Toplotna črpalka za sanitarno vodo

V Sloveniji velik delež energije porabimo za ogrevanje prostorov in sanitarne vode. Več kot 70% energije za ogrevanje porabimo v gospodinjstvih, če dodamo k temu še 20% energije, ki je porabimo za ogrevanje sanitarne vode, dosežemo enormnih 90% porabljene energije. Odlični kandidati za vgradnjo in uporabo alternativnih porabnikov energije, kot so na primer toplotne črpalke (pa tudi varčne žarnice in novodobni nizko energetsko porabni gospodinjski aparati), so tako na prvem mestu prav gospodinjstva.

Delovanje toplotne črpalke lahko opišemo z uporabo enostavnih fizikalnih zakonov. Toplota, ki je energija, prehaja iz medija, ki ima višjo temperaturo na medij, ki ima nižjo temperaturo. Temu fizikalnemu zakonu dodamo še plinski zakon, ki pravi, da s stiskanjem plinov, zvišamo njihovo temperaturo, z razširjanjem, pa se temperaturo zniža. Če poenostavimo, lahko rečemo, da toplotna črpalka odvzema toploto mediju iz okolice, z dodano električno energijo za stiskanje, pa segreva sanitarno vodo vse do 55°C.
Toplotne črpalke in način njihovega delovanja lahko prikažemo na obratnem principu delovanja hladilnika: ta potrebno toploto za uporabo zajema v prostoru in izdelkih, ki jih hladimo in jo prenaša v okolico. Toplotna črpalka pa deluje ravno nasprotno, saj zajema energijo iz okolice in jo s pomočjo električne energije, ki poganja kompresor, spremeni v koristno toplotno energijo. Takšna energija je tako uporabna za ogrevanje in hlajenje bivalnih prostorov ter pripravo ogrete sanitarne vode.
Toplotna črpalka je opremljena s sistemom termične dezinfekcije, saj občasno samodejno segreje vodo na 65°C, kar preprečuje pojav bakterijske okužbe z legionelo.
Za pogon toplotne črpalke je potrebno zagotoviti le okoli 30% električne energije (za delovanje kompresorja in ventilatorja), preostali del pa dobimo iz neomejenih naravnih virov popolnoma brezplačno. Amortizacija začetne investicije se povrne v nekaj letih, iz ekološkega vidika pa toplotna črpalka neizpodbitno več prispeva k čistejšemu okolju kot ostali ogrevalnimi sistemi.

3 viri toplote, 3 različni tipi toplotnih črpalk

Sonce podaja 75% in več potrebne energije za ogrevanje in pripravo tople sanitarne vode, saj je sončna toplota akumulirana neposredno pred vašimi vrati – v zraku, v zemlji in podtalnici. Tovrstna energija v obliki toplote iz okolice je na razpolago v praktično neomejenih količinah in je dostopna prav vsakomur.
Ogrevanje prostorov, pripravljanje tople vode, prezračevanje in hlajenje je z novodobnimi toplotnimi črpalkami energetsko zelo učinkovito. Takšni sistemi nudijo uporabnikom ob mnogo nižjih stroških ogrevanja optimalno udobje bivanja, dejanske stroške pa je sedaj mogoče tudi dokaj natančno izračunati.
Z dodatkom samo okoli 30 % pogonske energije in uporabo načrpane toplote iz naravnih virov, toplotna črpalka proizvede vso potrebno energijo za ogrevanje.
Sistem za ogrevanje s toplotno črpalko je sestavljen iz treh komponent: naravnega vira toplote (zemlja, voda ali zrak), generatorja toplote (toplotna črpalka) in porazdelitve toplote (ploskovni ali radiatorski sistem ogrevanja).

Predstavitev različnih tipov toplotnih črpalk

Sistem zrak/voda

Zrak je na voljo čisto povsod, zato je neizčrpen vir energije. Najsodobnejši primerki toplotnih črpalk zmorejo izkoristiti toploto celo pri zunanjih temperaturah do -20°C in -25°C. Pri tako nizkih temperaturah je izkoristek še vedno okoli 50%. Ker ne zahteva dodatnih del, kot ostala dva sistema, je to za uporabnika najcenejša oblika toplotne črpalke za vgradnjo. Tudi montaža in vzdrževanje sta enostavna in cenovno ugodna. Tovrstne toplotne črpalke so primerne pri temperaturah zraka od -25°do + 35°C, v Sloveniji se jih tako lahko uporablja vse leto. Možne so tri izvedbe: notranje, zunanje ali split (kjer je ločen uparjalnik). Lahko se ogreva le sanitarno vodo, možno pa je tudi ogrevanje prostorov ter aktivno hlajenje.

Sistem voda/voda

Toplotni vir, ki zagotavlja največji izkoristek toplotne črpalke je podtalnica. Njeno delovanje je skozi celo leto samostojno, saj ima podtalnica namreč relativno visoko in konstantno temperaturo. Zadostna količina, kemijska ustreznost ter minimalna temperatura podtalne vode 8°C so pogoji za njeno delovanje. Prav tako mora biti konstanten njen pretok. Sesalno vrtino, kamor se vstavi potopno črpalko, se vrta do 20 metrov globoko, pri čemer se potem vodo prečrpava iz ene vrtine, po ceveh spelje do uparjalnika na toplotni črpalki in nato vrača v drugo vrtino, ohlajeno za cca. 4 °C. Vrtini morata biti zvrtani najmanj na 15 metrov medsebojne razdalje. Pri tem postopku se kemijska sestava vode ne spremeni in se neonesnažena vrača nazaj v okolje. Tudi ta sistem se lahko uporablja vse leto, ogreva se lahko tako sanitarno vodo, kot prostore, možen je tudi pasiven način hlajenja (poleg aktivnega). Za priključitev je potrebno dovoljenje, preveriti je potrebno količino vode ter njeno kemijsko sestavo, izvrtati je potrebno vrtini in vgraditi črpalko za vodo. Glede na dodatna dela je ta sistem investicijsko dražji kot sistem zrak/voda, vendar omogoča tudi pasivno hlajenje ter večje izkoristke zaradi višje in enakomernejše temperature vode.

Sistem zemlja/voda

Zemljišče, kamor se položi zemeljski kolektor na globini cca. 1,2 metra, ne sme biti pozidano ali asvaltirano, ker morajo padavine doseči kolektor. Za kolektor služijo običajne polietilenske cevi, ki morajo biti na minimalni medsebojni razdalji 0,7 metra, potrebna dolžina cevi pa je odvisna od tipa in kakovosti zemlje. Bolj kot je zemlja vlažna, več toplote ji lahko odvzamemo na isti površini, zato zadostujejo krajše cevi (točna potrebna površina se določi pri izkopavanju na licu mesta). Vodoravni zemeljski kolektor je zaprt krožni sistem, katerega je potrebno napolniti z mešanico vode in protizmrzovalnega sredstva (po navodilih na protizmrzovalni tekočini, ki zdrži do -15°C). V Sloveniji znaša temperatura zemlje med +4 in +12°C in je na razpolago celo leto. S tem sistemom lahko ogrevamo prostore in sanitarno vodo, hkrati pa je možno delno pasivno in aktivno hlajenje. Za zemeljska dela pri polaganju kolektorja niso potrebna dodatna dovoljenja. Investicija za ta sistem je srednja varianta med vsemi tremi toplotnimi črpalkami.