija, brez uporabe dodatnega električnega grelca v notranji enoti. Zaradi naštetega je toplotna črpalka zlahka edini vir ogrevanja v Sloveniji.


toplotna črpalka2. Notranja vodna enota pa prenese toplotno energijo, ki jo preko medija in izmenjevalca toplote pridobi iz zunanje enote, na vodo, ki se nahaja v ogrevalnem sistemu. Toplotno črpalko lahko uporabimo za ogrevanje z  radiatorji, s sistemom talnega in/ali stenskega ogrevanja. Enota  na zelo majhni površini oziroma prostornini vsebuje obtočno črpalko, ekspanzijsko posodo, upravljalnik in pomožne električne grelce. Ti se vključijo le po potrebi - to je recimo takrat, ko toplotna črpalka sama po sebi ne more zagotavljati dovolj ogrevalne moči za trenutne potrebe (recimo pri zelo nizkih zunanjih temperaturah). Na ta način električni grelci "pomagajo" pri ogrevanju vode.

Krmilna regulacija upravlja z vsemi ventili, črpalkami in sistemskimi deli, omogoča pa tudi krmiljenje dodatnega ogrevalnega kroga (talno, stensko, radiatorsko). Upravljanje in uporabniški vmesnik se nahajata na notranji vodni enoti in vključuje tedenski časovnik, ki omogoča upravljanje notranje temperature v skladu z potrebami uporabnika. Časovnik je moč programirati glede na ure in dneve, tako da je možno temperaturo znižati recimo ponoči, ali pa povečati zjutraj oziroma ko se vrnete domov. Za individualno nastavitev temperature po prostorih se uporablja dodatni sobni upravljalnik.

Vse notranje enote se lahko kadarkoli priklopijo tudi na dodatni solarni sistem dogrevanja vode. Pri notranji enoti Coolwex DUO ima notranja enota že vgrajen tudi 270 litrski bojler za sanitarno vodo in tako predstavlja tip "vse v enem".

Ogrevanje in priprava sanitarne vode se upravlja ločeno, pri čemer je moč nastaviti tudi prioritetno ogrevanje sanitarne vode, glede na temperaturne razmere. Pri vseh toplotnih črpalkah pozabimo na dimnik, zračnike, neprijetne vonjave in velike kurilnice, saj je lahko prostor za notranjo enoto praktično velik le 0,5 kvadratnega metra.

Toplotna črpalka

Omogočeno je tudi hlajenje prostorov ter hkratno ogrevanje sanitarne vode, recimo v poletnih mesecih. V ta namen se temperatura vode v ogrevalnem krogu zniža na 5 stopinj Celzija in se jo nato požene skozi talne in stenske cevi ter radiatorje. Hlajenje preko omenjenih cevi je le zmerno, saj se lahko ob pretiravanju prične pojavljati kondenz na radiatorjih ali talnih ploščah, s čimer se poveča vlaga v prostorih, naš cilj pa je v vročih mesecih ravno nasproten - osušiti zrak. V ta namen se hlajenje najbolj učinkovito in pravilno izvaja preko konvektorjev (Fan coil enot). To so manjše enote z ventilatorjem, zelo podobne notranji klimatski napravi, in so lahko talni, stropni ali pa tudi že vgrajeni v tla. Zrak prijetno razvlažujejo, njihova sposobnost hlajenja pa je skorajda na ravni klimatskih naprav.

 

toplotna črpalka

3. Hranilnik vode se dodatno uporabi pri toplotnih črpalkah, pri katerih le-ta ni vgrajen v notranji enoti, oziroma ko je slednji premajhen za zadostitev vseh potreb po sanitarni vodi. Običajno se vgradi bojler iz legiranega nerjavečega jekla, velikosti med 250 do 300 litrov, kar zadošča za povprečno 6-člansko gospodinjstvo.

V hranilniku se nahaja toplotni izmenjevalec za prenos toplote na vodo ter dodatni pomožni električni grelec, kateri se lahko vklopi, ko so potrebe po topli sanitarni vodi povečane oziroma če je prioriteta nastavljena na ogrevanje stanovanja, ali pa če zunaj nastopajo izjemno nizke temperature. Vgrajena varnostna funkcija najmanj enkrat tedensko samodejno segreje vodo vsaj na 70 stopinj Celzija, da se prepreči možnost nastanka bakterij legionele.

 

Nizkotemperaturno ogrevanje

Hitri napredek tehnologije ogrevanja in izboljšave na področju gradbenih izolacij danes omogočajo ogrevanje hiš z vodo pri 55°C ali manj, celo pri izjemno nizkih zunanjih temperaturah. Visoko raven udobja in dodatno ugodnost nizke porabe energije lahko torej dosežemo z manjšo temperaturno razliko med toplotnim virom in prostorom. Najsodobnejši ogrevalni sistemi na vodni osnovi delujejo pri nizkih temperaturah in toploto dovajajo prek radiatorjev ali sistemov talnega ogrevanja oziroma kombinacije obeh.
Hiter napredek tehnologije ogrevanja in izboljšana izolacija zgradb danes dovoljujeta, da voda pri 55 °C ali manj, zadostuje za popolno ogrevanje hiš, tudi pri izjemno nizkih zunanjih temperaturah. Visoko raven udobja z dodatno ugodnostjo nizke porabe energije je torej moč doseči zaradi manjše temperaturne razlike med toplotnim virom in samim prostorom. Najsodobnejši sistemi ogrevanja z vodo delujejo pri nizkih temperaturah, toploto pa dovajajo prek radiatorjev oziroma sistemov talnega ogrevanja, posamezno ali s kombinacijo obeh.

 

Prilagodljivost konfiguracije

Toplotne črpalke je možno konfigurirati na tri načine:

1. Enoenergijsko, kjer se velikost toplotne črpalke prilagodi tako, da ta zagotavlja 90 do 95 odstotkov letnih potreb po toplotni energiji, preostanek pa zagotavlja vgrajen pomožni električni grelnik. Dobra praksa narekuje izbiro toplotne črpalke, s katero se pokrije 60 odstotkov ogrevalnih potreb na najhladnejši dan (za Ljubljano oziroma notranjost Slovenije nekje -16 stopinj, za obalo -6 stopinj Celzija). Ta konfiguracija se priporoča za večino aplikacij, saj nudi optimalno ravnovesje med naložbenimi in tekočimi stroški.

2. Samostojno, kjer je velikost toplotne črpalke prilagojena tako, da pokrije 100 odstotkov potreb po toplotni energiji na najhladnejši dan v letu. Ta rešitev se priporoča za izjemno varčne hiše ter zmerna podnebja brez hudih zim. Začetni naložbeni stroški so morda višji, vendar pa je poraba energije v primerjavi z vsemi drugimi sistemi najnižja.

3. Kombinirani sistemi pa združujejo dva ločena toplotna vira - toplotno črpalko in ogrevalni kotel na fosilna goriva (olje/plin). Obstajata dve vrsti kombiniranega sistema: zaporedni in vzporedni. Pri zaporedni vezavi je velikost ogrevalnega kotla prilagojena tako, da pokrije le dodatne potrebe moči ob konicah, pri vzporedni vezavi pa je ogrevalni kotel prilagojen tako, da pokrije vso moč na najhladnejši dan leta.

Toplotna črpalka

Prednosti toplotnih črpalk »zrak–voda«

Toplotna črpalka »zrak–voda« predstavlja sodoben odgovor na trenutna in prihodnja vprašanja, povezana s tradicionalnimi sistemi ogrevanja, tj. rast stroškov primarne energije ter nesprejemljivo velik vpliv na okolje. Je izredno varčna alternativa ogrevalnim kotlom na fosilna goriva, saj je značilno čista, zanesljiva in nezahtevna za vzdrževanje.


1. Nizki računi za energijo in nizke emisije CO2.

Toplotna črpalka

Zaloge tradicionalnih goriv se krčijo, njihova cena pa je vse višja. Z naraščanjem teh stroškov postaja najbolj privlačen sistem ogrevanja na obnovljive vire toplotna črpalka »zrak–voda«, ki izkorišča brezplačno toploto iz ozračja in je vsaj trikrat bolj učinkovita v primerjavi z ogrevalnimi kotli na fosilna goriva. Rezultat je nizka poraba primarne energije, poleg tega pa ne povzroča nobenih neposrednih emisij CO2.

2. Enostavna namestitev

Zunanjo enoto lahko namestite, kjer je to najprimerneje, za zbiranje toplote pa ne zahteva nobenega vrtanja oz. izkopa. Notranja vodna enota ne zahteva namestitve v posebnem prostoru, niti dodatne infrastrukture, kot so dimniki, rezervoarji za gorivo in plinski priključki. Sistem lahko priključite na nizkotemperaturne radiatorje industrijskega standarda ter talne , stenske in stropne sisteme ogrevanja, pri tem pa ga lahko konfigurirate za uporabo tako pri novogradnjah kot tudi pri obnovah.

3. Nižji stroški začetne investicije

Uporaba toplotnih črpalk sistema zrak-voda lahko znatno zniža tudi stroške začetne investicije. Izognemo se zemeljskim delom, postavitvi dimnika, prezračevanja, ureditvi kurilnice, odštejemo pa lahko tudi vse stroške vzdrževanja naštetih elementov.

4. Popolna rešitev za celoletno udobje

Sistem je zasnovan za zagotavljanje potreb po topli sanitarni vodi skozi celo leto, možno pa ga je prirediti tudi z možnostjo hlajenja za vroče poletne mesece. Uporaba napredne inverterske tehnologije, ter možnost nastavitve spremenljive temperature, ves čas zagotavljata točne in stabilne sobne temperature ter najnižjo možno porabo energije.