TOPLOTNA ČRPALKA

KAKO DELUJE TOPLOTNA ČRPALKA

Toplotna črpalka deluje na enak način kot hladilnik, le da toplotna črpalka greje notranjost prostora in hladi zunanjost. Kot vir energije toplotna črpalka lahko uporablja zrak, vodo, zemljo oz. sončno energijo. Toplotna črpalka je sestavljen iz štirih komponent in sicer:

  • Uparjalnik – zunanja enota
  • Kompresor
  • Kondenzator
  • Dušilnik

Toplotna energija se od vira energije prenaša s pomočjo hladilnega sredstva. V uparjalniku, torej zunanji enoti se utekočinjeno hladilno sredstvo segreje in izpareva. Nekateri plini imajo lastnost da izparevajo že pri temperaturah pod 0 stopinj celzija. Tekočina z izparevanje od okolice sprejme nekaj toplote in plin nato potuje do kompresorja. Kompresor toplotne črpalke plin stisne in ta se močno ogreje. Svojo toploto v kondenzatorju prenese na vodo radiatorja oz. sanitarno vodo, pri tem pa se plin utekočini. V dušilniku se hladilno sredstvo zopet razširi, pomeni da se tlak zniža na isto raven kot prej in hladilno sredstvo zopet potuje v zunanjo enoto, kjer se bo uparilo.

Toplotna črpalka je dobila ime zato, ker prenaša toploto v obratni smeri od naravnega toka toplote. Če je torej zunaj hladno in v prostoru topleje, bo na koncu rezultat ta, da bo tudi znotraj prostora hladno tako kot zunaj. Toplotna črpalka pa toplo na prostem prečrpa v notranjost prostora in jo ogreje.

VRSTE TOPLOTNIH ČRPALK

Kot rečeno toplotne črpalke se razlikujejo glede na toplotni vir, ki ga izkoriščajo. Tako poznamo tolptne črpalke:

  • Zrak – voda
  • Talna ali površinska voda – voda
  • Zemlja – voda

Najbolj pogosta je toplotna črpalka, ki izkorišča zunanji zrak kot vir toplote. Zrak je namreč povsod, medtem ko morajo biti pri preostalih dveh črpalkah na voljo voda za vodno toplotno črpalko oz. zgrajeni zemeljski kolektorji za zemeljsko toplotno črpalk.

ZRAK – VODA

Je najcenejša toplotna črpalka. Vzdrževanje je enostavno in poceni. Deluje do zunanje temperature -20°C. Poleg zunanjega zraka lahko izkorišča tudi toploto prostorov ki jih želimo ohladiti, kot so npr. kleti, podstrešja, industrijski prostori in podobno. Izkoristek toplotne črpalke je največji nekje do temperature -5°C. Pod to temperaturno mejo se izkoristek toplotne črpalke začne zmanjševati. V tem primeru ogrevanje dopolnjujemo z elektriko oz. lahko se kot dopolnilni vir ogravanja uporablja oljni oz. kak drug kotel.

Toplotna črpalka zrak voda se lahko uporablja tudi samostojno za ogrevanje sanitarne vode. Porabi trikrat manj električne energije kot električni grelnik. Sposobna je segreti vodo tudi do 70°C, ob pogoju da je zunaj temperatura višja od 5°C.

VODA – VODA

Toplotna črpalja voda – voda izkorišča vodo kot vir energije. Temperatua podtalnice se skozi leto giblje od 5°C do 15°C, tmperatura rek in potokov pa med 2°C do 28°C. Ker so reke in potoki večini hiš nedosegljive, je pri nekaterih morda na voljo podtalnica. Vodna toplotna črpalk je zaradi višjih in stabilnejših temperatur bolj učinkovita od toplotnih črpalk, ki uporabljajo zrak kot vir toplote.

Izgradnja vodne toplotne črpalke pa je nekoliko bolj zahtevna od izgradnje toplotne črpalke ki uporablja zrak kot vir energije. Najprej moramo pridobiti vodno dovoljenje za izkoriščanje podtalnice. Nato moramo izvrtati dve vrtini in sicer sesalno in ponorno vrtino. Voda se črpa preko sesalne vrtine in izteka preko ponorne vrtine nazaj v zemljo. Ponorna vrtina je v smeri toka podtalnice in dovolj oddaljena da se topla in mrzla voda ne mešata. Vrtine naj vrtajo zato usposobljene osebe, kot so npr. geologi.

Redno moramo kontrolirati vsebnost trdnih delcev v podtalnici in jo po potrebi vzdrževati, saj tako podaljšamo življenjsko dobo toplotne črpalke.

ZEMLJA – VODA

Tudi zemlja je lahko vir energije za toplotno črpalko. Gre za energetsko zelo učinkovit sistem ogrevanja.

Poznamo dva tipa tovrstnih toplotnih črpalk in sicer vertikalni in horizontalni tip. Če imamo zadosti velik vrt, potem lahko zemeljske kolektorje, torej plastične cevi za vodo, zakopljemo nekje med 1 do 1,5m globoko. V kolikor pa okoli hiše ni dovolj prostora za polaganje cevi za vodo, se cevi položi v vertikalne vrtine, ki so lahko tudi do 100m ali več metrov globoko. Vertikalni tip zemeljske toplotne črpalke je nekoliko dražji

KAKO IZBRATI PRAVO TOPLOTNO ČRPALKO

OSNOVNI FIZIKALNI POJMI

Pri izbiri toplotne črpalke je najprej potrebno vedeti kako močna naj bi toplotna črpalka bila. Legično je, da za 12 nadstropno stolpnico potrebujemo nekoliko močnejšo toplotno črpalko kot pa za majhno enodružinsko hišico.

Kaj je Watt? Watt je fizikalna enota mere za moč. Moč pa nam pove, koliko dela je bilo narejenega v 1 sekundi. Formula za izračun je naslednja:

Če npr. 100kg težka oseba spleza po lestvi dolgi 3m v 5 sekundah, je njena moč 588W. To bi izračunali nekako takole. 100kg x (9,8m/s2 ) x (3m/5s) = 588W. Če pa bi ta oseba po tej isti lestvni splezala v 10 sekundah, bi bila njena moč samo 294W.

Kaj pa energija? Energija se meri v Joulih. Formula je naslednja:

Oseba iz prejšnjega odstavka bi tako porabila 100kg x (9,8m/s2) x 3m = 2940J. In prav toliko bi jo porabila v primeru da na vrh lestve spleza v 5 sekunad ali pa 10 sekundah.

Logika povedanega velja tudi za toplotno črpalko. Če imamo slabo izolirano hišo, potem bomo potrebovali malo močnejšo toplotno črpalko, da bo sposobna nadomeščati izgubljeno toploto.

KAKO MOČNO TOPLOTNO ČRPALKO POTREBUJEMO

Pred nakupom je zelo pomembno da izberemo toplotno črpalko ustrezne moči. Toplotna črpalka mora delovati optimalno. V kolikor kupimo toplotno črpalko premajhne moči, bo preveč obremenjena oz. sploh ne bo zmogla ogreti prostorov do željene temperature in bo zato porabila preveč energije. Premočna toplotna črpalka pa je predraga.

Kako izračunati moč toplotne črpalke? Zelo težko saj je izračun odvisen od površine ogrevanih prostorov in pa od izgub, torej od izolacije, debeline sten, kakovosti oken, kritine itd. Površini ogrevanih prostorov je enostavno izmeriti, vse drugo pa zelo težko. Zato obstajajo določene ocene potrebne moči bolj ali manj na podlagi izkušenj, ki so naslednje :

  • Starejše zgradbe naj bi potrebovale od 75 – 100W/m2 ogrevane površine
  • Primerno izolirane zgradbe okoli 50W/m2 ogrevane površine
  • Pasivne hiše in nizkoenergijske hiše pa 10 – 30W/m ogrevane površine

GRELNO ŠTEVILO COP

Toplotna črpalka za svoje delovanje potrebuje električno energijo. Elektrika poganja kompresor ki stiska plin in mu tako poveča temperaturo. Pa tudi ostale komponente kot je ventilator in črpalke za svoje delovanje potrebujejo električno energijo. Da bi toplotna črpalka iz zraka oz. vode če je vodna ali zemeljska, pridobila toploto in ogrela vodo v radiatorjih potrebuje električno energijo, ki pa je manjša od električne energije, ki bi jo potreboval običajen električen grelec vode. Današnja tehnologija omogoča toplotni črpalki pridobiti približno 66% toplote iz zraka, elektrika pa prispeva 33% za pogon kompresorja.To pomeni, da za 3kW pridobljene energije, plačamo samo 1kW, 2kW pa sta iz zraka in sta brezplačna. Grelno število v tem primeru je 3. Grelno število današnjih toplotnih črpalk se približuje 4 in ga tudi že presega. Še bolj kot zračne toplotne črpalke so učinkovite vodne toplotne črpalke.

Z nižanjem zunanjih temperatur pa grelno število toplotnih črpalk pada. Današnje toplotne črpalke delulejo tudi do temperatur -25°C. Zato je običajno da v teh dneh uporabljamo kak drug vir ogrevanje. Lahko se uporabljajo električni grelci, ali pa peč na olje oz. drva.

Z višanjem temperatur pa se grelno število povečuje. Sredi poletja pri zunanji temperaturi 30°C je potrebno zelo malo električne energije da toplotna črpalka segreje sanitarno vodo na 45°C.

OSTALI PARAMETRI

Pomemben parameter ki vpliva na izbiro toplotne črpalke je tudi glasnost. Starejše modele je možno slišati več metrov daleč in če bi vse toplotne črpalke šumele s tako glasnostjo kot so tiste izpred nekaj let, se v ulici tudi pogovarjati ne bi mogli. Pa tudi do sosedov moramo biti prizanesljivi. Toplotna črpalka deluje tudi ponoči in tudi preko poletja.

Trofazni tok je tudi lahko faktor ki spremeni odločitev o nakupu toplotne črpalke

IZBIRANJE TOPLOTNE ČRPALKE

Čeprav je pri večini ljudi prvi korak zbiranje ponudb, je mogoče vseeno najbolj pametno pri sedi določiti kaj sploh potrebujemo. Ponudniki toplotnih črpalk imajo pri prodaji tudi svoje interese, ki pa niso nujno enaki našim. Tako nam bodo z veseljem ponudili toplotno črpalo z nekoliko nižnim grelnim številom COP, lanskim modelnim letom in premočno toplotno črpalko oz. črpalko za katero ne moreto dobiti subvencije.

Tako da bi bil prvi korak pri izbiri ta, da preverimo ali za določeno toplotno črpalko sploh lahko dobimo subvencijo Eko sklada. To storimo na strani Eko sklada. Seveda pa Eko sklad ne subvencionira nakupa vedno. Če subvencije niso na voljo, mi pa želimo vseeno kupit toplotno črpalko, lahko ta korak preskočimo.

Naslednje stvar je da pravilno ocenimo moč toplotne črpalke. Recimo da ogrevamo 150m2 veliko hišo, ki je starejšega datum. Glede na zgornjo lestvico, bi potrebovali toplotno črpalko  moči 10-11kW. Pri grelnem številu pa ni dileme. Hočemo najboljšo.

Kako izbrati pravo toplotno črpalko

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Scroll to Top