Odgovor je jednostavan. Dvije trećine troškova održavanja kuće povezane su s grijanjem. Dakle, korištenjem jeftinog izvora topline možemo osigurati niske račune. A sve veća popularnost dizalica topline i konkurencija tvrtki koje ih proizvode smanjuju cijenu ovih uređaja.
Kako pumpa radi
Toplinska pumpa slobodnu energiju crpi iz prirodnog okoliša: podzemlja, podzemne vode i zraka - to su niži izvori topline. Zatim ga pretvara u toplinu za grijanje i opskrbljuje kućnim sustavom centralnog grijanja (gornji izvor topline). Tijekom rada, međutim, troši električnu energiju koja se koristi za pogon kompresora, tj. Glavnog elementa koji pumpa toplinsku energiju.
Princip toplinske pumpe sličan je principu hladnjaka. Temelji se na korištenju svojstava posebne tekućine - tzv radni medij koji tijekom cirkulacije u unutarnjoj instalaciji crpke prolazi kroz periodične promjene faze. Kad primi toplinu isporučenu na pumpu (iz zemlje, vode ili zraka), ona isparava i pretvara se u plin. Ovaj se plin komprimira kompresorom, koji mu povisuje temperaturu i tlak. Tada se ohladi i kondenzira. Tijekom kondenzacije oslobađaju se velike količine topline koja se može koristiti za grijanje sustava centralnog grijanja. Nakon širenja i oslobađanja topline, radni medij prelazi u tekuću fazu i cijeli proces započinje ispočetka.
Upozorenje! Ako kuću planiramo zagrijavati dizalicom topline, ne moramo graditi dimnjak ili osigurati prostor za spremište goriva.
Što je bolje - zemlja, voda ili zrak.
Kada odabirete dizalicu topline, trebali biste odabrati vrstu izvora topline. Uzima u obzir, između ostalih, čimbenike kao što su: klimatska zona u kojoj se nalazi naša kuća, veličina parcele, razina i kemijski sastav podzemnih voda, potreba kuće za toplinom i financijske mogućnosti investitora.
Prizemlje. Energija iz tla može se prikupiti vodoravnim ili okomitim izmjenjivačem (sonde za uzemljenje). Pokopane su plastične cijevi (obično PE polietilen) kroz koje teče mješavina vode i glikola, koja se naziva salamura. Skuplja toplinu iz tla i transportira je u isparivač toplinske pumpe.
Sakupljač tla. Pri odabiru vodoravnog kolektora, cijevi se postavljaju vodoravno na dubini od 1,2-1,5 m ispod razine tla. Pojedinačne, identične petlje ne bi trebale biti dulje od 100 m. Inače bi otpor protoku bio previsok. Razmak između petlji ovisi o promjeru kabela i obično je između 50 i 100 cm. Takva udaljenost jamči ravnomjerni prijem topline s tla.
Svojstva nakupljanja tla ovise o sadržaju i strukturi vlage. Oni će biti veći, što je više zasićena vodom, sadrži više minerala i manja je poroznost. Stoga su ilovasta, vlažna tla bolja (prijem topline na 1 m2 tada iznosi 25-35 W / m2) od suhih, pjeskovitih (samo 10-15 W / m2). Vodoravni zemaljski kolektor relativno je jeftin za izvedbu, ali zahtijeva zemljište dovoljne veličine.
Primjer. Za dizalicu topline snage grijanja 10 kW i prosječnom učinkovitošću odvođenja topline iz tla od 25 W / m2, potrebna površina za polaganje zemaljskog kolektora bit će približno 340 m2.
Sonde za uzemljenje. To su bušotine, obično do dubine od 100 m. Da bi ih mogao izbušiti, investitor mora dobiti dozvolu Ureda za upravljanje vodama. Ako su potrebne dublje (preko 100 m), to treba odobriti Rudarsko tijelo.
Najčešće nakon izrade prve bušotine možete precizno odrediti vrstu i strukturu tla. Zatim se na temelju toga provjerava hoće li projektna duljina sonde biti dovoljna ili će biti potreban dublji bunar. Broj i dubina bušotina ovise o potrebi za toplinom zgrade. Pretpostavlja se da je s jednog metra kolektora moguće dobiti 50-55 W toplinske učinkovitosti. Nedvojbena prednost okomitog kolektora je što može stati čak i na malo zemljište. Njegova je izvedba, međutim, skuplja od vodoravne.
Primjer. Da bi se mogla ugraditi dizalica topline snage grijanja od 10 kW, pod pretpostavkom da je prosječni kapacitet duljine sonde 50 W / m, bit će potrebne dvije sonde za uzemljenje (dvije bušotine) - svaka duboka 85 m.
Podzemna voda. Ova metoda potrošnje energije vrlo je učinkovita zbog relativno visoke temperature podzemne vode - na razini od 7-12 ° C, čak i zimi.
Podzemna voda uzima se iz crpne bušotine i pumpa u isparivač toplinske pumpe. Zatim se ohlađena voda ispušta u apsorpcijsku bušotinu - ili u ispušnu jamu.
Takav sustav radi ispravno i bez kvarova ako postoji pristup vodi odgovarajućeg kemijskog sastava. Međutim, često se događa da voda vremenom mijenja svoj sastav (sadržaj željeza ili mangana poraste iznad dopuštene razine). To može oštetiti isparivač pumpe. Stoga se za njegovu zaštitu koristi dodatni među izmjenjivač topline.
Sljedeća poteškoća vezana uz dobivanje topline iz podzemnih voda je potreba za pronalaženjem vodonosnika s dovoljno velikim kapacitetom - oko 210 l na sat za svaki kilovat snage grijanja.
Primjer. Dizalica topline snage 10 kW mora imati minimalni protok podzemne vode oko 2100 l / h.
Vanjski zrak. Najjeftiniji je za ugradnju (ne zahtijeva troškove izrade izvora topline iz zemlje) i najpristupačniji izvor energije.
Najčešće se cijela dizalica topline postavlja izvan kuće. Prvo se zrak usisava kroz kanal, zatim se toplina sadržana u njemu sakuplja u isparivaču i na kraju se opet odvodi vani. Suvremene dizalice topline mogu generirati toplinu čak i pri vanjskoj temperaturi od -20 ° C. Međutim, pod takvim uvjetima ukupna potreba za toplinom za grijanje prostora nije pokrivena. Bit će potrebno zagrijati vodu za grijanje na potrebnu temperaturu, na primjer električnim grijačem ili kaminom.
Važni parametri
Pri odabiru i usporedbi dizalica topline koristimo parametre koje daju proizvođači. To su obično snaga grijanja i faktor učinkovitosti.
Snaga grijanja. U idealnom slučaju, snagu toplinske pumpe trebao bi definirati projektant sustava grijanja. Međutim, moguće je u početku procijeniti njezinu veličinu na temelju jedinice toplotne potrebe zgrade i pomnožiti je s površinom kuće. Pojednostavljeno, iznosi:
- 40 W / m2 - u niskoenergetskoj kući,
- 50 W / m2 - u kući s boljom toplinskom izolacijom nego što se zahtijeva u standardima,
- 70 W / m2 - u kući s dobrom toplinskom izolacijom,
- 120 W / m2 - u starijim, manje izoliranim kućama.
Primjer. Za obiteljsku kuću grijane površine 180 m2 s dobrom toplinskom izolacijom, potreba za toplinom bit će 180 m2 × 70 W / m2 = 12.600 W = 12,6 kW.
Ako će dizalica topline zagrijavati i potrošnu vodu, njezina snaga može se povećati za oko 0,25 kW po stanovniku. Dakle, kada četvero ljudi koristi toplu vodu u kući, snaga toplinske pumpe povećat će se za 1 kW.
Neki stručnjaci vjeruju da je toplinska pumpa možda "premala". Stoga odabiru manju snagu uređaja od one koju kuća zahtijeva za toplinu, pretpostavljajući unaprijed da će nestala snaga tijekom jakih mrazova biti nadopunjena dodatnim izvorom topline, na primjer električnim grijačem. Nažalost, to će dovesti do povećanih troškova grijanja.
Uz to, toplinska pumpa s manjom snagom radit će bez prekida, značajno opterećujući donji izvor topline (vodoravni kolektor ili sonde za tlo), za što je rad s prekidima definitivno korisniji - potiče bržu regeneraciju izvora topline.
Stoga bi kapacitet grijanja dizalice topline koji crpi energiju iz tla ili podzemne vode trebao odgovarati potrebama zgrade za toplinom.
Samo je zračna pumpa dizajnirana s manje snage nego što proizlazi iz izračuna - za 70-80% potrebe za toplinom u kući. Pumpa odabrana na 100% ne samo da bi bila vrlo skupa, već i neekonomično. Stoga se pretpostavlja da će tijekom jakih mrazova nestalu snagu zamijeniti električni grijač.
POLICAJAC (koeficijent izvedbe). Koristi se za procjenu učinkovitosti dizalice topline. Izražava omjer snage grijanja dizalice topline i količine električne energije koju troši. Ako su parametri instalacije pravilno odabrani, COP doseže vrijednost 4. To znači da za svaki isporučeni kilovat-sat električne energije možemo dobiti 4 kWh toplinske energije.
Koeficijent COP značajno fluktuira zbog promjenjivih radnih uvjeta toplinske pumpe. Njegova vrijednost prvenstveno ovisi o temperaturi izvora topline i temperaturi vode za grijanje na izlazu iz dizalice topline. Stoga je pri odabiru top izvora najbolje odabrati sustave s niskom temperaturom izlazne vode, kao što je podno grijanje.
Primjer. Izračunajmo cijenu 1 kWh toplinske energije, ako je proizvođač naveo učinkovitost crpke na COP = 4.
Plaćajući 0,15 PLN za 1 kWh električne energije, dobivamo 4 kWh toplinske energije. Dakle, 1 kWh toplinske energije za grijanje košta nas oko 0,19 PLN.
Upozorenje! Pri procjeni stvarnih troškova grijanja uzima se u obzir i koeficijent izvedbe instalacije COPIN. Određuje omjer isporučene toplinske energije za grijanje i potrošnje električne energije svih uređaja koji rade u postrojenju: dizalica topline, cirkulacijskih crpki i električnih grijača. Njegova je vrijednost stoga niža od COP same toplinske pumpe.
Koji su operativni troškovi?
Analizirat ćemo opravdanost korištenja dizalice topline na temelju određene kuće. Predstavit ćemo odabranu dizalicu topline, vrijednosti COP dobivene u svakom mjesecu i troškove koji su nastali za grijanje kuće i potrošne vode.
Pretpostavke. Analiza je izvedena za obiteljsku kuću površine oko 200 m2 smještenu u blizini Opola. U njemu žive četvero ljudi.
- Izračunata potrošnja topline je 11,3 kW.
- Jedini izvor topline koji opskrbljuje sustav centralnog grijanja je dizalica topline s kapacitetom grijanja 10,8 kW. Potrebna je energija iz tla kroz vertikalni izmjenjivač topline tla - sonde za uzemljenje. Izrađene su dvije bušotine, svaka duboka 91 m.
- Proizvođač je naveo koeficijent izvedbe COP na 4,5, a potrošnja električne energije iznosila je 2,4 kW.
- Maksimalna temperatura vode za grijanje je 55 ° C. Instalacija koristi spremnik za akumuliranje topline zapremnine 600 l.
- Pri zagrijavanju potrošne vode, toplinsku pumpu podržava električni grijač smješten u grijač od 300 l.
- Instalirano je dvotarifno brojilo električne energije.
Rezultati. Količina topline koju isporučuje dizalica topline određena je na temelju očitanja mjerača topline instaliranog u kući. S druge strane, potrošnja električne energije svih uređaja koji rade u postrojenju (dizalica topline, cirkulacijske crpke i električni grijač) očitana je iz očitanja brojača električne energije.
- Troškovi grijanja kuće i potrošne vode između 1. rujna 2006. i 1. rujna 2007. iznosili su bruto 1076. U tom je razdoblju potrošnja električne energije bila:
- u dnevnoj tarifi od 178,9 kWh,
- u noćnoj tarifi 4094,3 kWh.
- U sezoni grijanja 2007./2008. Potrošnja električne energije zabilježena je u pojedinim mjesecima (vidi donju tablicu). Kad se ove vrijednosti zbroje, ukupni troškovi grijanja kuće i potrošne vode iznosili su bruto 1.160.
Primijećeno je da se preko 70% topline potrebne za grijanje uzima iz zemlje, a udio električne energije ne prelazi 30%. Dizalica topline obično je radila od 7 do 10 sati dnevno (također na vanjskim temperaturama do -10 ° C). Tako kratko vrijeme rada moguće je zahvaljujući vrlo dobroj toplinskoj izolaciji cijele kuće i korištenju svojstava akumulacije topline podnim grijanjem te upotrebi tampon spremnika vode za grijanje velikog kapaciteta. Uz to, na tako niske operativne troškove utječe i činjenica da dizalica topline radi i troši električnu energiju samo po jeftinijoj noćnoj tarifi (između 13:00 i 15:00 i 22:00 - 06:00).S druge strane, duge pauze u radu toplinske pumpe tijekom dana pogoduju bržoj regeneraciji tla.
Procijenjeni troškovi grijanja ove kuće s drugim izvorima topline (plinom, uljem, krutim gorivom ili električnom energijom) prikazani su u gornjoj tablici. Za njihov razvoj korištene su cijene goriva iz ožujka 2008. godine.
Za koga se preporučuje
Toplinska pumpa može se instalirati i u nove i u modernizirane kuće. Posebno se preporučuje kao alternativa grijanju na lož ulje ili tekući plin.
Također je vrijedno razmotriti ovo rješenje kada će troškovi priključka za prirodni plin biti vrlo visoki (zbog znatne udaljenosti od plinske mreže). Toplinska pumpa je najbolje rješenje za energetski učinkovite kuće s malom potrebom za toplinom. Što je zgrada toplija, to će troškovi grijanja biti niži, a instalacija jeftinija (kupnja pumpe veće snage skuplja je).
Kao što je poznato, učinkovitost toplinske pumpe, a time i njezini operativni troškovi, u velikoj mjeri ovise o temperaturnoj razlici između gornjeg i donjeg izvora. Da bi se minimalizirala ta razlika u kući koja će se grijati dizalicom topline, treba koristiti sustav niskotemperaturnog grijanja, tj. Podno grijanje.
Iako dizalica topline može raditi i s radijatorima, da bi takav sustav radio relativno učinkovito, temperatura vode na njihovom dovodu ne bi trebala prelaziti 50-55 ° C (u tradicionalnom grijanju obično je 75 ° C). To je povezano s njihovim povećanjem veličine (moraju imati odgovarajuću snagu da osiguraju temperaturu u sobi koju korisnik želi). A ako to nije moguće, umjesto jedne treba dizajnirati nekoliko radijatora u određenoj sobi, što naravno povećava cijenu sustava.
Ne može se reći da je dizalica topline dobro rješenje za sve. Samo njegova primjena ne jamči niske troškove grijanja kuće. Mora se računati za svaku zgradu pojedinačno. Nema sumnje, međutim, da će s porastom cijena goriva grijanje crpkama postajati sve isplativije.
Vrste dizalica topline
Ovisno o vrsti izvora topline (prvi dio u nazivu crpke) i uz pretpostavku da će sustav grijanja u kući biti od vode (drugi dio naziva), dizalice topline možemo podijeliti na:
- salamura - voda - oni uzimaju energiju iz tlo kroz posrednički medij (salamuru) i vratiti ga u sustav centralnog grijanja;
- voda-voda - uzimaju energiju iz podzemne vode i prenose je u sustav grijanja;
- zrak-voda - energija se prikuplja iz zraka i zatim prenosi u sustav grijanja.
Ne samo za grijanje
Dizalice topline ne koriste se samo za grijanje vašeg doma. Ljeti također mogu pripremiti toplu vodu ili rashladiti zgradu.
Vruća voda. Često se priprema u odvojenom lijevku čiji kapacitet obično varira između 300 i 500 l. Međutim, potreban je prostor za postavljanje takvog odvojenog i velikog lijevka. Zato sve više tvrtki nudi kompaktne uređaje u kojima crpka i spremnik imaju zajedničko kućište.
Hlađenje. Može se provesti na dva načina. U prvom je način rada toplinske pumpe obrnut tako da djeluje kao hladnjak. Drugi koristi nisku temperaturu tla ili podzemne vode za hlađenje prostorija, na primjer s podnim grijanjem.
