Blog

Toplinske pumpe

Općenito o toplinskim pumpama

U Republici Hrvatskoj toplinske su pumpe još uvijek tabu tema, iako mnogi o njima govore, pripremaju vlastitu proizvodnju što je za pohvaliti, no njih gotovo da i nema. Na prste bi ih mogli nabrojati.

Zbog nestašice novca i nepovjerenja u dugoročno isplative investicije, takvom su stanju pridonjeli mnogi. Djelomice zbog nebrige za energetsku bilancu zemlje u cjelini, djelomice zbog nezainteresirana strukovna društva koje nisu dovoljno uporno educirala svoje školstvo, djelomice su zakazali i informativni mediji, da približe ljudima tehničke mogućnosti koje nude alternativne tehnologije.

Tu su država i banke, koje ničim ne stimuliraju suvremeno i štedljivo ophođenje s energentima, do raznih zastupnika, trgovaca i montera koji neznaju predstaviti nove mogućnosti, jer im nedostaje znanja, te prakse u proračunu i izvedbi ovakvih sustava. Tehničke škole, fakulteti i znanstvene institucije nisu pokazale dovoljno volje u promiđbi istih.

Napretku više pridonose skupine ljudi, koji u utrci za profitom donose nove ideje i mukotrpno prte snijeg između važećih propisa i kupaca. Plinske i uljne kotlove, plinske bojlere kupili bi bez razmišljanja, no još uvijek su rijetki, koji bi se odlučili za besplatni toplinski izvor koji nam leži pred vratima.

Kako se grijati besplatno?

Kada surfamo internetom nailazimo na desetke ponuda, ideja, sugestivne rječitosti, garancije da to i to savršeno funkcionira, štedi energiju,objašnjava principe rada, poduprto raznim shemama, skicama i nacrtima. Treba samo malo bolje poznavati engleski jezik i što-šta možemo spoznati.

Tako o TOPLINSKIM PUMPAMA čitamo, kako su to uređaji koji gotovo neprimjetnu toplinu tla, vode ili zraka možemo pretvoriti u vruću vodu. Kada bi se dovoljno educirani, povodili time, da odluku za vrstu grijanja u svome domu ne donosimo tek prije, bukvalno rečeno, useljenja,mogli bi polučiti veliki efekt u štednji izdatka novca za energente u godinama pred nama. Zato trebamo dobro promisliti i informirati se, jer sve ono što ćemo naknadno raditi je plaćanje propusta s početka gradnje, a nemalo kasnije prilagodbe koštaju dvostruko više od prdviđenih troškova.

Velika se svota novca izdaje na neobnovljive izvore dok ih ima ili dok možemo plaćati njihovu cijenu koja stalno raste, a istovremeno, sunce milijarde godinama zagrijava naš planet izvana, a užarena Zemljina jezgra održava gotovo stalnu temperaturu njene kore i usporava hlađenje tla zagrijanog suncem.

Što dublje prodiremo u tlo prema središtu zemlje, temperatura pomalo raste. Nisu to spektakularne vrijednosti, ali na dubini od nekoliko metara ispod smrznute površine ulazimo u područje dje je tlo i zimi i ljeti podjednako toplo, od 8 do 12 stupnja C. To znači da je zimi mnogo toplije, a ljeti hladnije od vanjskog zraka okoline pa se vještim iskorištenjem ove termičke konstante kuću može podjednako učinkovito grijati i hladiti.

Kako ovu stalnu temperaturu na određenoj dubini održava za nas gotovo nemjerljiva masa cijelog planeta Majčice Zemlje, možemo reći da nam pod nogama leže neiscrpni besplatni kilovati iskoristive energije. No, kako je iskoristiti da nam bude u stalnoj službi?

Princip rada

Toplinska pumpa funkcionira na istom principu kao i kuhinjski hladnjak samo je ovdje sve obrnuto. Hladnjak oduzima toplinu namirnicama i ispušta je u okolni prostor. Tekući rashladni medij isparava u izmjenjivaču topline, prelazi u plinovito stanje, naglo se hladi i oduzima toplinu svim okolnim toplijim predmetima (zato je hladnjak dobro zatvorena i temeljito izolirana kutija). Medij s prikupljenom toplinom je topliji, a topliji plin teži širenju i povećanju volumena. Međutim, električni ga kompresor prisilno stlačuje i zgušnjava do tekućeg stanja pri čemu se dodatno podiže temperatura medija. Ovako zagrijan medij pretvoren u tekućinu protiskuje se kroz kapilarnu cjevčicu u rebrasti radijator (drugi izmjenjivač topline, kondenzator) na stražnjoj strani hladnjaka odakle zračna struja odvodi toplinu u okolni prostor.

Toplina oduzeta namirnicama odlazi u zrak, a medij se hladi. No, kompresor ga i dalje gura kroz cijev koja ulazi u unutrašnjost hladnjaka, u isparivač (izmjenjivač topline). Tu medij prolazi kroz sapnicu (ekspanzijski ventil) i ulazi u proširenje isparivača gdje se slobodno širi i naglo prelazi iz tekućega u plinovito stanje.

Naglim širenjem pada mu temperatura pa ohlađene ploče ovog izmjenjivača ponovno upijaju toplinu namirnica i tako se ciklus ponavlja. Toplinska pumpa ima sve ove elemente, ali je redoslijed procesa malo drukčiji jer se toplina iz okoline (tlo, voda, zrak) iskorištava za grijanje zatvorenog prostora. Toplinu iz tla preuzima medij koji kruži podzemnim cijevima (ili kroz sondu).

Ovako zagrijan stiže u toplinsku pumpu gdje predaje toplinu drugom (plinovitom) mediju u isparivaču. Ovaj se zagrijava, raste mu tlak no kompresor ga stlačuje u tekuće stanje pri čemu se dodatno podiže temperatura (npr. s 3° – 7°C na 50° ili 70°C). Ovako zagrijan medij odvodi se cijevima do izmjenjivača u velikom spremniku gdje toplinu predaje vodi (ili drugom mediju – npr. za cijevi podnog grijanja). Pritom se hladi i povratnim vodom vraća u toplinsku pumpu.

No, kako je cijeli sustav pod tlakom koji u pojedinim koracima procesa doseže i 15 bara, ovaj ohlađeni medij protiskuje se kroz sapnicu (ekspanzijski ventil) nakon čega se širenjem naglo hladi (i do -3°C) i ulazi u isparivač. Zbog velike temperaturne razlike između medija zagrijanog toplinom tla (8° – 12°C) i ohlađenog plinovitog medija, u isparivaču toplina naglo prelazi na plinoviti medij i zagrijava ga npr. do + 3°C pri čemu se u plinu podiže tlak. Nakon prisilnog stlačivanja u kompresoru temperatura dodatno raste do 50° ili 70°C, a tu toplinu medij predaje vodi u izmjenjivaču (kondenzatoru) u velikom spremniku. I tako stalno u krug.

Toplinske pumpe spadaju u najefektivnije sustave za grijanje i pripremu tople vode, jer one iskorištavaju sunčevu energiju sadržanu u vanjskom zraku, zemlji ili vodi, i istu tu energiju koriste tijekom cijele godine.Princip rada toplinske pumpe Ta besplatna energija okoliša isporučuje toplinskoj pumpi cca 75% toplinske energije. Uz pomoć samo 25% strane energije (struje) dobivamo 100% toplinske energije. Zbog toga se vanjskom zraku, zemlji ili podzemnim vodama preko izmjenjivača topline mora oduzeti energija okoliša. Poslije toga ta se energija u krugu toplinske pumpe podiže na viši nivo temperature kako bi se predala sustavu grijanja.

Troškovi pogona toplinskih pumpi

50 do 60% ušteda na troškovima grijanja, hlađenja i pripremi potrošne tople vode u usporedbi sa loživin uljem ili LPG plinom. U odnosu na zemni plin odnos uštede je cca. 30 %. Vrlo sugestivan podatak?!?! Zvuči gotovo nestvarno. Zamislite kakove uštede mogu očekivati naši ugostitelji, manji hoteli, iznajmljivači apartmana, privatne kuće sa većim brojem članova, koje muče ogromni troškovi energenata.

Toplinske pumpe se ubrajaju u najučinkovitije sustave grijanja,danas poznatih tehnologija. Kako to izgleda na vlastitom primjeru? Sa kojim godišnjim troškovima grijanja ugradnjom IDM toplinskom pumpom mrate računati? Nisu samo niski troškovi pogona jedina moguća ušteda, jer se ušteda može ostvariti i na drugim davanjima kao na pr. za ateste za dimnjak, na redovnom održavanju, servisu, zamjeni rezervnih dijelova.

Grijanje i hlađenje

KOD GRIJANJA

Toplinske pumpe koriste besplatnu energiju okoliša, iz zemlje, vode ili zraka. Od 100% potrebne energije za zagrijavanje objekta, 75% dobiva se npr. iz zemlje. Ostatak od 25% nastaje iz utrošene električne energije koju dobivamo od našeg elektrodistributera i koristimo ga za pokretanje toplinske pumpe.

Toplinske pumpe griju pomoću sunčeve energije zato što je energija okoliša dobivena upravo isijanom sunčevom energijom. Takva energija je besplatna, nepresušna i stalno se obnavlja. Toplinske pumpe griju sa krajnje malim troškovima pogona koji su i 50% niži od bilo kojeg drugog sustava grijanja.

Toplinske pumpe pomažu u velikoj mjeri rasteretiti kućni budžet. Upravo zato toplinska pumpa nudi neprocjenjivu vrijednost. Toplinske pumpe ne zahtijevaju posebnu kotlovnicu, ne zahtijevaju ni dimnjak, također ni spremnik loživog ulja ili plinski priključak. Toplinske pumpe rade ekološki prihvatljivo, one nasuprot plinskom ili uljnom grijanju smanjuju emisiju CO2 za 30%.

Toplinske pumpe mogu se pogoniti tzv. “zelenom strujom”. Ukoliko instalirate fotonaponski sustav koji je dovoljan za proizvesti el. energije za pogon toplinske pumpe, tada toplinska pumpa radi bez proizvodnje štetnih emisija CO2.

KOD HLAĐENJA

Toplinske pumpe mogu također i hladiti. U ovom slučaju nude se dvije varijante koje se veoma jednostavno mogu realizirati. Tzv. pasivno hlađenje koje koristi energiju zemlje kako bi se direktno moglo hladiti. Jedna od vrlo štedljivih metoda hlađenja koja potrošnju energije za temperiranje unutar objekta svodi na minimum.

Druga varijanta je tzv. aktivno hlađenje koje se postiže pomoću obrnutog procesa rada toplinske pumpe. Ova varijanta dolazi u upotrebu tek onda kad snaga pasivnog hlađenja nije dovoljna. Sa funkcijom hlađenja toplinska pumpa nudi krajnje interesantnu funkciju. Podiže se razina komfora kod jako malih troškova pogona sustava. Tamo gdje je potrebno konstantno temperiranje prostora, toplinska pumpa ima prednost ispred svakog sistema. Toplinske pumpe mogu grijati i hladiti. Funkcija hlađenja može se realizirati uz minimalne dodatne troškove.

Visoka učinkovitost toplinskih pumpi

Za ovu izdašnu proizvodnju topline pomoću kompresora s elektromotorom pumpi ipak treba električna energija. Međutim, u ukupnoj energetskoj bilanci, ova električna energija čini tek manji dio. Stoga pumpe razlikujemo po brojki kojom je označena učinkovitost: brojka 4 ili 5 označuje da smo dobili četiri ili pet puta više toplinske energije nego što je utrošeno za pogon kompresora. Dakako, učinak ovisi o vrsti toplinskog izvora (tlo, voda, zrak) i snazi pumpe pa, npr., brojka 5 znači da smo s jednim kilovatsatom električne energije proizveli pet kilovatsati iskoristive toplinske energije.

A to je učinak kakvim se ne može podičiti nijedan kotao centralnog grijanja. Jačim kompresorima ili stupnjevanjem nekoliko krugova mogle bi se postići i vrlo visoke temperature no uključivanjem takvih kompresora ili kombiniranjem nekoliko kompresorskih elektromotora smanjujemo ukupni učinak. Stoga je površina tla s koje prikupljamo toplinu itekako važna za stalno dovođenje energije u sustav. Kako toplinskom pumpom možemo lako doseći temperaturu polaznog voda od +65°C ovi se uređaji mogu primijeniti i na starijim zgradama. Ipak, najekonomičniji su u dobro izoliranim kućama s niskotemperaturnim podnim grijanjem (22°-25°C) gdje temperature polaznog voda od 35°C (30°C u povratnom vodu) omogućuju visoku ekonomičnost i potpunu udobnost. U toj kombinaciji moguće je i s monovalentnim sustavom proizvoditi obilje topline tijekom cijele godine.

Za slučaj vrlo hladne i duge zime u spremnik možete ugraditi dodatni električni grijač koji će povremeno dogrijavati vodu. U tom izuzetnom slučaju struja će u godišnjim toplinskim potrebama sudjelovati s 5 do 10 posto.

Na ovoj web stranici koristimo kolačiće u svrhu poboljšanja performansi stranice i u svrhu analitike koja nam služi za pružanje boljeg korisničkog iskustva.