Tehnologija toplotnih črpalk
Toplotna črpalka z dvema paroma cevi. Dve cevi (dovodna in odvodna) sta usmerjeni proti viru energije, cevi na drugi strani črpalke pa proti ogrevalnemu sistemu.
Delež posamezne vrste energije
v sistemu pri grelnem številu toplotne črpalke 4.
Shematski prikaz delovanja
toplotne črpalke.
Obkrožajo nas neizmerne količine energije, katerih potencial ostaja neizkoriščen. Energetska vrednost zraka, zemlje in podzemne vode je v splošnem prenizka za neposredno rabo pri ogrevanju, toda predstavlja zelo visoko podlago, ki jo je samo potrebno nadgraditi na želen nivo. Za »dograditev« toplote pa je potrebno vložiti precej manj energije kot za proizvodnjo iz »ničle«. Stroj, ki »pridela« manjkajoči del energije, se imenuje toplotna črpalka.
Z drugimi besedami grelno število 4 pomeni, da je pri proizvedenih 4 kWh energije iz okolja pridobljeno 3kWh, toplotna črpalka pa je pridelala preostalo kWh.
Toplotna črpalka torej za svoje delovanje rabi vir toplote z neko temperaturo. Čim višja je temperatura vira, večji izkoristek, t.j. grelno število bo črpalka imela. Sistem ima najboljši izkoristek v kombinaciji z nizkotemperaturnimi sistemi ogrevanja, kot sta talno in stensko ogrevanje.
V primeru, da sam obtok tekočine ne zadostuje, pa k hlajenju lahko prispeva sama toplotna črpalka reverzibilnega tipa. Njen smisel delovanja je takrat ravno nasproten kot pri ogrevanju, saj toploto »črpa« iz smeri objekta proti okolici. Govorimo o aktivnem načinu hlajenja.
Toplotna črpalka
Toplotna črpalka ne proizvaja celotne količine energije, potrebne za ogrevanje, temveč zgolj zvišuje temperaturo prvotnega vira na želeno raven. Razmerje med celotno količino proizvedene energije in energijo, vloženo v »gradnjo« (delo toplotne črpalke) se imenuje grelno število. Grelno število se pri toplotnih črpalkah, ki za vir energije uporabljajo energijo iz zemlje ali podzemne vode, giblje okrog vrednosti 4, pri črpalkah na zrak pa okrog 3.Z drugimi besedami grelno število 4 pomeni, da je pri proizvedenih 4 kWh energije iz okolja pridobljeno 3kWh, toplotna črpalka pa je pridelala preostalo kWh.
Princip delovanja toplotnih črpalk
Toplotne črpalke vsebujejo snovi z nizkimi temperaturami uparjanja, t.i. hladiva. Hladiva v uparjalniku pod vplivom toplote (odvzete iz kamnin, podzemne vode ali zraka) prehajajo iz tekočega v plinasto stanje. S stiskanjem v kompresorju plin prehaja znova v tekočino, tokrat s povišano temperaturo. Za delovanje kompresorja je potrebno dovesti električno energijo. Po izstopu iz kompresorja tekočina prehaja v kondenzator, kjer oddaja energijo hladnejši okolici – ogrevanemu mediju. Sledi ekspanzijski element, v katerem se snov na račun zmanjševanja gostote ohlaja. Iz ekspanzijskega elementa tekočina prehaja ponovno v uparjalnik, s čimer je enkratni krožni proces sklenjen.Toplotna črpalka torej za svoje delovanje rabi vir toplote z neko temperaturo. Čim višja je temperatura vira, večji izkoristek, t.j. grelno število bo črpalka imela. Sistem ima najboljši izkoristek v kombinaciji z nizkotemperaturnimi sistemi ogrevanja, kot sta talno in stensko ogrevanje.
Kaj pa hlajenje? Ali je za to sploh potrebna toplotna črpalka?
Načeloma ne. V toplem delu leta so kamnine do globine 150 m, kakor tudi podzemna voda hladnejše od zraka v prostorih, ki jih je potrebno ohlajati. Z zagotovitvijo obtoka tekočine skozi sistem se toplota samodejno prenaša od medija z višjo temperaturo (zrak v prostoru) k hladnejši okolici (kamnine, podzemna voda). Tak način hlajenja imenujemo pasiven.V primeru, da sam obtok tekočine ne zadostuje, pa k hlajenju lahko prispeva sama toplotna črpalka reverzibilnega tipa. Njen smisel delovanja je takrat ravno nasproten kot pri ogrevanju, saj toploto »črpa« iz smeri objekta proti okolici. Govorimo o aktivnem načinu hlajenja.