Toplotna črpalka

Kaj so toplotne črpalke?

Toplotna črpalka je naprava, ki zajema toploto okolice in jo dvigne na višji temperaturni nivo. Primerna je za ogrevanje zgradb in pripravo sanitarne vode. Toplota, ki jo črpa iz okolice, je akumulirana sončna energija v različnih medijih, kot so zemlja, voda ali  zrak, zato predstavlja obnovljiv vir energije.

Z razvojem nizkoenergijskih hiš ter zemeljskim prenosnikom toplote in z izboljšanjem grelnega števila se toplotne črpalke uporabljajo kot samostojni ogrevalni sistem. Toplotne črpalke lahko delujejo celo pri zelo nizkih zunanjih temperaturah, do – 20°C. Najnovejše meritve in izračuni so pokazali, da toplotne črpalke porabijo 34 – 49% manj primarne energije kot plinski ali oljni kondenzacijski kotli, za 31 – 60% pa se zmanjša tudi emisija CO₂ in drugih škodljivih plinov.


Vrste toplotnih črpalk

Poznamo različne tipe toplotnih črpalk, ki se med seboj razlikujejo glede na medij, ki ga hladimo (toplota okolice), in medij, ki ga ogrevamo (sanitarna voda, zrak...). Obstajajo sistemi toplotnih črpalk zrak/voda, voda/voda, zemlja/voda. Pri označevanju toplotnih črpalk je na prvem mestu medij, ki ga hladimo, in na drugem medij, ki ga grejemo.
 

Kako delujejo toplotne črpalke?

Toplotna črpalka odvzema nizkotemperaturno toploto iz okolice in ogreva kak drug medij, največkrat vodo. Pridobljena toplota je rezultat termodinamičnega procesa in ne izgorevanja goriva kot pri klasičnih ogrevalnih sistemih.

Toplotno črpalko sestavlja uparjalnik, ki odvzema toploto iz okolice (zrak, zemlja, voda) in v katerem se delovna snov (hladivo) pri nizki temperaturi upari in segreje s toploto iz okolice. Kompresor sesa nastalo ogreto paro, jo stisne (komprimira) in s tem segreje. V kondenzatorju vroča para pri višji temperaturi in tlaku kondenzira in pri tem oddaja kondenzacijsko toploto ogrevalnemu mediju. Delovna snov gre nato preko ekspanzijskega ventila, kjer se ji tlak zniža, ponovno v uparjalnik, kjer se proces ponovi. Kot delovna snov (hladivo) se uporabljajo različne snovi, ki se uparijo pri nizkih temperaturah (0°C do – 35°C).

 

Grelno število - prikaz učinka toplotne črpalke

Za pogon toplotne črpalke je potrebna električna energija, ki se porablja za pogon kompresorja in ventilatorja. Razmerje med pridobljeno toploto in vloženim delom (elektriko) se imenuje grelno število. Temperaturna razlika med okolico in ogrevalno toploto mora biti čim nižja, da se doseže čim višje grelno število. Čim večja je temperaturna razlika, tem več energije potrebuje kompresor in tem nižje postane grelno število.

Vrednost grelnega števila je odvisna od vrste toplotne črpalke in temperature okoliške toplote. Pri toplotnih črpalkah, ki izrabljajo toploto zraka, je grelno število približno 3.5, toplotne črpalke na toploto zemlje približno 4.0, na vodo pa približno 4.5. To pomeni, da z vložkom 1 kWh električne energije (ki jo plačamo) dobimo 3.5 – 4.5 kWh toplote za ogrevanje.

Več informacij:
www.idm-energie.at
www.westaflex.com