Toplotna črpalka je naprava, ki zagotavlja nizke stroške ogrevanja. Črpalke zbirajo toploto iz okolice - tla, vode ali zraka - in jo dovajajo v centralno ogrevanje in toplovodno vodo, ogrevajo vodo, po možnosti v prezračevalni sistem, segrevajo zrak, ki se vpihuje v prostore. Za uporabnike je najpomembnejša prednost črpalk nizki obratovalni stroški - za naložbo bomo porabili več, prihranili pa bomo pri stroških ogrevanja.

Vrste toplotnih črpalk

Tisti, ki se najpogosteje uporabljajo za ogrevanje stanovanj, se lahko razvrstijo glede na način pridobivanja toplote in ga prenašajo v prostore za naprave vrste:

  • slanica / voda - zbirajo toploto iz tal s pomočjo zemeljskega toplotnega izmenjevalnika, v katerem kroži težko zamrzovalna raztopina glikola (imenovana slanica), ki posreduje izmenjavo toplote med zemljo in delovnim medijem črpalke. Toplota iz kondenzatorja segreva vodo, ki napaja sistem centralnega ogrevanja;
  • direktno izhlapevanje / voda - talni izmenjevalec toplote je hkrati uparjalnik črpalke, zato v ceveh, položenih v tla, kroži delovni medij, ki v njih izhlapi. Z izločanjem raztopine glikola in dodatnega posrednika toplotnega izmenjevalca pri izmenjavi toplote dobimo večjo učinkovitost sistema. Toplota iz kondenzatorja segreva vodo, ki napaja sistem centralnega ogrevanja;
  • direktno izhlapevanje / neposredna kondenzacija - zemeljski toplotni izmenjevalec je hkrati uparjalnik črpalke, ogrevalni sistem (vodno talno ogrevanje) pa kondenzator. Niti zemeljski toplotni izmenjevalnik niti ogrevalni sistem nimata medija, ki posreduje izmenjavo toplote, zaradi česar je učinkovitost te črpalke najvišja;
  • voda / voda - uparjalnik črpalke segreva z vodo iz vodnjaka, reke ali jezera. Toplota iz kondenzatorja segreva vodo, ki napaja sistem centralnega ogrevanja;
  • zrak / voda - uparjalnik črpalke se ogreva z zrakom. Toplota iz kondenzatorja segreva vodo, ki napaja sistem centralnega ogrevanja;
  • zrak / zrak - uparjalnik črpalke se ogreva z zrakom. Toplota iz kondenzatorja segreva zrak, ki se dovaja v prostore;
  • voda / zrak - uparjalnik črpalke segreva z vodo. Toplota iz kondenzatorja segreva zrak, ki se dovaja v prostore.

Faktor učinkovitosti ogrevanja (COP)

Učinkovitost toplotne črpalke dokazuje faktor učinkovitosti ogrevanja (COP). To je razmerje med količino toplote, dobljeno v kondenzatorju črpalke, in porabljeno energijo energije. To ni odvisno samo od zasnove črpalke, ampak predvsem od temperature, ki jo je treba doseči v sprejemniku toplote (ogrevalni sistem), in temperature vira, iz katerega črpalka črpa toploto. COP = 4 pomeni, da bomo dobili 4 kWh toplote za vsako kilovatno uro električne energije, ki jo porabimo za pogon črpalke. Ta dejavnik, ki ga navedejo proizvajalci naprav, sporoči učinkovitost, ki se pojavi v posebnih pogojih - pri vrednostih temperature spodnjega in zgornjega vira črpalke, določenih v standardu. V praksi se ti pogoji spreminjajo, z njimi pa tudi učinkovitost. Za oceno stroškov ogrevanja s toplotno črpalko je bolj uporabno razmerje izkoristka sezonskih toplotnih črpalk SPF, ki določa razmerje med količino energije, ki jo toplotna črpalka odda, in skupno porabljeno v celotni ogrevalni sezoni.

S kakšno namestitvijo deluje toplotna črpalka?

Toplotna črpalka lahko kot kotel napaja običajne grelnike. Zaradi nižje temperature dovoda mora biti njihova ogrevalna površina ustrezno večja kot pri delu s klasičnim toplotnim virom. To lahko včasih povzroči težave pri iskanju kraja. Njihova cena bo tudi ustrezno višja. Namesto talnega ogrevanja za sodelovanje s toplotno črpalko je zelo dobra druga vrsta nizkotemperaturnega ogrevanja - ogrevanje sten z uporabo cevi z vodo, vstavljeno v omet. Ta namestitev je precej draga, toda če primerjate njeno ceno s ceno zelo velikih radiatorjev, ki se ujemajo z dovodno temperaturo 35 ° C, je izbira morda ugodna. Za napajanje nizkotemperaturnega ogrevanja s toplotno črpalko ni potreben dodaten dodaten mešalni sistem, ker se voda takoj segreje na primerno, ne zelo visoko temperaturo.

Sodelovanje toplotne črpalke z obstoječo instalacijo za centralno ogrevanje

V starih hišah se običajno ukvarjamo z vgradnjo centralnega radiatorskega ogrevanja, prilagojenega ogrevalnim parametrom kotlovnice na premog. Radiatorji imajo velike ogrevalne površine, cevi pa velikega premera. Takšno stanje je koristno za uporabo obstoječega ogrevalnega sistema za ogrevanje s toplotno črpalko. Če smo v tako ogrevani stavbi izolirali stene in zamenjali okna, se je potreba po toploti za pokritje izgub s predelnimi stenami in prezračevanjem prostorov zmanjšala za približno 50%. Tako ogrevalna površina radiatorjev običajno zadostuje za zagotovitev zahtevane temperature v zaprtih prostorih pri parametrih ogrevalne vode, ki jih doseže toplotna črpalka. Vendar pa je lahko težava tehnično stanje radiatorjev in vodnega kamna, ki ga povzroča pogosto sezonsko odvajanje in dolivanje vode zaradi puščanja sistema (kar je bilo pravilo pri starih napravah). V večini stavb, zgrajenih po letu 1990, je drugače. Imajo zadostno toplotno izolacijo, njihove radiatorske instalacije pa so prilagojene delovnim parametrom kotlov na olje ali plin, imajo majhno vodno zmogljivost, cevi majhnega premera in termostatske ventile. Niso pripravljeni na napajanje s toplotnimi črpalkami.

Toplotne črpalke za zemljo, vodo in zrak

Načelo delovanja toplotne črpalke

Kako je mogoče, da črpalka dovaja toplo vodo ogrevalnemu sistemu ali piha topel zrak v prostor, če je njen vir toplote voda, tla ali zrak s temperaturo nekoliko nad 0 ° C?

Da bi to razumeli, spremljajmo, kaj se točno dogaja med toplotnimi črpalkami slanice / vode ali vode / vode. Slanica iz zemeljskega toplotnega izmenjevalnika ali voda iz dovodnega vodnjaka (v črpalkah voda / voda) teče v uparjalnik črpalke. Njegova temperatura je 5-10 ° C, ker je to največ, ko so tla pozimi pod 1, 5 m ali podtalnica.

Za delovanje črpalke je potrebno izhlapeti delovni medij, ki kroži v notranjem obtoku črpalke. Zato mora biti tekočina, ki izhlapi (vre) pri temperaturi, nižji od 5 ° C. Zaradi izmenjave toplote z delovnim medijem se temperatura slanice iz zemeljskega toplotnega izmenjevalnika ali vode iz vodnjaka zniža za 2-3 ° C. Ohlajena slanica odteče nazaj v zemeljski toplotni izmenjevalnik, voda se odcedi v izpustni vodnjak. Delovni medij, ki je izhlapel zaradi toplote, ki jo prejema slanica ali voda, gre v kompresor. Tam se zaradi stiskanja (t.j. zvišanja tlaka) njegova temperatura dvigne na nekaj deset ° C. Tu se napaja sistem (elektrika za pogon kompresorja). Temperatura delovnega medija se poveča tudi zaradi dejstva, da se del te energije pretvori v toploto kot posledica trenja med komponentami kompresorja. Že v obliki pare gre delovni medij k drugemu izmenjevalniku - kondenzatorju. Tam segreva vodo iz ogrevalnega sistema (do največ 60 ° C) in kondenzira pri oddajanju toplote. Njegova temperatura se zniža za nekaj ° C. Že kot tekočina prehaja v ekspanzijski ventil, v katerem se razširi, zaradi česar se njegova temperatura občutno zniža. Iz ventila se hladilno sredstvo odteka nazaj v uparjalnik in cikel se ponavlja.

Stroški ogrevanja

Spodnja tabela prikazuje stroške ogrevanja z različnimi viri toplote. Treba jih je obravnavati kot približne, saj na njih vplivajo nihanja cen goriv, razlike v cenah električne energije in plina, odvisno od kraja bivanja in učinkovitosti ogrevalne napeljave. Zlasti slednji znesek lahko pomembno vpliva na stroške.

Običajno se največja učinkovitost, ki jo dosežejo naprave, uporablja za vse primerjave. Medtem se v praksi zgodi, da je celo nekaj deset odstotkov nižja, in to seveda naredi nekoliko toplote za nekaj deset odstotkov! Na učinkovitost kotlov vpliva kakovost goriva. V primeru plina in nafte je nadzorovan, zato je mogoče šteti, da so odstopanja učinkovitosti od vrednosti, ki jo zagotavljajo proizvajalci, majhna. Domnevali smo, da je izkoristek vzorčne kotlovnice 90% za plinske in oljne kotle ter 105% za plinske kondenzacijske kotle. Kakovost premoga ali peletov se razlikuje, veliko je odvisno tudi od spretnosti kadilca, zato morate biti nekoliko bolj previdni glede učinkovitosti, ki jo pri teh kotlih dosegajo kotli. Domnevali smo, da znaša 70 oziroma 80% (za to je potrebna velika skrb za čistočo kotla). Vendar je bila učinkovitost električnih naprav 100-odstotna, kar - kot vidite - ni kaj dosti pomagalo, saj je ogrevanje z njimi najdražje.

Faktor izkoristka toplotnih črpalk COP (kar ustreza izkoristku kotlov) je odvisen od temperature medija, iz katerega se odvaja toplota - zemlje ali zraka. Njene vrednosti je težko predvideti (nestabilna je zlasti v primeru zraka). COP je glede na vremenske razmere v vsaki ogrevalni sezoni nekoliko drugačen. Odločili smo se, da toplotnim črpalkam ne bomo preveč naklonili in za izračune smo uporabili COP 3, 7 - kadar je vir toplote zemlja in 2 - kadar je zrak (nekateri domnevajo, da je celo 5 oziroma 3, kar je v praksi zelo redko). Takšne koeficiente v celotni ogrevalni sezoni je še vedno težko doseči pri uporabi naprav, ki so na voljo po zmerni ceni. Za zemeljske črpalke potrebujejo popolno zmogljivost namestitve, za zračne črpalke pa tudi ne zelo ostre zime.

Kategorija:

Ogrevanje