Toplotna pumpa ponegdje zvana i dizalica topline je uređaj koji koristimo da bi zagrijavali, ali ponekad i hladili objekte na način da pravimo transfer toplotne energije iz hladnije u topliju sredinu (ili po potrebi obrnuto). Toplotna pumpa u principu nije grijalica, nego mašina koja pumpa toplotu iz jednog prostora u drugi, kao recimo frižider ili inverter klima…
Kako rade toplotne pumpe?
Uprošćeno i laički rečeno, toplotne pumpe koriste činjenicu da sabijanjem određenog gasa, dolazi do njegovog zagrijavanja, a njegovom dekompresijom tj ekspanzijom dolazi do hlađenja gasa i same površine gdje se gas nalazi.
Koristeći ovu činjenicu, kompresor toplotne pumpe tokom grijanja, uzima gas koji se nalazi u isparivaču, sabija ga i time zagrijava. Zatim pumpa tako zagrijan gas šalje u izmjenjivač toplote, te šalje u potrošnju. Kad gas izgubi dio toplotne enegije pretvara se u tečnost, te širi se preko ekspanzionog ventila i vraća u isparivač. Ovaj se princip iznova i iznova ponavlja.
Ipak, efikasnost toplotnih pumpi drastično opada sa povećanjem minusa, što u praksi znači da kompresor treba uložiti više rada da prebaci istu količinu toplotne energije u odnosu na rad na višim temperaturama, te ovaj proces nakon određene tačke minusa postaje neisplativ. Naime iako je vani temperatura recimo 10 ispod nule, to i dalje ne znači da u njoj nema toplotne energije koja se ne može prebaciti. Tek na -273 celzijusa nema nikakve energije za transfer.
Ovu efikasnost prebacivanja energije na različitim temperaturama nazivamo koeficijent performansi – COP (coefficent of performance) i što je COP broj veći to znači da je naša toplotna pumpa efikasnija. Što je razlika u temperaturi između grijanog prostora i vanjske temperature veća, to je COP niži. Ovo znači da je COP dinamičan i razlikuje se na različitim temperaturama.
Tako, ako recimo toplotna pumpa ima COP 4 na +7 celzijusa, to znači da će ona potrošiti 1 KW električne energije da prebaci 4 KW toplotne energije iz prostora u prostor. Međutim na temperaturi -7 ona će možda imati COP 3 i time biti manje efikasna, na još nižoj još manji itd…
Ovo znači da je za toplotne pumpe izuzetno korisno imati neki vid nisko-temperaturnog grijanja, poput podnih sistema grijanja umjesto zidnih radijatora.
Kompresor toplotne pumpe radi na električnu energiju, a njegova snaga zavisi od modela i dimenzija toplotne pumpe.
Podjela sistema dizalica topline
Toplotne pumpe dolaze najčešće u dvije izvedbe i to:
- monoblok i
- split
Monoblok sistem označava da je cjelokupan sistem i svi njegovi dijelovi poput isparivača, kompresora, izmjenjivača smješten u vanjsku jedinicu. Ne postoji unutrašnja jedinica osim eventualno bojlera za sanitarnu vodu. Dve cijevi nose toplu vodu ili antifriz do unutrašnjosti.
Split sistem se sastoji iz vanjskog i unutrašnjeg dijela. Vanjski dio sadrži kompresor, isparivač i ventilator. Unutrašnji dio sadrži izmjenjivač, cirkulator, ekspanzijske ventile, kontrole i u nekim slučajevima dodatni električni grijač. U cijevima koje povezuju ova dva sistema cirkuliše rashladno sredstvo.
Svaki sistem ima prednosti i mane… Monoblok sistem se lakše ugrađuje, zauzima manje prostora i mogu ga ugraditi i laici. Ipak u njemu postoje rizici od smrzavanja sistema. Split sistem zahtjeva stručnjaka za rashladne aparate pri ugradnji ali nema rizika od smrzavanja.
Tipovi toplotnih pumpi
Toplotne pumpe mogu doći u dosta različitih varijanti, a zavisnosti odakle crpe toplotu. Na našem području najčešće srećemo sledeće tipove:
- vazduh – voda
- voda – voda
- zemlja – voda
i
- vazduh – vazduh (najčešće u slučaju inverter klima)
Vazduh – voda
Najpopularnija varijanta kod nas je vazduh – voda i to zbog cijene i jednostavnosti ugradnje. Kod ove toplotne pumpe crpimo toplotu iz vazduha, a predajemo je vodi koju onda puštamo da cirkuliše kroz objekat. Ohlađenu vodu vraćamo nazad u izmjenjivač i ponavljamo postupak.
Mana ove varijante je varijacija temperature vazduha, gdje na našem području imamo nekad minuse i do -20 stepeni. Ovo znači da će sa takvim varijacijama vazduha i naša pumpa biti na momente pri velikom minusu biti neefikasna i imaćemo u tim trenucima veću potrošnju električne energije.
Prednost ove varijante je kao što sam rekao cijena.
Voda – voda
Kod ovog sistema za izvor toplote koristimo vodu sa stabilnom temperaturom. To mogu biti dvije bušotine dubine od 15 do 100 metara (iz jedne uzimamo vodu, a u drugu vraćamo) ali isto tako to može biti jezero, rijeka ili otpadne industrijske vode.
Prednost ove varijante je stabilna temperatura vode iz koje crpimo toplotu, što garantuje efikasnost, visok COP i stabilno grijanje. Mana je komplikovanost izvođenja i cijena.
Zemlja – voda
Kao i voda na većim dubinama, tako i zemlja tj tlo nakon određene dubine ima stabilnu temperaturu, a zavisno od dubine i podneblja temperatura varira od 7 do 13 stepeni. U ovom slučaju polažu se vodoravne cijevi na određenu dubinu (ali uvijek ispod smrzavanja tla).
Zavisno od potrebnog kapaciteta može biti potrebna velika površina zemljišta što je glavna mana ovog sistema pored cijene. Loše izvođenje može uništiti sve zasade iznad ovog sistema, poput travnjaka ili bašte.
Vazduh – vazduh
Dodatno postoje dizalice topline koje rade na principu zrak – zrak, a to su inverterske klime, ipak o tome više u neko drugom članku.
Toplotne pumpe i hlađenje
Toplotne pumpe osim što mogu da griju, mogu ljeti i da hlade. Gore spomenuti proces se samo obrne.
Ipak treba reći da hladnu vodu ne smijemo pumpati u sistem podnog grijanja ili radijatore jer bismo ljeti izuzetno lako dobili kondenzaciju i to jako velike količine kondenzata.
Iz ovog razloga se za hlađenje toplotnim pumpama koriste posebni radijatori koje nazivamo ventilokonvektori. To su uređaji koji sadrže izmjenjivač, ventilator i filter i posude za hvatanje i odvod kondenzata.
Glavne prednosti i mane toplotnih pumpi
Prednosti:
- Komfor – toplotne pumpe u kompletu sa podnim grijanjem se vrlo lako potpuno automatizuju i ravnomjerno održavaju temperaturu u cijelom domu.
- Lako održavanje – dizalice topline zahtjevaju minimalno održavanje. Sistem je potrebno provjeriti dva puta godišnje, u slučaju anomalija stručno lice vrlo lako ih otklanja.
- Sigurnost i bezbjednost – nema rizika od eksplozije, požara ili povreda rukovanjem
- Ekonomičnost – U Bosni i Hercegovini zbog cijene električne energije, korištenje toplotne pume je i ekonomično u odnosu na druge tipove grijanja poput peleta, konvektora i drugih električinih grijalica.
- Ekološki – Ovo je uslovno. Ako je električna energija koju koristite u domaćinstvu potekla iz obnovljivih izvora poput hidroelektrana onda je i grijanje na toplotnu pumpu ekološko, nasuprot ako električna energija dolazi iz recimo termo-elektrana onda ovo grijanje nije ekološko.
- Trajnost – Većina toplotnih pumpi traje preko 20 godina.
Mane:
- Potreba za stručnim licem nakon kvarova (u slučaju kvara toplotne pumpe, većini ljudi biće potrebna stručna pomoć, srećom prema iskustvima korisnika toplotne pumpe poznatijih proizvođača su pouzdani proizvodi).
- Visoka inicijalna cijena
Koju toplotnu pumpu odabrati?
Dimenzije pumpe za vaš objekat treba da odredi stručnjak. Ako pravite kuću, arhitekta će pronaći osobu koja će to da uradi za vas.
Odabir sistema pumpe split ili monoblok zavisi od vas samih i ličnih preferencija.
Odabir tipa pumpe vazduh – voda, voda – voda ili zemlja – voda zavisi od vaših finansijskih mogućnosti, veličine objekta, terena, u slučaju zemlja – voda i od veličine zemljišta gdje se nalazi vaša nekretnina, a najviše od vremena nakog kojeg želite da imate uštedu za troškove ulaganja.
Voda – voda i zemlja – voda sistem će dugoročno biti isplativiji i uštediće vam više novca tokom radnog vijeka pumpe.
Radni vijek toplotne pumpe (samog kompresora) procjenjuje se na oko 25 godina, ipak vrlo vjerovatno ćete imati intervencije servisera rashladnih uređaja radi nekih drugih kvarova.
Ako se pitate koji brend tj marku toplotne pumpe odabrati, neki od poznatijih (ne tvrdim najboljih) brendova toplotnih pumpi su recimo:
- Nibe
- Mitsubishi
- Daikin
- Fujitsu
- Vaillant
- Viessmann
- Panasonic
- Bosch
- Toshiba
U našoj kući mi smo odlučili ići na sistem vazduh – voda kombinovan sa podnim grijanjem (iz finansijskih razloga).
Za detalje koji brend i veličinu pumpe smo odabrali (na datu kvadraturu i izolaciju), ćemo ažurirati ovaj članak kada to jednom učinimo. Možete nas kontaktirati ako mislite da je vaša toplotna pumpa dobar izbor za našu kuću.