Sve što bi trebalo da znate o toplotnim pumpama

Princip rada toplotnih pumpi

Toplotna pumpa je uređaj koji prenosi toplotnu energiju iz izvora toplote. Za toplotne pumpe može se reći da pomeraju toplotnu energiju u suprotnom smeru od spontanog prenosa toplote, apsorbujući toplotu iz hladnog prostora i oslobađajući je. Princip toplotne pumpe razvijen je još u 18. veku. Ono što je prvobitno proizašlo iz potrebe za hlađenjem hrane sada se koristi u grejanju i klimatizaciji zgrada, stanova, kuća.

Da bi se pratili parametri za merenje pritiska i temperature u krugovima toplotne pumpe, mogu se koristiti različiti principi merenja.

Toplotne pumpe prenose toplotu cirkulacijom supstance koja se zove rashladno sredstvo kroz ciklus isparavanja i kondenzacije. Kompresor pumpa rashladno sredstvo između dva izmjenjivača topline. U jednoj zavojnici, rashladno sredstvo isparava pod niskim pritiskom i apsorbuje toplotu iz okoline. Rashladno sredstvo se zatim stiska na putu do drugog kalema, gde se kondenzuje pod visokim pritiskom.

Frižideri i klima uređaji su primeri toplotnih pumpi koje rade samo u režimu hlađenja. Frižider je u suštini izolovana kutija sa sistemom toplotne pumpe. Zavojnica isparivača nalazi se unutar kutije, obično u odeljku za zamrzivač. Toplota se apsorbuje sa ove lokacije i prenosi van, obično iza ili ispod jedinice gde se nalazi kondenzatorska zavojnica. Slično tome, klima uređaj prenosi toplotu iz unutrašnjosti kuće na otvoreno.

Ciklus toplotne pumpe je potpuno reverzibilan, a toplotne pumpe mogu obezbediti kontrolu klime tokom cele godine za vaš dom odnosno grejanje tokom zime i hlađenje i ovlaživanje tokom leta. Pošto zemlja i vazduh napolju uvek sadrže malo toplote, toplotna pumpa može da snabdeva toplotu kući čak i u hladnim zimskim danima. Zapravo, vazduh na -18 ° C sadrži oko 85 procenata toplote koja je sadržana na 21 ° C.

Toplotne pumpe voda voda

Toplotne pumpe koje koriste vodu kao izvor zahtevaju odgovarajući lokalni izvor vode, kao što su jezero, reka, bunar, bušotina i tako dalje. Toplotne pumpe voda voda mogu biti „otvoreni“ ili „zatvoreni“ sistemi.

Sistemi sa zatvorenom petljom dovode mešavinu vode i antifriza do izvora vode kao što je jezero, a zatim kroz zavojnice ili ploče za izmenu toplote u vodi da bi izmenili toplotu sa njim. Zagrejana smeša se zatim dovodi do toplotne pumpe, a toplota se prenosi sa rashladnim sredstvom.

U sistemima sa otvorenom petljom, voda iz izvora se izdvaja i dovodi direktno do toplotne pumpe. Zatim se zagreva sa rashladnim sredstvom i zatim se voda vraća na izvor.

Sistemi zatvorene petlje mogu biti manje efikasni od sistema otvorene petlje, zbog gubitaka uzrokovanih prenosom toplote između izvora vode i fluida u zatvorenoj petlji. Međutim, oni su manje restriktivni u smislu opasnosti od smrzavanja, kvaliteta vode koji se može koristiti, potrebe za filtracijom ili drugih oblika tretmana vode, mogućnosti potrebe za korišćenjem sistema otpornog na koroziju i potrebe za dozvolama. Sistemi otvorene petlje takođe mogu zahtevati više pumpanja.

Sa druge strane, mora se voditi računa o sistemima sa zatvorenom petljom kako bi se izbegla mogućnost da se kalemovi ili paneli za izmenu toplote oštete brodovima ili drugim aktivnostima u ili na vodi.

Toplotne pumpe koje koriste izvor vode su uglavnom tihe, nenametljive i imaju niske potrebe za održavanjem. Međutim, mora se voditi računa da vodosnabdevanje bude konzistentno i dovoljno tokom cele godine.

Toplotne pumpe vazduh voda

Sistem vazduh voda distribuira toplotu preko sistema centralnog grejanja. Princip rada ovih pumpi zasniva se na tome što se toplota iz vazduha apsorbuje na niskoj temperaturi u tečnost. Ova tečnost zatim prolazi kroz kompresor gde se povećava njena temperatura, prenoseći svoju toplotu na višu temperaturu u radijatorima i grejući vodu u kući.

Toplotne pumpe rade mnogo efikasnije na nižoj temperaturi od standardnog kotla. Ovo ih čini pogodnijim i za podne grejne sisteme ili veće radijatore, koji duže drže toplotu na nižim temperaturama. toplotn pumpa

Ovakav kompletan i moderan sistem toplotnih pumpi vazduh voda nudi efikasnu uštedu energije i smanjenu emisiju ugljen-dioksida. Proizvodnja toplote je sigurna i ekonomična zahvaljujući ugrađenom bojleru tople vode, uranijskom grejaču, cirkulacionoj pumpi i klimatskom sistemu u unutrašnjoj jedinici. Toplota se preuzima spolja kroz spoljnu jedinicu, gde rashladno sredstvo cirkuliše u zatvorenom cevovodu i prenosi toplotu iz izvora na unutrašnju jedinicu. Prenos toplote vrši se na sledeći način:

Rashladno sredstvo u spoljnoj jedinici izvlači toplotu iz vazduha i kompresor je sabija na višu temperaturu

Vruće rashladno sredstvo se usmerava u unutrašnju jedinicu

Rashladno sredstvo oslobađa toplotu u sistem za dalju distribuciju

Rashladno sredstvo u tečnom stanju šalje se natrag u spoljnu jedinicu, gde se proces ponavlja

Preokretanjem gore navedenog procesa, rashladno sredstvo u spoljašnjoj jedinici bi uzelo toplotu iz vode i oslobodilo je u spoljašnjem okruženju, tako da toplotna pumpa može hladiti domaćinstvo ako je potrebno.

Toplotne pumpe zemlja voda

U toplotnoj pumpi sa zemljanim izvorom cirkuliše mešavina vode i antifriza oko petlje cevi, koja se naziva petlja za tlo i nalazi se u zemlji.

Toplota iz zemlje se apsorbuje u tečnost i zatim prolazi kroz izmenjivač toplote u toplotnu pumpu. Zemlja ostaje na relativno konstantnoj temperaturi ispod površine, tako da se toplotna pumpa može koristiti tokom cele godine.

Dužina petlje uzemljenja zavisi od veličine vašeg doma i količine toplote koja je potrebna za zagrevanje doma. Duže petlje mogu privući više toplote iz zemlje.

Toplota iz zemlje se apsorbuje na niskim temperaturama u fluidu unutar uzemljene petlje. Tečnost zatim prolazi kroz kompresor koji je podiže na višu temperaturu, nakon čega može zagrejati vodu za grejanje i korišćenje tople vode u kući. Hladna tečnost se vraća u zemlju gde apsorbuje dodatnu energiju iz zemlje u kontinuiranom procesu sve dok je potrebno zagrevanje.

Ako ima dovoljno prostora, petlja se može položiti horizontalno u rov, oko metar, ispod zemlje. Tamo gde nema prostora za to, mogu se izbušiti vertikalne bušotine da bi se izvukla toplota iz oko 90 – 160 metara dubine.

Prostor koji je potreban za horizontalnu petlju i dubinu koja je potrebna za bušotinu zavisiće od mnogih faktora.

Toplotne pumpe su ekonomične

Koliko ćete uštedeti instalirajući topotne pumpe u vaš dom zavisi od sistema koji sada koristite, kao i od onoga sa čime ga zamenjujete. Na vašu uštedu će uticati:

Troškovi struje – I dalje ćete morati da plaćate račune za struju koja se koristi za rad toplotne pumpe jer se one napajaju električnom energijom, ali ćete svakako uštedeti električnu energiju u odnosu na bilo koje drugo grejno telo koje zamenjujete.

Vaš stari sistem grejanja – Ako je vaš stari sistem grejanja bio neefikasan, veća je verovatnoća da ćete sa novim toplotnim pumpama uočiti niže troškove.

Grejanje vode – Ako toplotna pumpa obezbeđuje toplu vodu, smanjićete utrošak električne energije na zagrevanje vode u bojleru, jer će se voda sada stalno grejati preko novoinstaliranog sistema toplotne pumpe.

Korišćenje kontrola – Naučite kako da kontrolišete sistem, tako da možete izvući maksimum iz njega, ali i smanjite utrošak energije čestim paljenjem i gašenjem sistema. Verovatno ćete morati da podesite grejanje na duže vreme, ali ćete moći da smanjite termostat i da se i dalje osećate prijatno u toplini vašeg doma. Samo je potrebno da vam instalater objasni kako da kontrolišete sistem kako biste ga najefikasnije koristili.

Ekološki aspekt

Upotrebom obnovljivih izvora energije uz pomoć toplotnih pumpi se smanjuje upotreba konvencionalnih goriva i do 75%. Zamenom sistema za grejanje na čvrsta goriva sistemom sa toplotnom pumpom se dobija grejanje i hlađenje po ceni grejanja fosilnim gorivima, a emisija ugljen-dioksida u atmosferu se značajno smanjuje.

Isto tako, zamenom sistema za grejanje na elektro kotao se dobija četiri puta manja potrošnja električne energije, a samim tim i manja emisija štetnih gasova u atmosferu.

Upotrebom podzemnih voda u toplotnim pumpama se ne utiče na njihov kvalitet, a sva upotrebljena voda se vraća u podzemlje tako da se ne utiče ni na njihovu količinu.

Toplotne pumpe imaju određeni uticaj na životnu sredinu jer im je potrebna električna energija za rad, ali toplota koju izvlače iz zemlje, vazduha ili vode se stalno obnavljaju prirodno.

Zdravstveni aspekt

Neki sistemi grejanja, kao što su gasovi bez ulja, proizvode višak vlage u vazduhu i to dovodi do onoga što svi mi mrzimo odnosno dovodi do kondenzacije. Ovi sistemi takođe mogu konzumirati kiseonik u vašem domu i zameniti ga ugljen – dioksidom. Zato je vrsta grejanja koju koristite izuzetno važna za vas i zdravlje vaše porodice.

Sa druge strane, toplotne pumpe su korisne za kvalitet vazduha u vašem domu.

Održavanje vaše kuće na stabilnoj temperaturi je veoma važan činilac za održavanje zdrave porodice. Instaliranjem toplotne pumpe, dokazano je da je neverovatno lako zadržati dom na toploj i zdravoj temperaturi.

Sa druge strane, većina sistema toplotnih pumpi sadrži vazdušne filtere koji su u stanju da pročiste vazduh, uklanjajući sve potencijalne alergene i u isto vreme ga osvežavati. Ovo je važno ukoliko u vašem domaćinstvu postoje osobe koje su alergične i osetljive ili posedujete kućne ljubimce. Sistem filtracije će ukloniti i najmanje alergene ili ih slomiti i neutralisati, kako bi se stvorio zdrav, udoban dom.

Kakvu pumpu odabrati?

Veličina toplotne pumpe

Kao i kod svake dugoročne mašine, kritično je odabrati pravu toplotnu pumpu. Ako je vaša toplotna pumpa premala, ona će se boriti da adekvatno zagreje vaš dom. Ako je prevelika, možda neće moći da postigne optimalnu efikasnost. Izračunavanje toplotnog opterećenja vaše kuće nije zadatak za prosečnog vlasnika kuće. Iz tog razloga, najbolje je da pozovete iskusnog tehničara da uradi ovakav proračun za vaš dom. Na osnovu ovih kalkulacija, tehničar će vas posavetovati o najboljim jedinicama za vaše potrebe za grejanjem i prostornim zahtevima.

Razumevanje efikasnosti toplotne pumpe

Pošto toplotne pumpe obavljaju grejanje tokom zimskih meseci i hlađenje tokom letnjih meseci, svaka funkcija ima drugačiju ocenu energetske efikasnosti. Povećana ocena sezonskog učinka ukazuje na veću efikasnost. Efikasna toplotna pumpa treba da ima ocenu sezonskog učinka preko 14 kada je grejanje u pitanju, a preko osam ocenu kada je hlađenje u pitanju.

Pronađite model koji najbolje izgleda

Izgled nije uvek bitan za većinu ovih sistema, ali dobro dizajnirana spoljšnjost može doprineti radu toplotne pumpe. Stoga, izrada od pocinčanog čelika, na primer, može zaštititi spoljnu jedinicu od oštećenja, vremenskih prilika i drugih opasnosti na otvorenom. Praškasti premaz i boja emajla takođe doprinose trajnosti toplotne pumpe.