Toplotne črpalke veljajo za okolju prijazen in ekonomsko učinkovit način ogrevanja, saj za svoje delovanje uporabljajo velik delež obnovljivih virov. So primeren način ogrevanja za skoraj vsako stavbo.

Kar tri četrtine energije, potrebne za svoje delovanje, toplotne črpalke pridobijo brezplačno iz obnovljivih virov v bližnji okolici.

V podtalnici, zemlji in zunanjem zraku so shranjene ogromne količine toplotne energije, ki jo lahko s pomočjo toplotnih črpalk pretvorimo v ogrevalno energijo.

Krožno delovanje toplotne črpalke

Toplotna črpalka deluje na podlagi zakona o termodinamiki.

Toplotna črpalka deluje s tehnologijo, ki je skoraj identična delovanju hladilnika, le da je proces obrnjen – medtem ko hladilnik hladi živila tako, da jim odvzema toploto in jo oddaja v prostor, toplotna črpalka toploto črpa iz zraka, podtalnice ali zemlje.

Nato jo v krožnem procesu dvigne na višjo temperaturno raven in prenese na vodo, ki kroži v sistemu ogrevanja. Del toplote vira, ki vstopi v toplotno črpalko, prevzame hladilo v uparjalniku.

Agregatno stanje hladila se spremeni iz tekočega v plinasto in zniža se tudi njegov tlak. Tako uparjeno hladilo se v kompresorju stisne na manjšo prostornino, pri čemer se zviša njegova temperature.

Pregreta para se potisne v kondenzator, kjer se v ogrevalnem sistemu del toplote prenese na vodo, uparjeno hladilo pa se kondenzira. Med kondenzatorjem in uparjalnikom je krožni proces sklenjen. Preden se utekočinjeni plin vrne v uparjalnik in ponovno sprejme del toplote vira energije, se njegov tlak in temperatura znižata.

Najpomembnejša procesa pri delovanju toplotne črpalke:

• Proces izhlapevanja in
• proces utekočinjanja.

V teh dveh procesih delovni medij (hladilno sredstvo) sprošča toploto.

Za delovanje toplotne črpalke je potreben dodaten vir energije (električna energija, plin), ki povečuje toploto in dviguje temperaturo na želeno raven.

Sistem delovanja toplotne črpalke

Toplotna črpalka temelji na fizikalnem principu korelacije med tlakom, temperaturo in volumnom plina. Kadar plinu povečamo tlak, se mu poviša temperatura. Kadar mu tlak zmanjšamo, temperatura pade, toplota pa se prenese vedno s toplega proti hladnem.

Torej, toplotna črpalka mora na eni strani spustiti svojo temperaturo pod raven izvora energije, na drugi strani pa jo dvigniti nad raven, potrebno za ogrevanje prostorov in pripravo tople vode.

Delovanje toplotne črpalke deluje na sistem, ki ga tvorijo trije zaprti in med seboj neodvisni krogotoki:

• Krogotok A (primarni krogotok), ki zbira toploto, shranjeno v okolju ter jo prenaša v krogotok toplotne črpalke B.
• krogotok B (hladilni krogotok) – v njem se s pomočjo dodatnega vira energije (električna energija, plin) dodaja toplota in celotna temperatura se dvigne na želeni nivo
• Krogotok C (sekundarni krogotok), ki prenese celotno toploto v sistem ogrevanja objekta.

Delovni medij za prenos toplote

Nosilec krožnega procesa je delovni medij, s katerim se skozi spremembo agregatnega stanja prenaša toplota iz enega krogotoka v drugega.

Pri nizki temperaturi in nizkem tlaku delovni medij sprejema toploto in izhlapeva. Pri visoki temperaturi in visokem tlaku pa delovni medij oddaja toploto in se utekočini. Pomembno pri delovnem mediju je to, da v krožnem procesu ne uhaja v okolje, saj bi s tem onesnaževal okolje ter ogrozil učinkovito delovanje toplotne črpalke.

Kompresor dovaja dodatno toploto in dvigne temperaturo

Kompresor je glavno gonilo toplotne črpalke. Kompresor s pomočjo dodatne energije (elektrika ali plin) prečrpa uparjeni delovni medij in poveča tlak plina delovnega medija. S povečanim tlakom se plin v kompresorju stisne in temperatura delovnega medija se dvigne.

Kondenzator

Prenos toplote iz toplotne črpalke v ogrevalni sistem poteka v kondenzatorju, kjer se toplota iz delovnega sredstva prenese na medij krogotoka C (zrak, voda), ki je priključen na ogrevalni sistem. Pri tem se delovni medij v toplotni črpalki utekočini in se hkrati poveča temperatura medija v krogotoku C.

Da bi dosegli prenos toplote, mora biti temperatura medija v toplotni črpalki višja kot temperatura v krogotoku C.

Zaključek krožnega procesa in vrnitev v prvotno stanje

Proces hladilnega kroga se konča v ekspanzijskem ventilu, kjer se tlak utekočinjenega delovnega medija izenači s tlakom v uparjalniku. Z znižanjem tlaka se temperatura delovnega medija zniža na začetno temperaturo.

Delovni medij je nato ponovno pripravljen za sprejem toplote iz okolja v uparjalnik.

Delovanje toplotne črpalke v primerjavi s klasičnimi sistemi ogrevanja

Izbira toplotne črpalke je veliko bolj energetsko učinkovita, kot izbira drugih sistemov ogrevanja.

Razlog za to je, da svojo toploto pridobiva iz naravnih virov okolja, kot so zrak, voda ali zemlja – obnovljivi viri. Z uporabo toplotne črpalke lahko zmanjšamo stroške ogrevanja, vendar pa vgradnja in vspostavitev ogrevanja s toplotno črpalko zahteva določeno investicijo, ki se nam povrne na daljši rok (v nekaj letih).

Prednosti toplotne črpalke

• nižji stroški ogrevanja – tudi do 75%;

• varuje okolje – izpusti ogljikovega dioksida so do 60% nižji;

• delovanje toplotne črpalke poteka z obnovljivimi viri – za delovanje izkorišča obnovljive vire;

• možnost ogrevanja sanitarne vode – z njo lahko ogrevamo tudi sanitarno vodo;

• možnost hlajenja poleti;

• povrnitev naložbe – naložba se povrne v nekaj letih;

• preprosto in enostavno upravljanje;

• ne potrebuje veliko prostora – toplotna črpalka ne zavzame veliko prostora;

• toplotna črpalka je primeren način ogrevanja za praktično vse objekte.

• subvencije za nakup toplotne črpalke – za naložbo je mogoče pridobiti nepovratna sredstva Eko sklada.

Vas zanima ali je toplotna črpalka primerna za vas?

Kaj boste z njo pridobili?

Naši strokovnjaki z več letnimi izkušnjami pri vgradnji toplotnih črpalk in drugih sistemov ogrevanja, vam kmalu svetujejo.

Kontaktirajte nas!