Toplotne črpalke voda-voda

Toplotne črpalke tipa voda/voda kot vir energije izkoriščajo toploto, ki je shranjena v vodi. Ker ima voda najvišjo povprečno letno temperaturo (v primerjavi z zrakom ali zemljo), imajo te toplotne črpalke najvišji COP – 5,5. To je razmerje med električno energijo, ki jo vložimo v delo toplotne črpalke in toplotno energijo, ki jo pridobimo za ogrevanje objekta. Prednost toplotnih črpalk voda/voda je samostojna uporaba (monovalentni sistem) skozi vso leto brez kakršnekoli pomoči drugih virov ogrevanja.

Viri vode

Za delovanje toplotne črpalke lahko uporabljamo različne vire vode:

  • podtalna voda,
  • podtalnica,
  • površinska voda (ribniki, reke),
  • morje,
  • tehnološke vode

Delovanje

Za svoje delovanje potrebuje toplotna črpalka konstanten pretok vode. Le ta je odvisen od toplotne moči in temperaturne razlike med vstopno in izstopno vodo. Vodo s pomočjo potopne potopne črpalke vodimo skozi uparjalnik. Tu se vodi odvzame nekaj stopinj celzija. Zaradi stika s toplo vodo se plin(medij) v uparjalniku upari. Kompresor nato s pomočjo električne energije stisne delovno snov (plin) na na višji tlak, poviša pa se mu tudi temperatura. Plin nato v kondenzatorju prenese toploto na naš sistem ogrevanja (topla vodo v radiatorjih, talnem ogrevanju).

Raba podtalnice

Kadar je podtalnica na sprejemljivi globini, se jo lahko uporablja kot vir toplote pri uporabi toplotne črpalke. Podtalnica predstavlja ugoden vir energije za ogrevanje, saj je njena temperatura le malo odvisna od temperature zraka. V povprečju pa so temerature podtalnice gibljejo od 8 do 12°C. V bistvu nam podtalnica nudi najboljše pogoje za delovanje, saj ima od vseh koncvencionalnih (zrak, voda) virov najvišjo temperaturo, kar posledično prinaša tudi višja grelna števila in nižje stroške delovanja. Praviloma je izkoriščanje podtalnice gospodarno, če njena temperatura ni nižja od +6°C.

Izvedba vrtin

Ali se na naši parceli nahaja podtalnica, nam bo povedal izkušen hidrogeolog, ki bo presodil tudi na kakšni globini je podtalnica. Za povprečno družinsko hišo je še ekonomična izvedba vrtine do 30 m. Za izkoriščanje toplote podtalnice, moramo obvezno zgraditi dva vodnjaka/vrtini. Prvi je za črpanje in drugi za vračanje vode v ekosistem. Izkoristimo pa lahko tudi opuščeni vodnjak ob naši hiši. V izvedeno vrtino se vgradijo polne ter filtrske cevi, slednje v delu vodonosne plasti. Cevi so narejene iz umetnih mas (PVC) ali nerjavečega jekla, odvisno od projekta Premer (fi) vrtine je odvisen predvsem od predvidenega volumna črpanja. Za manjše pretoke (<3,0 l/s) se izdelajo vrtine premera do 150 mm, znotraj njih pa se vgrajujejo plastične cevi zunanjega premera 115 mm. V takšne vrtine se vgrajujejo potopne črpalke premera do 100 mm (4 collske). V prvo, črpalno oz. sesalno vrtino vgradimo potopno črpalko, ki bo črpala podtalnico. Načrpana voda se nato preko uparjalnika toplotne črpalke in pri tem ohladi za 4 -5 °C. Preko ponikovalne oz. ponorne vrtine vodo vrnemo nazaj v zemljo. Pri izbiri lokacije za ponikovalno vrtino moramo paziti na smer pretoka podtalnice, da z vračanjem hlade vode ne hladimo podtalnice, ki jo črpamo. Glede na standard mora razdalja med črpalno in ponikovalno vrtino znašati minimalno 10 – 15 m.

Pri rabi podtalnice gre za odprt krožni proces. In tu se pojavi še ena bistvena razlika: pri energiji zemlje govorimo o zaprtem sistemu, pri rabi energije podzemnih voda pa o odprtem sistemu. Okolju je zato bolj primeren in varen zaprti sistem. Z rabo vode kot vira energije za za toplotne črpalke pa le-te ne onesnažujemo, saj je voda fizično ločena od same toplotne črpalke. Vodi le odvzememo malo toplote. Pri izvedbi ogrevanja s črpanjem podtalnice je potrebno upoštevati vzdrževanje potopne črpalke, nekaj večje redne obratovalne stroške in obveznost rednega poročanja ministrstvu po prejemu dovoljenja za rabo vode.

Dovoljenja

Potrebna dovoljenja, ki ju izdaja Agencija Republike Slovenije za okolje (po Zakonu o vodah, Uradni list RS, št. 67/2002):

  • za vrtanje do 30 m dovoljenje ni potrebno,
  • za vrtanje do 30 m na vodovarstvenem območju je potrebno pridobiti Dovoljenje za raziskavo podzemnih voda,
  • za vrtanje nad 30 m je potrebno pridobiti Dovoljenje za raziskavo podzemnih voda,
  • po izvedenem črpalnem testu je potrebno pridobiti Dovoljenje za rabo vode.