KAKO DELUJE TOPLOTNA ČRPALKA?

Glavni elementi, ki sestavljajo in omogočajo delovanje toplotne črpalke so:

• Kompresor: omogoča dvig tlaka hladivu in posledično dvigne temperaturo na visoko raven
• Uparjalnik: je topotni prenosnik, ki omogoča, da se energija s toplotnega vira (zrak, zemlja ali voda) prenese na hladivo. V uparjalniku se hladivo segreje in preide v plinasto stanje.
• Kondenzator: toplotni prenosnik, ki poskrbi, da vroče hladivo sprosti toploto v ogrevalni sistem. V kondenzatorju se hladivo ohladi in kondenzira in se tako vrne v tekoče stanje.
• Ekspanzijski ventil: na eni strani zmanjšuje tlak in s tem tudi temperaturo hladiva, tako da sprejme toploto na uparjalnik. Poleg tega regulira volumenski pretok, tako da doseže uparjalnik le toliko hladilne tekočine, kot jo lahko upari.
• Zalogovnik: omogoča zmanjšano število vklopov kompresorja, enakomerno temperaturo ogrevalne vode (in s tem večje temperaturno udobje v prostorih), pri toplotnih črpalkah zrak/voda pa služi tudi kot vir toplote za učinkovito odtaljevanje uparjalnika.
• Hladivo: delovna tekočina, medij, ki je zaslužen za prenos toplote, stabilnost in trajnost, saj prenaša stalne spremembe temperature in prehajanje iz tekočega v plinasto stanje. Hladiva so lahko strupena in vnetljiva, poznamo pa tudi štiri naravna in okolju manj škodljiva. Pri toplotni črpalki Adapt smo uporabili posebno hladivo R452b, ki ne škoduje ozonu in za kar 68 % zmanjša toplogredne izpuste (v primerjavi z običajnimi toplotnimi črpalkami).
• Pretočno električno grelo: morebitna pomoč pri ogrevanju in za izvajanje termične dezinfekcije sanitarne vode (antilegionelna zaščita).
• Temperaturna tipala: so vključena pri vhodu in izhodu toplotnega vira, kjer delujejo proti zamrznitvi in poškodbi ploščnega izmenjevalca ali kot pokazatelj odjema oziroma temperaturne razlike med vhodom in izhodom vira. Tipala pri dvižnem in povratnem vodu pa omogočajo omejitev maksimalne temperature in izklop toplotne črpalke pri doseženi določeni temperaturi povratnega voda iz objekta.

Toplotne črpalke delujejo po principu soodvisnosti med temperaturo, tlakom in volumnom plina oz. hladiva. Če plinu tlak zmanjšamo, se temperatura zniža, ČE ga povečamo, pa se poviša. Delovanje poteka s pomočjo treh tokokrogov: prvi je toplotni vir (zrak, zemlja ali voda), drugi je t.i. hladilni krog, ki zajema samo toplotno črpalko in tretji je ogrevalni sistem (talno gretje, radiatorsko ogrevanje ali grelnik toplotne vode).

Toplotne črpalke s pomočjo električne energije prenašajo (črpajo) toplotno energijo iz toplotnega vira (zemlja, voda ali zrak) v ogrevalni sistem. To se zgodi v zaprtem tokokrogu, kjer se tekoči delovni medij (hladivo) uparja, komprimira in ponovno utekočinja. Le tako je mogoče toplotno energijo iz nižjega temperaturnega nivoja dvigniti na višji nivo. Hladilno sredstvo ostane v tokokrogu in se ne porablja ali sprošča v okolje.

Toplotne črpalke zrak/voda

Kako deluje toplotna črpalka zrak/voda? Zrak je neizčrpen vir energije in je povsod na voljo. Najsodobnejše izvedbe toplotnih črpalk zrak/voda omogočajo ogrevanje tudi pri zunanji temperaturi do – 25 °C. Tudi pri tako nizki temperaturi zraka še vedno prihranite 50 odstotkov energije. To je investicijsko najcenejša [O1] vrsta toplotnih črpalk, enostavna in poceni sta tudi montaža in vzdrževanje. Toplotne črpalke zrak/voda se običajno projektirajo tako, da samostojno pokrijejo vse toplotne izgube objekta do zunanje temperature – 5 °C. Pod to mejo lahko toplotna črpalka deluje skupaj z drugim ogrevalnim virom. Tako pokrijemo več kot 98 % toplotnih potreb objekta z delovanjem toplotne črpalke. Kot drugi ogrevalni vir se pri novogradnjah uporablja običajno električno grelo, pri obstoječih objektih z dobrim konvencionalnim ogrevalnim virom pa se lahko uporablja tudi le–ta. Elektronsko krmiljenje omogoča enostavno nastavitev točke preklopa na 2. ogrevalni vir.

Toplotne črpalke voda/voda

Kako deluje toplotna črpalka voda/voda? Toplota podtalnice je za izkoriščanje s toplotno črpalko zelo ugoden energijski vir. Njena prednost je sorazmerno konstanten temperaturni nivo, ki je približno med +7 in +12 °C. Da lahko koristimo podtalnico, moramo ob zgradbi izvrtati v zemljo dve vrtini, eno za črpanje in in drugo za vračanje podtalnice. V prvo vrtino vstavimo cev s potopno črpalko. Med obratovanjem nam črpalka potiska vodo skozi toplotno črpalko, ki ji odvzame toplotno energijo in jo ohlajeno za nekaj °C (od 2 do 4 °C) vrača po drugi, nekaj metrov (15 – 20 m) oddaljeni vrtini nazaj v podtalnico. Količina vode v sesalni vrtini mora zadostovati za neprekinjeno obratovanje pri največjih toplotnih potrebah. Za črpanje podtalnice potrebujemo vodno dovoljenje, vodo pa je potrebno pred pričetkom del kemično analizirati. Podtalnica je torej zaradi relativno visoke temperature idealen vir toplote, saj z njo dosegamo visoka grelna števila. Grelno število toplotne črpalke (COP) je sicer razmerje med koristno toplotno energijo in dovedeno električno energijo za pogon kompresorja in drugih električnih porabnikov v toplotni črpalki. Kakovostne toplotne črpalke zrak-voda imajo grelno število nad 3 kar pomeni, da za 1 enoto vložene električne energije pridobimo 3 enote toplotne energije.[O1]

Toplotne črpalke voda/voda dajejo veliko toplotno moč ob zelo majhnih zunanjih dimenzijah. K robustni in inovativni izvedbi še dodatno prispeva poseben ploščni toplotni izmenjevalec iz nerjavnega jekla, s katerim prenesemo toploto iz ene tekočine na drugo.

Toplotne črpalke zemlja/voda

Toplotne črpalke zemlja/voda izkoriščajo toplotno energijo shranjeno v kameninah oz. v zemlji. Tam je uskladiščena velika količina sončne energije, ki jo lahko izkoristimo za ogrevanje hiše in/ali sanitarne vode. Količina energije, ki jo lahko odvzamemo zemlji je odvisna od sestave tal, moči TČ in načina izkoriščanja. Odvzem toplote se izvaja s pomočjo tekočine, ki kroži v zaprtem cevnem sistemu, položenim na globini od 120 – 130 cm (horizontalni kolektor) ali pa so cevne sonde vstavljene v vrtine od 60 – 140 m (vertikalna sonda). Krožeča voda odda toploto toplotni črpalki, ki jo s pomočjo dodane električne energije pretvori na višji temperaturni nivo (do 63 °C), vrača pa se ohlajena za približno 4°C.

Hlajenje s pomočjo toplotne črpalke

Četudi sta si temperaturna procesa toplota in hlajenje popolno nasprotje, ju toplotna črpalka združuje. Toplotne črpalke namreč poleg gretja na primarni ravni zagotavljajo hlajenje na aktiven način (reverzibilne toplotne črpalke, kjer pri hlajenju deluje kompresor črpalke) in na pasiven način (pri toplotnih črpalkah zemlja/voda in toplotnih črpalkah voda/voda, kjer pri hlajenju delujejo samo primarne črpalke). Na sekundarni ravni pa moramo imeti prav tako zagotovljen prenos hladnega zraka v prostore, kar lahko izvedemo z dinamičnim hlajenjem (konvektorji) ali z mirnim hlajenjem (talno ali stensko hlajenje).

Najučinkovitejši in tudi najcenejši ogrevalno-hladilni sistemi so reverzibilne toplotne črpalke zrak/voda. Te omogočajo pozimi ekonomično ogrevanje prostorov in sanitarne vode, poleti pa ogrevanje sanitarne vode in hlajenje. Nekatere posebne izvedbe omogočajo v režimu hlajenja tudi izkoriščanje odpadne toplote hlajenja za segrevanje sanitarne vode ali tudi bazena. Reverzibilna toplotna črpalka zrak/voda, ki omogoča učinkovito gretje pozimi in hlajenje poleti, v obeh režimih omogoča tudi ogrevanje sanitarne vode. KRONOTERMOVE toplotne črpalke zrak/voda imajo že serijsko vgrajeno možnost tako ogrevanja kot hlajenja prostorov.

Pri poslovnih objektih se največkrat vgrajujejo konvektorji tako za hlajenje kot ogrevanje. Prednost konvektorjev pri hlajenju je v tem, da lahko iz zraka izločamo tudi vlago, zaradi česar ni potrebno toliko znižati želene temperature hlajenja. Seveda pa moramo konvektorje (še posebej za ogrevanje) dimenzionirati bistveno bolj bogato, saj bomo lahko na tak način ogrevali z nižjimi temperaturami predtoka ogrevalne vode. Vsaka stopinja Celzija znižanja predtoka pomeni 2,5% boljšo učinkovitost ogrevalnega sistema s toplotno črpalko.

Mnogi zmotno menijo, da se toplotne črpalke ne splača imeti, češ da je v uporabi samo del leta, le med kurilno sezono. Toplotno črpalko se lahko uporablja celo leto in je tudi v poletnih mesecih, ko ni potrebe po ogrevanju, ne ugašamo. Že samo z vidika ogrevanja sanitarne vode, se tudi ogrevalne toplotne črpalke uporablja v vseh mesecih, saj vse leto potrebujemo toplo vodo, ne zgolj pozimi. Četudi imamo na primer za ogrevanje vode še kakšnega od obstoječih virov, toplotne črpalke ni potrebno izklapljati.

Predvsem se odsvetuje izklop toplotne črpalke v primeru radiatorskega ogrevanja, saj se bo tako ogrevana voda v radiatorjih hitro spustila pod 20°C in takrat se bodo pri delovanju toplotne črpalke vključili električni grelci. Toplotne črpalke so narejene tako, da zaradi zaščite kompresorja voda v toplotni črpalki ne sme biti hladnejša od 20°C. Pri nižji temperaturi toplotna črpalka preklopi na električne grelnike, zaradi njihovega konstantnega delovanja pa je lahko raba električne energije tudi do 3-krat večja.

Naša toplotna črpalka ADAPT na primer sama prilagaja toplotno moč potrebam objekta, ob potrebi se samodejno ponovno vklopi oz. po potrebi izklopi. Prav tako ni bojazni, da bi toplotne črpalke med mirovanjem porabile preveč elektrike, saj jo potrebujejo zgolj za delovanje.

Sedaj, ko veste kako deluje toplotna črpalka, je potrebno dobro razmisliti, katera bi bila primerna za vaše gospodinjstvo. Da včasih toplotne črpalke ne delujejo po željah uporabnikov ni odvisno od same toplotne črpalke, temveč od napačne izbire ustreznega tipa oz. toplotne moči same črpalke. Ta je v veliki meri odvisna od ogrevalne površine, pri čemer je treba zajeti celotno površino, kjer bivamo, kjub temu da na primer hodnika ne ogrevamo ali kakšen prostor ogrevamo zgolj redko. Pravilna izbira toplotne črpalke glede na toplotno moč je odvisna tudi izolacija objekta (streha, fasada) ter izolativnih lastnosti vgrajenih oken.

Pomembno je izpostaviti, da je ob izbiri toplotne črpalke ponudniku treba predstaviti prave potrebe. Če imate radi pozimi bolj toplo (npr. 24-26°C ali drugače), morate to upoštevati in povedati. Prav tako je pomembna informacija vašem načinu življenja – npr. ob vikendih je na obisku dodatna družina s štirimi člani v zgornjem nadstropju, ki ga drugače ne ogrevate, potrebujete večje količine sanitarne vode, itd. To so osnovni podatki za določitev potrebne moči, pri čemer se upošteva še projektna temperatura za posamezni kraj. Ne sme se zanemariti dejstva, da določene toplotne črpalke na trgu niso namenjene za delovanje pri našem podnebju. Mi smo toplotne črpalke načrtovali izrecno za obratovanje v naših podnebnih pogojih in tako delujejo tudi pri -25 stopinjah Celzija.

Skratka pomembno je, da predstavite vse potrebe in želje, saj boste le tako izbrali najbolj primerno toplotno črpalko, ki vam bo dobro in dolgo služila, tudi v najbolj mrzlih zimah.

Kaj pa če zmanjka elektrike, je vprašanje in strah, ki ju večkrat slišimo. Povsem neupravičen, kajti, ko zmanjka elektrike, tudi ogrevalni sistemi na plin ali olje ne delujejo. Edino, kar lahko ob električnih izpadih ogreje dom, je kamin. V današnjem času so električni izpadi redki in izjemno hitro odpravljeni, objekti (še posebej dobro izolirane) pa se tudi ne ohladijo tako zelo hitro.

Toplotne črpalke so narejene tako, da je vedno omogočena tudi možnost dodatnega vira. Delovanje se tako v vmesnem času (če je javljena kakršnakoli napaka) preklopi na dodatni vir. Slednjega se enostavno nastavi v menijskih nastavitvah na krmnilniku  notranje enote toplotne črpalke za čas do odprave napake. Napake pa pri KRONOTERMU odpravljamo izredno hitro, saj imamo lastni servis s hitro odzivnostjo kjerkoli po Sloveniji in rezervne dele vedno na voljo. Poleg tega skoraj 50 % napak rešimo na daljavo brez obiska na domu s pomočjo naše pametne aplikacije Cloud.KRONOTERM.

Če bi si želeli imeti brezskrben sistem ogrevanja vašega doma, potrebujete dodatne informacije ali bi želeli osebno svetovanje, nas kontaktirajte na info@kronoterm.com ali na 03 703 16 20.