Po vsej Evropi stavbe predstavljajo približno 40% potreb po energiji. Uvajanje sistemov učinkovite rabe energije v nove stavbe (PURES – Pravilnik o učinkoviti rabe energije v stavbah) in osveščanje javnosti o možnostih varčevanja energije in povečanja energetske učinkovitosti naših domov tudi v Sloveniji postaja ključno orodje v boju proti globalnemu segrevanju in škodljivim emisijam, ki onesnažujejo okolje.

Ko že govorimo o varčevanju z energijo v naših domovih ne moremo mimo ene najboljših rešitev za ogrevanje doma: sistem s toplotno črpalko zrak-voda v deljeni izvedbi. Sistem omogoča izmenjavo toplote iz zraka na vodo. To je sistem sestavljen iz zunanje črpalne enote v kateri je kompresor, ki absorbira toploto in notranje vodne enote, ki sta povezani med seboj prek inštalacije po kateri potuje freon.

Zunanja enota sistema, nameščena nekje ob hiši, črpa toploto iz okolja, ji dvigne temperaturo in jo s pomočjo tehnologije s skrol kompresorjem, ki izkorišča fizikalne lastnosti freona, prek bakrene inštalacije prenese v notranjo enoto sistema, ki segreva vodo, katera potuje po sistemu vodne inštalacije do ogrevalnih enot v prostoru (ploskovna ogrevala kot na primer talno gretje, radiatorji, idr.).

Kako deluje toplotna črpalka ZRAK – VODA v deljeni izvedbi?

V naravi se toplota iz toplejšega telesa prenese na hladnejšega spontano, toplotne črpalke pa za ta prenos porabijo tudi določeno količino energije v obliki električne energije. Količina energije, ki jo toplotna črpalka porabi za izvedbo te naloge je znatno nižja od tiste, ki jo porabijo konvencionalni ogrevalnimi sistemi. V resnici je toplotna črpalka zrak-voda sposobna proizvajati energijo za ogrevanje in toplo sanitarno vodo z ne več kot 25% električne energije nabavljene prek distributerjev električne energije in z do 75% brezplačne energije črpane iz okolja, tudi pri zelo nizkih zimskih temperaturah. To je mogoče zaradi tehnologije s skrol kompresorjem, ki izkorišča fizikalne lastnosti freona (plin z oznako R410-A), katerega vrelišče je pri -48,5°C. Nekatere toplotne črpalke zrak-voda lahko delujejo tudi za hlajenje poleti, v tem primeru so to tako imenovani reverzibilni modeli.

Učinkovitost in popularnost sistemov s toplotno črpalko ZRAK – VODA

Razmerje med električno energijo, s katero se napaja toplotna črpalka in energijo iz okolja, je odvisno od številnih dejavnikov Za določitev tega razmerja pri toplotni črpalki zrak-voda je potrebno upoštevati temperaturo, pri kateri bo potekala toplotna izmenjava (temperatura ogrevalne vode,temperatura zunanjega okolja) in vrsto uporabljenega medija (freon, plin,idr.). To razmerje oziroma donos (COP) je praviloma večje od 3, in doseže, v nekaterih primerih celo vrednost 6 in več. Zato so toplotne črpalke zrak voda sistemi z visoko učinkovitostjo, ker na splošno zahtevajo le približno 25% pomožne energije (elektrika ali plin), da bi ustvarile 100% toplotne energije. Zaradi visoke učinkovitosti, enostavnosti namestitve ter sprejemljivih investicijskih stroškov ter varčnega delovanja po namestitvi, so sistemi s toplotno črpalko zrak – zrak tudi najbolj popularni. Njihova popularnost je danes zelo visoka tudi zaradi ekoloških subvencij, ki jih država Slovenija nudi lastnikom toplotnih črpalk prek institucije EKO SKLAD.

Sistemi s toplotno črpalko zrak-voda imajo veliko prednosti pred tradicionalnimi sistemi. Ne le, da koristijo energijo iz obnovljivih virov, so učinkoviti in varčni, z njimi pa lahko zadovoljimo tako potrebo ogrevanja prostorov kot ohlajanja prostorov.

Ostale vrste toplotnih črpalk glede na medij izmenjave toplote (voda – voda in zemlja voda) zaradi višje začetne investicije in birokratičnih ovir niso tako popularne kot so toplotne črpalke zrak-zrak in zrak-voda.

Toplotne črpalke voda – voda. Ta vrsta uporablja toploto, ki jo vsebuje voda, kot so na primer površinske vode (reke, jezera, morje) ali podzemne vode. Toplota, ki se  odstrani iz vode se prenese v notranjost hidravličnega sistema, ki nato prenaša toploto v terminale enote. Ventilatorski konvektorji in sevalni terminali so primerni za to vrsto toplotne črpalke. V primerjavi z zrakom vodonosniki žal niso vedno na voljo ali ni dovoljeno, da se jih izkorišča. Dovoljenje za pripravo vodonosnika in namestitev toplotne črpalke voda –voda je potrebno pridobiti v skladu z lokalnimi predpisi.

Toplotne črpalke zemlja – voda. Ta vrsta uporablja toploto iz geotermalnih tal. V ta namen se uporabljajo vodoravni ali navpični kolektorji za izmenjavo toplote. Toplota  iz tal se prenese na hidravlični sistem, ki nato prenaša toploto v terminalne enote. Ventilatorski konvektorji in sevalne terminalne enote so primerni za to vrsto toplotne črpalke. Horizontalni talni kolektorji toplote – tuljave za izmenjavo toplote s prisilnim kroženjem slanice (voda z glikolom), so vodoravno vkopani ne pretirano globoko v tleh, odvzemajo toploto iz tal ter jo dovajajo v toplotno črpalko. Obstajajo tudi vertikalni zbiralniki toplote, kjer se zahteva bolj ali manj globoko namestitev, ki omogoča izmenjavo toplote v globljih plasteh tal.  Dovoljenje za vrtanje v tla in namestitev toplotne črpalke zemlja – voda je potrebno pridobiti v skladu z lokalnimi predpisi.

Toplotna črpalka voda voda za svoje delovanje izkorišča energijo podtalnice. Voda je zaradi svojih odličnih termodinamičnih lastnosti tako rekoč idealna rešitev pri delovanju toplotne črpalke voda voda. Toplotne črpalke te vrste sodijo med najučinkovitejše energetske sisteme za ogrevanje, saj je toplota podtalnice zanesljiv, predvsem pa konstanten energetski vir. Podtalnica ima namreč vse leto konstantno temperaturo med 8 in 12°C, kar pomeni, da ima toplotna črpalka voda voda visok izkoristek. Odlika tovrstnih toplotnih črpalk je možnost samostojne uporabe skozi vse leto brez kakršnekoli pomoči drugih virov ogrevanja. Poleg objekta pa je mogoče ogrevati tudi sanitarno vodo.

Toplotna črpalka VODA – VODA; kaj moramo vedeti pred nakupom

Če želimo naš dom ogrevati ali hladiti s toplotno črpalko sistema voda voda, se je na projekt treba dobro pripraviti. Za postavitev toplotne črpalke moramo najprej pridobiti vodno dovoljenje, ki ga dobimo na ministrstvu, pristojnem za prostor. Še pred pričetkom del je treba poskrbeti tudi za kemično analizo vode. Da bo vrtanje vrtin izvedeno v skladu s predpisi, prepustimo gradbena dela strokovnjakom. Vrtine se vrtajo do globine 20 metrov, minimalna razdalja med vrtino črpanja (sesalno vrtino) in vrtino ponikalnice (ponorno vrtino) pa je 15 metrov. V sesalno vrtino vgradimo potopno črpalko, ki prečrpava podtalno vodo skozi uparjalnik toplotne črpalke voda voda in jo vrača v ponorno vrtino.

Upoštevati je treba tudi smer pretoka podtalnice, da ne pride do kratkostičnega pretoka iz povratne v črpalno vrtino. Pri uporabi vode kot vira toplote za toplotne črpalke voda voda le-te ne onesnažimo, saj je od same naprave ločena. Toplotna črpalka voda voda mora biti pred uporabo ustrezno testirana, potrebno pa je izvesti tudi črpalni test, ki nam pove, kolikšen je pretok podzemne vode.

Toplotne črpalke – voda le eden od virov toplote iz okolja

Toplotna črpalka voda voda je izredno priljubljen način ogrevanja objekta, saj nam omogoča ogrevanje in hlajenje objekta skozi vse leto, vendar pa njena postavitev ni možna kjerkoli. Toplotne črpalke lahko koristijo tudi toploto iz zraka ali zemlje, zato je dobro premisliti, katera toplotna črpalka bi nam najbolje koristila.

Toplotna črpalka zemlja voda za vir energije uporablja toploto zemlje. V njej se namreč preko leta iz padavin in sončnih žarkov zbere ogromna količina energije. V poletnem času sonce obseva površino zemlje z močjo do 1000 W/m2 (odvisno od lokacije), pozimi pa le z močjo do 200 W/m2. V poletnem času zemlja del toplote oziroma toplotne energije shrani in s tem počasi segreva njen zgornji sloj, in sicer ponekod celo do globine 20 metrov. Temperatura zgornjega sloja se torej preko leta spreminja. Zgornjih nekaj centimetrov zemlje ima temperaturo podobno povprečni dnevni temperaturi. Globlje v notranjosti pa je temperatura nižja in manj spremenljiva. V povprečju se temperatura na okoli 10 metrih globine skoraj ne spreminja več in ustreza približni povprečni letni temperaturi ozračja.

Toplotna črpalka zemlja voda lahko energijo iz zemlje pridobiva s pomočjo dveh različnih sistemov: s horizontalnimi zemeljskimi kolektorji in vertikalnimi zemeljskimi sondami (geosondami), ki pridejo v poštev takrat, ko ostali viri niso primerni ali niso na voljo.

Delovanje toplotne črpalke ZEMLJA – VODA

Toplotna črpalka zemlja voda torej izkorišča toploto pod zemljo s prečrpavanjem vode skoznjo. Na podlagi tega prečrpavanja se viša temperatura, ki se nato lahko uporabi za ogrevanje doma ali kakšnega drugega objekta. Toplotne črpalke zemlja voda za delovanje porabijo 75 odstotkov energije iz okolja – ta je seveda brezplačna –, za preostalih 25 odstotkov pa potrebujejo električno energijo. Preprosteje povedano; toplotna črpalka opravlja enako vlogo kot grelnik vode (bojler), pri čemer za ogrevanje uporablja toploto iz zemlje, medtem ko grelniki vode največkrat uporabljajo električno energijo.

Stroški ogrevanja so tako z uporabo toplotne črpalke zemlja voda tudi do 75 odstotkov nižji kot pri uporabi plinskih ali oljnih kotlov.

Toplotne črpalke ZEMLJA – VODA omogočajo ogrevanje in hlajenje objekta

Toplotna črpalka zemlja voda nam ponuja energetsko najučinkovitejši način zagotavljanja primernega bivalnega okolja. S pridobivanjem energije iz zemlje omogoča učinkovito ogrevanje in hlajenje našega doma, pa tudi segrevanje sanitarne vode.

Poleg toplotne črpalke zemlja voda poznamo še toplotno črpalko voda voda in toplotno črpalko zrak voda. Prva pridobiva toploto iz vode oz. podtalnice, toplotna črpalka zrak voda pa iz zraka. Izberite tisto, ki najbolj ustreza vašim potrebam in zahtevam.