Toplotne črpalke zrak-voda

Kako se lahko grejemo z mrzlim zrakom?

Večina od nas niti ne zaveda, da je zrak okoli nas poln energije. Vendar prav ta isti zrak lahko hkrati predstavlja kar 2/3 energije, ki jo potrebujemo za ogrevanje. In to popolnoma brezplačno. Zrak je praktično neizčrpen vir energije, ki ga ne moremo izčrpati, hkrati pa je povsod na voljo.

Da bi lahko koristno uporabili energijo zraka nam pri tem pomagajo toplotne črpalke zrak/voda. Najsodobnejše toplotne črpalke zmorejo optimalno delovati tudi pri zunanji temperaturi do -25°C.   Temperatura zraka je močno odvisna od letnih časov. In ravno pozimi, ko za ogrevanje rabimo največ energije iz zraka, so zunanje temperature najnižje. Nesporno dejstvo je, da s padanjem zunanje temperature zraka zahteve ogrevalnega sistema naraščajo. Zavedati pa se je treba, da z padanjem zunanje temperature pada hkrati tudi moč toplotne črpalke, ki izkorišča zunanji zrak. Zrak ima pozimi nižjo temperaturo kot npr.geosonde ali podtalnica, zato je v primerjavi z ostalimi viri energije nekoliko nižji izkoristek-COP. Pri ekstremno nizkih temperaturah je tako COP lahko le okoli 2 (pri slabših modelih celo okoli 1), kar pa na koncuše vedno pomeni 50 % manjše stroške. V povprečju pa se letno grelno število giblje okoli 3.

Toplotne črpalke zrak/voda so idealna izbira, ko iz tehničnih ali ekonomskih razlogov ni možno izvesti zemeljskih kolektrojev, geosond oz. ni na voljo podtalnice. Tehnološko toplotne črpalje omogočajo relativno široko področje uporabe od ogrevanj in hlajenja prostorov, ogrevanja sanitarne vode, ogrevanja bazenov, hlajenja hladilnic itd.

Osnove delovanja toplotne črpalke zrak/voda

Sistem toplotne črpalke je primarno sestavljen iz štirih glavnih komponent, ki so potrebne za delovanje toplotne črpalke so: dva toplotna prenosnika uparjevalnik na začetku in kondenzor na koncu procesa, kompresorja ter ekspanzijskega ventila. Celotnen proces se začne s črpanjem zraka. Kadar imamo split toplotno črpalko je ventilator, ki prečrpava zrak, v zunanji enoti. Ventilator usmerja pretok zunanjega zraka na uparjalnik v toplotni črpalki, ki je sestavni del zaprtega sistema s plinom (hladivom

Bistvenega pomena je, da se v toplotni črpalki nahaja plin (medij oz. hladivo), ki ima to lastnost, da se upari (se spremeni iz kapljevine v plin) pri zelo nizkih temperaturah. Plin R22, ki se je uporabljal včasih, sta nadomestila okolju neškodljiva plina R-407C in R-410A. V toplotnih črpalkah za sanitarno vodo pa se uporablja R134a. Prvi plin ima vrelišče pri -45 °C, drugi pa pri -48 °C. Kljub temu, da je zunaj -15 °C, je to tako že dovolj »visoka« temperatura, da se plin segreje na temperaturo, pri kateri se že lahko upari. Kompresor nato plin dodatno stisne, zaradi česar se mu poveča tlak in temperatura. Kompresor je tudi glavni porabnik električne energije, torej edini strošek delovanja toplotne črpalke. Toplota iz plina se nato v kondenzatorju prenese na ogrevalni sistem (voda v talnem ali radiatorsko ogrevanju). Ker se plinu odvzame toplota, se le ta ohladi in posledično kondenzira (utekočini). Cikel je tako sklenjen in plin pripravljen na ponovno odvzemanje toplote iz zraka.

Zmogljivost

Bistvo delovanja toplotne črpalke kot toplotnega stroja oz. generatorja toplote pa je, da »da« od sebe več energije, kot jo porabi za svoje delovanje. Poleg tega pridobi do 80 % energije brezplačno iz okolice. Večina toplotnih črpalk zrak/voda je običajno sposobnih samostojno pokrivati toplotne izgube objekta do zunanje temperature -5°C. Pri nižjih temeraturah pa jim je potrebno pomagati z dodatnim virom. Zato ima večina toplotnih črpalk vgrajene električne grelce, ki pokrivajo »špice.« Topltone črpalke zmorejo v povprečju samostojno pokriti več kot 90% toplotnih potreb. Pri toplotnih črpalkah zrak/voda se priporoča vgradna hranilnika tople vode (zalogovnika), saj se potrebna energija za odtaljevanje uparjalnika jemlje iz ogrevalnega kroga, s tem pa se izognemo prepogostim vklopom toplotne črpalke. Čeprav toplotna črpalka zrak-voda pri ekstremno nizkih zunanjih temperaturah deluje s slabšim izkoristkom, pa je ta rešitev pod črto še vedno ekonomična. Ker je povprečno grelno število še vedno okoli 3 to pomeni 50 – 70 % prihranka v primerjavi s kurilnim oljem ali zemeljskim plinom.