Toplinske crpke

Kontaktirajte nas

  • Medveščak 5,
    10000 Zagreb, Hrvatska
  • +385 (0)1 4580 700+385 (0)1 4580 701
  • info@ecol.hr

Toplinske crpke (dizalice topline)

Toplinska crpka je uređaj koji, po definiciji apsorbira toplinsku energiju sa jedne lokacije (vanjski izvori energije) i premješta je na drugu lokaciju (objekt koji se grije ili hladi). Za većinu kućnih i komercijalnih primjena, dva najbitnija režima rada su hlađenje i grijanje.

Toplinska crpka radi na približno istom principu kao i kućni rashladni aparati (npr. frižider i klima). Razlika je samo u smjeru u kome se vrši predavanje toplinske energije. Zadatak uređaja je da automatski drži temperaturu u odgovarajućem opsegu, u objektu tijekom godine, svejedno da li to bilo hlađenje (ljeti) ili grijanje (zimi). Principijelno, nema razlike u procesu rada uređaja prilikom grijanja ili hlađenja objekta.

Princip rada toplinske crpke je vrlo jednostavan. On se ogleda u korištenju toplinske energije našeg okruženja. Geotermalna toplinska crpka koristi energiju zemlje i podzemnih voda da bi vršila hlađenje ili grijanje vašeg objekta. Koristi jedan od osnovnih zakona termodinamike da se energija ne može ni stvoriti ni uništiti već samo promjeniti svoj oblik i svoje mjesto postojanja. Ime „toplinske crpke (dizalica topline)“ je izvedeno od riječi toplina i crpka koje u svom originalnom značenju predstavljaju premještanje toplinske energije sa jednog prostora na drugi. Toplinske crpke NE proizvode energiju samostalno. Sama toplinska crpka neće imati nikakvog djelovanja ukoliko nije priključena na izvor energije tipa zemlje, vode ili zraka. Toplinska crpka će doprinijeti njenom najboljem i najjeftinijem korištenju. Rad toplinske crpke je automatiziran u potpunosti i ubraja se među NAJSIGURNIJE sisteme za grijanje i hlađenje. Toplinske crpke su opremljene sistemima za rad u realnom vremenu, čime su preduhitreni otkazi vezani za specifične probleme energetske mreže kao što su padovi napona, ispadanja faza i drugi. U slučaju predkonfliktnih režima crpka dovodi sebe u sigurno stanje. Održavanje je, time, praktično nepotrebno.

Uopćeni prikaz tehnologije toplinskih crpki (dizalica topline)

Danas se sve veća pažnja posvećuje očuvanju prirode i korištenju obnovljivih izvora energije. Čovječanstvu je potrebna neizmjerna količina energije čija proizvodnja, transport i uporaba stvara problem u smislu zagađenja prirode i globalnog zagrijavanja. Najveća količina energije se troši za grijanje i hlađenje domaćinstva i proizvodnju sanitarne tople vode što iznosi otprilike 77% potrošnje.

Ušteda se postiže optimalizacijom proizvodnje i potrošnje energije, smanjenjem gubitka energije objekata, izolacijom kao i odabirom ekonomičnog načina grijanja prema postojećim europskim standardima.

Za uštedu energije i smanjenje emisije ugljičnog dioksida najefikasniji uređaj današnjice je topinska crpka ili dizalica topline.

Toplinske crpke predstavljaju pouzdan, komforan i ekološki način korištenja obnovljivih izvora energije dok sistemi toplinskih crpki imaju veliki stupanj uštede energije.

Način rada toplinskih crpki (dizalica topline):

U cilju grIjanja i proizvodnje tople vode toplinske crpke „usisavaju“ toplinu okoline u stambene, poslovne i druge objekte. Prednost grijanja toplinskim crpkama (dizalicama topline) predstavlja činjenica da se korištenjem jedne jedinice električne energije dobija 4 do 6 jedinica toplinske energije. Također je bitan aspekt da se ta toplinska energija dobija iz obnovljivih izvora energije.

U našoj okolini sunčeva energije je dostupna u zemlji, vodi i zraku. Princip rada toplinske crpke se najjednostavnije može objasniti na sl. način: akumulirana toplinska energija (u zemlji, vodi ili zraku) se prenosi do toplinske crpke koji pomoću sistema osigurava toplinu grijačeg tijela. Kompresor koji je bitan sastavni dio toplinske crpke uz pomoć uložene električne energije prenosi toplinu na drugi nivo to jest grijačem sistemu ili sistemu za proizvodnju tople vode.

Efikasnost sistema se mjeri tzv. koeficijentom učinka (COP = Coefficient of performance) koji predstavlja količnik uložene energije i dobijene energije za grijanje. Parametar pokazuje koliko puta veću energiju grijanja dobijamo u odnosu na uloženu električnu energiju.

Uvod u toplinske crpke (dizalice topline)

Naziv toplinske crpke (dizalica topline) je relativno nova fraza za većinu ljudi u poslovima grijanja i hlađenja i kao takva prvi put se uvodi na tržište osamdesetih godina prošlog stoljeća. Ipak, toplinska crpka je samo drugi način za reći rashladni uređaj sa kojima se stalno susrećemo tipa kućnih frižidera, klima uređaja, rashladnih vitrina i mnogih drugih. Ovi uređaji se mogu punim pravom nazvati toplinskim crpkama jer rade na principu uzimanja topline na jednom mjestu i premještanja na drugo. Ipak, naziv rashladni uređaji su dobili po svojoj primarnoj funkciji hlađenja. Primjer nam je frižider koji hladi hranu tako što oslobađa toplinu na svojoj zadnjoj strani (rešetke). Mnogi su primjetili toplinsku energiju koja se tu oslobađa i vjerojatno se pitali kako je mogu iskoristiti. U režimu grijanja one hlade vodu ili zrak u vanjskom prostoru i tako sakupljenu toplinsku energiju prenose u unutrašnji prostor koji grijemo. U režimu hlađenja toplinska crpka hladi vodu koja cirkulira kroz cijevi unutar objekta, a sakupljenu toplinsku energiju izbacuje u vanjski prostor. Nadamo se da smo vam sa ovih par rečenica približili način rada i „misterij“ oko proizvodnje toplinske energije „iz ničega“.

Ekološki faktor

Korištenje principa toplinskih crpki je ekološki podobno jer izaziva nultu emisiju štetnih plinova. Jedino zagađenje koje može biti uključeno u ovaj proces je ono koje nastaje proizvodnjom električne energije u termoelektranama. Ukoliko se energija dobija iz hidro ili energetski obnovljivih izvora onda je rad ovakvih sistema potpuno ekološki čist.

Instaliranjem grijanja i hlađenja zasnovanom na toplinskim crpkama dovodi do smanjenja opterećenja energetskih sistema (elektrane, dalekovodi) i također smanjuje potrošnju fosilnih goriva.

Sve ovo vodi ka smanjenju energetskih troškova, ne zagađuje se životna sredina, na što će se, u bliskoj budućnosti, kao i za automobile, plaćati taksa.

Ekonomičnost toplinskih crpki (dizalica topline)

Štednja energije i energetska efikasnost primjenom toplinskih crpki, se ogleda u tome, da je za prijenos energije iz jednog prostora u drugi, potrebno uložiti samo jednu trećinu prenešene energije. Drugim riječima, znači da se iz vanjskog zraka ili korištenjem niskotemperaturne geotermalne energije (podzemna voda ili toplina zemlje) može u grijani prostor ubaciti 20kWh toplinske energije pri čemu se za to potroši samo 3-5kWh električne energije za rad toplinske crpke. Ušteda energije je evidentna, te iznosi i do 80%.

Energetska efikasnost toplinskih crpki se izražava preko koeficijenta učinka (COP). To je odnos između energije koja je uložena i energije koju dobijamo na izlazu, za grijanje. Usporedba se dalje vrši u odnosu na klasične sisteme. Što je ovaj koeficijent viši to je bolja energetska efikasnost sistema. Za toplinske crpke njegova vrijednost se kreće minimalno u rasponu 3,5 do 4,5 a u praksi je to i više. Svaka jedinica električne energije uložena u pokretanje mehanizma toplinske crpke omogućava joj isporukui još minimum 3 do 6 jedinica toplinske energije, koju crpi iz prirodnih izvora. Efikasnost ovog sistema, u odnosu na konvencionalne sisteme grijanja i hlađenja, se dalje može povećati osiguranjem “besplatne” tople vode u objektu, što dodatno smanjuje račun za utrošenu električnu energiju.

Sigurno znate, što biste učinili s novcem koji nastaje čistom uštedom uslijed primjene toplinskih crpki u sistemu grijanja i hlađenja. Podatak da će se u zemljama Europske unije, tijekom slijedeće godine instalirati blizu 450,000 toplinskih crpki, je činjenica koja govori sama za sebe.

Jedna toplinska crpka (dizalica topline) za sve izvore toplinske energije

Postoje tri različita izvora toplinske energije – vanjski zrak, zemlja i podzemne vode. Na osnovu toga imamo tri različita sistema eksploatacije: zrak-voda, zemlja-voda i voda-voda. Toplinske crpke spadaju u najefikasnije sisteme grijanja i hlađenja danas. Od 100% energije koju generira toplinska crpka 75% je besplatno jer dolazi iz okolnog okruženja, a samo 25% energije dolazi iz električnih izvora koji se plaćaju.

Sistemi voda-voda koriste geotermalnu energiju podzemnih voda. Ovo su najefikasniji sistemi za grijanje i hlađenje objekata pogotovu na terenima bogatim podzemnim vodama kao što su u nekim našim krajevima. Sistemi zrak-voda koriste okolni zrak kao izvor energije. Naši sistemi mogu efikasno koristiti energiju vanjskog zraka čak do temperature od -15°C. Ovaj sistem se koristi samo u situaciji kada je ostala dva sistema nemoguće primjeniti, jer ima najmanju efikasnost.

U sistemima tipa zemlja-voda toplinske crpke koriste energiju, toplinu zemlje. Postoje dva različita sistema eksploatacije energije zemlje na konstantnoj bazi: podzemni rešetkasti izmjenjivači (na maloj dubini) i sonde koje se pobijaju na većim dubinama (preko 30m). U oba slučaja fluid koji cirkulira je odgovoran za prijenos toplinske energije sa zemlje na sistem grijanja u objektu.

Već na na dubini od 15 metara temperatura zemlje je skoro ista u veljači i u kolovozu.

Zemlja kao izvor energije (karakteristike):
- male temperaturne oscilacije tijekom godine na dubinama preko 1,8 metra ispod površine omogućuju stabilan izvor toplinske energije neophodne za rad ovog sistema
- može se koristiti kako za grijanje i hlađenje objekta, tako i za pripremanje tople vode u objektu (bojleri, zagrijavanje bazenske vode i tako dalje)
- sistem sa sondom omogućava pasivno hlađenje i aktivno grijanje i hlađenje objekta.

Kod sistema tipa voda-voda dobija se vrlo visok koeficijent energetske efikasnosti. Podzemne vode, koje su na konstantnoj temperaturi tijekom cijele godine su glavni razlog za visoku energetsku efikasnost. Sistemi voda-voda su pogodni za praktično sve tipove podzemnih voda zahvaljujući izmjenjivaču topline izrađenom od prokroma.

U kontinentalnoj Hrvatskoj temperatura podzemne vode tijekom cijele godine se kreće od +10°C do +15°C što ovaj sistem čini dodatno pogodnim za eksploataciju. Potrebno je otvoriti dva bunara – jedan kao ulazni (u koji se ubacuje potopna crpka koja crpi vodu), a drugi kao izlazni put vode.

Podzemne vode kao izvor energije (karakteristike):
- minimalne temperaturne oscilacije tijekom godine.
- može se koristiti kako za grijanje i hlađenje objekta, tako i za pripremanje tople vode u objektu (bojleri, zagrijavanje bazenske vode i tako dalje)
sistem omogućava pasivno hlađenje objekta (free-cooling)