Vodič

Toplotne črpalke za ogrevanje stavb

Vedno bolj se zavedamo, da je energija dragocena, če ne prej pa takrat, ko jo plačujemo. Zato vedno bolj prisluhnemo nasvetom za učinkovito rabo energije in stavbe dobro toplotno zaščitimo. Običajni kotli so premočni in zaradi tega za nizkoenergijske stavbe neprimerni, zelo primerne pa so manjše toplotne črpalke.

Brez elektrike ne gre

Električna toplotna črpalka za ogrevanje (TČ) jemlje toploto iz toplotnega vira, jo s pomočjo električne energije dvigne na višji temperaturni nivo in odda toploto v ogrevalni sistem. V povprečju daje TČ trojno količino toplote glede na količino porabljene elektrike (z eno kilovatno uro električne energije odda tri kilovatne ure toplote), odvisno od razmerij vstopne in izstopne temperature. Temperatura ogrevne vode je dovoljena do 35°C (izjemoma do 45°C), kar pomeni, da so TČ primerne za nizkotemperaturno ogrevanje energijsko varčnih hiš. Energijski učinek TČ je zelo ugoden. Okoljska primernost TČ je vprašljiva, če uporablja za svoje delovanje elektriko, ki je proizvedena iz neobnovljivih virov. Finančni učinek je odvisen od razmerja cen razpoložljivih energentov (elektrika, zemeljski plin, naftni plin, kurilno olje, drva…) ter investicije in ni enak energijskemu.

Vir toplote

Pri načrtovanju ogrevanja hiše s TČ je najpomembnejše vprašanje vir toplote. Pri izbiri vira moramo upoštevati različne kriterije, med kateri sta najpomembnejša zadostna razpoložljivost vira in dovolj velik temperaturni nivo. Vir toplote je lahko zemlja, podtalnica, zunanji zrak ali odpadna toplota. Pri izbiri vira toplote je potrebno ovrednotiti lastnosti vira v času, ko ga želimo uporabljati. Primer: studenec, ki pozimi presahne ali zamrzne, ni primeren vir toplote za ogrevanje.

Koliko toplote lahko dobimo s toplotno črpalko in ploskovnim kolektorjem, ki je vgrajen na globini 1 do 2 m? Odvisno je od zemljine sposobnosti regeneracije toplote in dolžine kurilne sezone. Najmanj dobimo iz suhih, peščenih tal, približno 10 W/m2, največ pa iz zelo mokrih, ilovnatih tal, več kot 30 W/m2. Vrednost, koliko toplote lahko črpate, naj poda geolog. Ta podatek je osnova za dimenzioniranje ogrevalnega sistema, ki ga mora narediti projektant strojnih instalacij. Nestrokovno izveden sistem običajno ne deluje ustrezno, če pa slučajno obratuje zadovoljivo, je verjetno predimenzioniran in predrag. Odsvetujem samogradnjo. Več kot dovolj je že, da investitor na osnovi referenc izbere izkušenega geologa, projektanta strojnih instalacij, inštalaterja (ki naj bo odgovoren tudi za zemeljska dela) in vzdrževalca.

Razne izvedbe toplotnih črpalk

TČ zemlja/voda:

Za črpanje površinske toplote zemlje so znani razni načini odvzema toplote:

 

  • ploskovni (zemeljski) kolektorji, kjer je cevni razvod položen v globini 1 do 2 m in zasut. Približna površina zemljišča, pod katerim je cevni razvod, je približno 1,5 do 3 krat večja od ogrevne površine hiše. Na tem zemljišču ni priporočljivo sajenje dreves, zaradi ohlajevanja tal nekoliko kasni vegetacija.
  • kompaktni kolektorjiso kolektorji iz cevovodov, ki so položeni zgoščeno. Vgrajujejo se v stene kanalov, globokih do 3 m, pa tudi v jarke v spiralah ali v jame v obliki kolektorskih košar. Dolžina cevi je podobna kot pri ploskih kolektorjih, vendar je potrebna manjša površina zemljišča.
  • direktni uparjalni sistem je po principu delovanja enostavnejši, glede na vgradnjo in uporabo pa zahtevnejši. Boljši pa je učinek delovanja, saj nima toplotnega prenosnika, ki znižuje učinek naprave.
  • vertikalni zemeljski kolektorji, imenovani tudi geosonde, so zacevljene vrtine, globoke od 20 do 100 m, v katero so vložene po dve cevi za odvod toplote zemlje. Vrtine je možno narediti v urejenem vrtu in ne potrebujejo veliko prostora.

 

 

TČ voda/voda

Talna vodaje zelo primeren vir toplote, saj ima temperaturo med 8 in 10°C, neodvisno od zunanje temperature, tako lahko celo leto uporabljate ta toplotni vir (monovalentno obratovanje TČ). Pridobiti morate koncesijo za izkoriščanje vodnega vira. Potrebujete dve vrtini, približno 25 m narazen, iz prve črpate talno vodo, v drugo pa vračate ohlajeno, neonesnaženo vodo. Dovolj izdatnega vodnega vira ni povsod na razpolago, za ogrevanje dobro izolirane stanovanjske hiše potrebujete pretok okoli 0,5 l/s (2 m3/h). Iz tega tudi sledi, da kapnica v cisterni ni zadosten vir toplote.

 

TČ zrak/voda

Zunanji zrakje toplotni vir, ki je vedno na voljo, uporaben zlasti v prehodnem obdobju, vendar je ob nizkih zunanjih temperaturah energijsko manj primeren. Zmogljivost in učinek TČ namreč padata z zunanjo temperaturo, potreba po ogrevanju stavbe pa narašča. Običajno se uporablja v bivalentnih sistemih, kar pomeni, da ob nižjih temperaturah obratuje drug način ogrevanja (oljni ali plinski kotel, elektrika, kamin…). Sistem je primeren za naknadno vgradnjo, še posebej za milejše klimatsko področje. Zadnje čase pogosteje zamenjujejo potratne oljne kotle z visokotemperaturnimi TČ Z/V, ki zadovoljivo delujejo tudi pri nizkih zunanjih temperaturah in je strošek ogrevanja pol nižji kot s kurilnim oljem, vendar je to začasna rešitev. Potrebno je zmanjšati toplotne izgube stavbe tako, da bo tudi raba energije majhna, ne le strošek ogrevanja.

 

Ne smemo spregledati

Pomemben podatek toplotne črpalke je grelno število COP, količnik med dovedeno toploto in električno porabo(COP - coefficient of performance, razmerje med koristno toplotno energijo in za to porabljeno električno pogonsko energijo). COP raste z višjo temperaturo toplotnega vira in pada z višjo temperaturo ogrevanja, zato se med delovanjem spreminja. Na učinkovitost vplivajo tudi oblika in izvedba uparjalnika in kondenzatorja, vrsta hladiva, tip kompresorja, potrebna energija za transport medija… Realen podatek je sezonski faktor učinkovitosti TČ (SPF - seasonal performance factor), ki upošteva vso vloženo energijo (tudi za obtočne črpalke) in vso pridobljeno toploto, žal SPF ni znan podatek ampak izmerjen, ob delovanju lahko izmerite rabo energije in pridobljeno toploto. COP za TČ ploskovnega ali kompaktnega kolektorja naj bo vsaj 4,4, za TČ z direktnim uparjalnim sistemom vsaj 4,6 (po kriteriju Eko sklada), za TČ V/V vsaj 5.2 in za TČ Z/V vsaj 3.4.

 

Ključen je dober projekt

Toplotne črpalke so zanesljive in nezahtevne za vzdrževanje. Zato so tudi pričakovanja uporabnikov visoka. Če odmislimo možne napake zaradi površne montaže ali uhajanja plina, se ne more skoraj nič pokvariti. Največ napak naredijo investitorji TČ Z/V z nepravilno oceno vira toplote ali neustrezno izvedbo dela sistema, ki je skrit, zemeljskega kolektorja. Pogoste napake izhajajo iz slabega poznavanja dogajanj pod zemljo: zemljina, ki slabše prevaja toploto od pričakovanja investitorja, je vzrok nezadostnega delovanja; prevelik odvzem toplote lahko povzroči trajno zaledenitev pod zemljo; premajhen odmik kolektorjev od temeljev stavbe lahko oslabi trdnost stavbe, podobno lahko premajhen odmik kolektorjev od instalacij poškoduje instalacije… Podobno je pri TČ V/V, ko neustrezna ocena vodnega vira povsem spremeni ekonomiko investicije. Pri TČ Z/V pa je potrebno pomisliti tudi na hrup, ki ga proizvaja zunanja enota, če je hrup prevelik, bo motil sosedsko idilo. Ogrevanje stavb naj bo nizkotemperaturno, talno ali stensko, lahko tudi konvektorsko. Tak ogrevalni sistem je najbolj učinkovit. Izjemoma se v obstoječih stavbah dopušča tudi radiatorsko ogrevanje in visokotemperaturne toplotne črpalke, vendar se morate zavedati, da je učinek takega sistema nekoliko slabši.

 

Kam po nasvete?

Primeri dobre prakse in izkušnje uporabnikov naj vam bodo v pomoč. Poglejte na spletno stran NEP Slovenija, http://nep.vitra.si/?novice=1. Od ponudnikov zahtevajte ustrezna dokazila o kvaliteti in skladnosti, zagotovljen servis ter tehnično pomoč. Preverite reference. Pred izbiro toplotne črpalke pa investirajte v projektno dokumentacijo: za sistem zemlja/voda potrebujete poleg projekta strojnih instalacij še geološke raziskave.

Še to, najcenejše so toplotne črpalke zrak/voda, vendar je toplota iz njih najdražja med toplotnimi črpalkami. Najdražje pa so toplotne črpalke geosonda/voda, toplota iz njih pa je najcenejša. Zaprosite strokovnjaka za pomoč pri izbiri sistema, naj vam predstavi tudi ekonomiko delovanja v desetih, dvajsetih in tridesetih letih.

 

Matjaž Valenčič,
energetski svetovalec,
[email protected]

Nastanek besedila september 2012.

Vir: SLONEP

Dodaj v:

Preberite še:

Nazaj
Seznam
PImenik ponudnikov AAKCIJE
KSLONEP katalog
Sistemi za vodo in deževnico