Toplotne črpalke zemlja-zemlja, ki pridobivajo toploto iz zemlje za ogrevanje, so vodilni primer naprave, ki uporablja obnovljivo energijo. Ogrevalni medij kroži v cevnem sistemu, položenem v zemljo, imenovanem kolektor ali toplotni izmenjevalec. Glede na prostor, ki ga imamo na parceli, lahko izberemo vertikalni, horizontalni ali spiralni zemeljski prenosnik toplote.

Toplotna črpalka je naprava, ki za ogrevanje prostorov izkorišča toploto iz okolja, torej iz t.i. nižji vir toplote. Pri toplotnih črpalkah zemlja je spodnji vir zemlja. Najbolje je, če so tla mokra in ilovnata, saj suh pesek daje nekajkrat manj toplote.

Zemeljni toplotni izmenjevalnik, postavljen v zemljo - odvisno od velikosti naše parcele - navpično, vodoravno ali spiralno - sprejema toploto in jo predaja mediju, ki kroži po cevnem sistemu, nato pa jo prenaša v ogrevalni sistem.

Takšno ogrevanje ima pravzaprav same prednosti: ne porablja goriva, ne oddaja izpušnih plinov in vam ni treba plačati porabe proizvedene toplotne energije. Ostajajo pa še stroški električne energije, ki je nujna za napajanje toplotne črpalke. Na srečo črpalka ne potrebuje veliko.

Za veliko parcelo - horizontalni toplotni izmenjevalnik

V primeru vodoravnega cevnega izmenjevalnika je optimalna globina 0,2-0,5 m pod mejo zmrzovanja. Če pa je vodotok na relativno majhni globini, potem je najboljša rešitev, da cevi položimo vanj. Toplotna črpalka takrat doseže višji COP. Cevi horizontalnega izmenjevalnika se položijo v predhodno pripravljen jarek dimenzij, ki ustrezajo zahtevani površini izmenjevalnika.Izvajajo se v obliki kolobarja (meandrov) po celotni površini izkopa z določenimi razmaki med sosednjimi deli. Razmik naj ne bo manjši od 0,4 m ali večji od 1,2 m – prilagojeno tipu tal, od katerega je odvisna njihova sposobnost »regeneracije« (dopolnjevanje toplote). Dlje ko je površina tal zmrznjena, večji morajo biti
prostori.Upoštevajte, da toplotna moč toplotnega izmenjevalnika ni posledica dolžine cevi, temveč površine tal, na katero je položen. Manjša razdalja ne omogoča več odvzema toplote iz nje, zahteva pa daljšo cev. To pomeni višje investicijske in obratovalne stroške, ker je potrebna močnejša obtočna črpalka za črpanje slanice skozi daljšo cev. Prevelika razdalja med cevmi pa pomeni, da se toplota ne sprejema v predvideni količini, zato je moč izmenjevalnika manjša.

Toplotna črpalka z vertikalnim izmenjevalnikom

Toplotna črpalka dosega višji COP, ko so cevi izmenjevalnika postavljene navpično v zemljo - v vrtinah globine 40-150 m. To je zato, ker je pod 10 m temperatura tal okrog 10°C vse letoo C - pozimi za skoraj deset več kot na globini 1,5 m.Je pa izvedba vertikalnega izmenjevalnika očitno dražja od horizontalnega. To so navpični segmenti cevi, ki tvorijo zanko (cev teče navzdol po vodnjaku, se na dnu obrne in vodi navzgor). Imenujejo se geotermalne sonde. V tem primeru se ne izračuna površina, temveč skupna dolžina izmenjevalnika, ki je običajno sestavljen iz več kot ene sonde. V navpične vrtine se vstavi en ali dva para cevi (sonde tipa U ali dvojno U). Vstavljanje cevi v vrtino olajša glava - element za povezavo vertikalnih cevi, ki se lahko prilagodi uporabi dodatne polnilne (potisne) cevi.V izvrtano luknjo potisnemo glavo in z njo cevi toplotnega izmenjevalnika. Nato se v luknjo skozi polnilno cev vnese mešanica betona in cementa.

  • Cement - nepogrešljiv na vsakem gradbišču. Vrste cementa in njihova uporaba>
  • Kako sami narediti dober beton B20 (C16/20)>

V izmenjevalniku tipa U teče tekočina skozi eno cev navzdol do glave in se iz nje vrača skozi drugo. V dvojnem izmenjevalniku tipa U - teče skozi dve cevi navzdol in dve navzgor. Razdalja med vodnjaki do globine 50 m ne sme biti manjša od 5 m, pri globljih pa od 8 do 15 m, nameščeni naj bodo pravokotno na smer toka podzemne vode.

Spiralni zemeljski izmenjevalnik toplote

Druga vrsta kolektorjev so spiralni izmenjevalniki. Polagajo se po istem principu kot horizontalni toplotni izmenjevalnik, le da je cev spiralne oblike.Za namestitev potrebujejo manj prostora kot horizontalni toplotni izmenjevalnik, montaža pa je manj okorna kot pri horizontalnem toplotnem izmenjevalniku.

Več o toplotnih črpalkah:

  • Princip delovanja vmesnega hranilnika v instalaciji toplotne črpalke>
  • Ali lahko toplotna črpalka hladi?>
  • Sodelovanje med toplotno črpalko in fotovoltaiko: prednosti in rešitve>

VIDEO: toplotna črpalka - kako ogreti hišo?

Kategorija:

Obnova