Toplinske pumpe

Typy toplinske pumpe 

Toplinske pumpe predstavljaju inovativan način štedljivog i učinkovitog grijanja i hlađenja stambenih i poslovnih objekata. Toplinske pumpe mogu se smatrati obnovljivim izvorima energije jer koriste neiscrpne resurse kao što su zrak, voda i tlo. To je moderno i ekološki prihvatljivo rješenje koje zadovoljava ljudske potrebe i štiti okoliš.

Toplinske pumpe jedan su od najučinkovitijih i najmanje uobičajenih načina grijanja ili hlađenja. Toplinske pumpe su zatvoreni sustavi koji koriste slobodnu energiju iz okoliša i gotovo ne zahtijevaju troškove održavanja i rada. Potrošnja električne energije je minimalna, jer se koristi samo za prijenos topline s jednog mjesta na drugo. Iako imaju višu početnu investiciju, toplinske pumpe na duži rok troše mnogo manje energije u usporedbi s bilo kojim drugim sustavom. Energetska učinkovitost toplinskih pumpi spada u najvišu klasu.

Još jedna prednost je to što su toplinske pumpe potpuno automatizirane, kompaktne, pouzdane, sigurne i jednostavne za korištenje. Osiguravaju cjelogodišnje grijanje, hlađenje i pripremu tople vode za kućanstvo.

Za ocjenu učinkovitosti i izbor između različitih vrsta toplinskih pumpi koriste se dva koeficijenta:

• COP – koeficijent učinkovitosti, koji pokazuje omjer između toplinske snage i potrošene električne energije. Veća vrijednost COP-a znači učinkovitiju toplinsku pumpu.

• EER – koeficijent energetske učinkovitosti, koji pokazuje isti omjer, ali u režimu hlađenja.

Prema EU uredbi br. 206/2012, ovi stari koeficijenti su zamijenjeni novima, a proizvođači su obavezni navesti ih na oznakama proizvoda.

• SEER – sezonski koeficijent energetske učinkovitosti, koji pokazuje učinkovitost u režimu hlađenja.
• SCOP – sezonski koeficijent učinkovitosti, koji pokazuje omjer između proizvedene toplinske snage tijekom sezone grijanja i potrošene električne energije u istoj sezoni.

Klasifikacija toplinskih pumpi temelji se na načinu korištenja prirodnih resursa – izvora toplinske energije. Najčešći tipovi izvlače toplinu iz zraka, vode ili podzemlja.

Vrste toplinskih pumpi prema izvoru energije

• Aerotermalne toplinske pumpe

Izvlače energiju iz okolnog zraka. Njihova prednost je relativno niska cijena i visoki koeficijent COP, koji je, međutim, značajno pod utjecajem atmosferskih uvjeta i mijenja se ovisno o vanjskoj temperaturi. Aerotermalne toplinske pumpe ne zagrijavaju prostorije ravnomjerno zbog cirkulacije zraka i mogu biti bučne.

Toplinske pumpe zrak-zrak: sastoje se od dvije odvojene jedinice ventilatora (vanjske i unutarnje). Funkcioniraju na isti način kao klima uređaji i mogu biti monoblok ili podijeljeni sustav. Ova vrsta toplinskih pumpi ima SCOP niži za 10 do 30% u usporedbi s ostalim tipovima. U zimskim uvjetima, zbog nižih temperatura, može doći do stvaranja leda na površini isparivača.
Toplinske pumpe zrak-voda: poznate su i kao rashladni uređaji. Sastoje se od vanjskog izmjenjivača topline (isparivača), koji se postavlja vani, i unutarnjeg izmjenjivača topline (kondenzatora). Funkcioniraju slično hladnjacima, pretvarajući energiju vanjskog zraka niske temperature u energiju visoke temperature za grijanje i kućne potrebe.

Ovisno o maksimalnoj temperaturi vode koja cirkulira u sustavu, toplinske pumpe zrak-voda mogu biti:

• Niskotemperaturne toplinske pumpe (temperatura vode do 60 °C)

• Visokotemperaturne toplinske pumpe (temperatura do 80 °C).

Ovisno o načinu izvedbe, ove toplinske pumpe mogu biti:

• Niskotemperaturne toplinske pumpe tipa Split. Ove toplinske pumpe imaju vanjsku jedinicu (gdje je smješten kompresor) i unutarnju jedinicu (hidrobox). Povezivanje između dviju jedinica obavlja se putem cijevi kroz koje teče freon.
• Niskotemperaturne toplinske pumpe tipa Monoblok. Ova vrsta nema unutarnju jedinicu, što je njihova glavna prednost. Ove toplinske pumpe zagrijavaju vodu u vanjskoj jedinici, koja je izravno povezana s centralnim grijanjem zgrade. Ova vrsta toplinskih pumpi ima nižu početnu investiciju, visoku učinkovitost, sigurne su i dugotrajne.

Glavni nedostatak monoblok toplinskih pumpi je što voda cirkulira izvan zgrade, pa pri vrlo niskim temperaturama (ako toplinska pumpa nema ugrađene sigurnosne elemente), može doći do smrzavanja vode. Kako bi se to izbjeglo, preporučuje se korištenje specijalnih otopina vode, kontinuirani rad ili korištenje električnog grijača. U zemljama i područjima gdje temperature ne padaju ispod -20 °C tijekom duljih razdoblja, ovo je vrlo dobra opcija.

Visokotemperaturne toplinske pumpe tipa Split koriste se uglavnom za spajanje na postojeće instalacije, mogu raditi samo u režimu grijanja i mogu osigurati toplu vodu tijekom cijele godine.
Centralni sustavi toplinskih pumpi koriste se za grijanje i hlađenje velikih zgrada, a jedna vanjska jedinica može opskrbljivati više kuća. Prednost je manji broj vanjskih jedinica i zasebni unutarnji moduli (hidroboxovi) za svaku kuću.

1. Učinkovitost: Niža u usporedbi s hidrotermalnim i geotermalnim toplinskim pumpama, posebno u ekstremnim klimatskim uvjetima.
2. Instalacija: Jednostavnija i jeftinija u usporedbi s drugim vrstama toplinskih pumpi.
3. Prednosti: Niži početni troškovi, pogodne za širok raspon klimatskih uvjeta i laka instalacija.

• Hidrotermalne toplinske pumpe

Izvlače toplinu iz podzemnih vodenih tijela, koja na dubini od 20 do 30 metara imaju stalnu temperaturu od 7°C do 14°C. Ova vrsta toplinskih pumpi ima vrlo visoku energetsku učinkovitost, ali njihova instalacija zahtijeva dubinska geotermalna istraživanja i eventualno licencu za bušenje podzemnih voda. U nekim zaštićenim područjima korištenje hidrotermalnih toplinskih pumpi je zabranjeno.

Toplinske pumpe voda-zrak: sastoje se od izmjenjivača topline kroz koji prolazi voda temperature zemlje i unutarnjeg ventilacijskog sustava.
Toplinske pumpe voda-voda: izvor topline je podzemna voda ili zemlja. Imaju dva zasebna izmjenjivača topline u jednoj jedinici. Jedan prolazi podzemnu vodu, a drugi je spojen na sustav centralnog grijanja zgrade.

1. Učinkovitost: Vrlo visoka, jer je temperatura vode relativno stabilna tijekom cijele godine.
2. Instalacija: Zahtijeva instalaciju vodenih sustava i pumpi za vađenje i vraćanje vode.
3. Prednosti: Visoka učinkovitost i stabilan rad tijekom cijele godine.

• Geotermalne toplinske pumpe

Izvlače toplinu iz tla ili duboko pod zemljom. Toplinska energija u tlu je neiscrpna čak i pri vrlo niskim atmosferskim temperaturama. Tlo je vrlo dobar akumulator topline jer je njegova temperatura gotovo konstantna tijekom cijele godine. Zbog toga su geotermalne toplinske pumpe vrlo pouzdan način grijanja u hladnim zimskim danima. Osim za grijanje kuće, možete se osloniti na geotermalni sustav i za hlađenje ljeti. Korištenje toplinskih pumpi za hlađenje u području grijanja, ventilacije i klimatizacije u kućanstvima i industriji predstavlja dobru alternativu tradicionalnim sustavima kotlova i rashladnih uređaja. Ušteda energije uz korištenje geotermalnih toplinskih pumpi može biti do 75%. Praktično svaka toplinska pumpa koja koristi ventil je sposobna obrnuti funkcije isparivača i kondenzatora, što znači da će zimi isporučivati toplinu, a ljeti hladiti. Ova vrsta toplinskih pumpi vrlo je učinkovita i ima vrlo kratko vrijeme povrata investicije. Geotermalne toplinske pumpe mogu tijekom cijele godine osiguravati toplu sanitarnu vodu temperature do 60 °C, čak i ljeti.

1. Učinkovitost: Izuzetno visoka zbog stabilne temperature tla.
2. Instalacija: Instalacija zahtijeva bušenje i postavljanje podzemnih cijevi, što može biti složeno i skupo.
3. Prednosti: Niski operativni troškovi, dug radni vijek i minimalan utjecaj na okoliš.

Kako odabrati odgovarajuću toplinsku pumpu?

Odabir toplinske pumpe ovisi o nekoliko čimbenika:

• Vrsta izvora energije (zrak, voda, zemlja);
• Klimatski uvjeti;
• Veličina prostora za grijanje;
• Proračun za instalaciju i održavanje;

Najčešća pitanja o toplinskim pumpama

1. Kako funkcionira toplinska pumpa?
   Toplinske pumpe koriste kompresor i rashladno sredstvo za prijenos topline iz vanjskog okoliša u unutrašnjost kuće.
2. Može li se toplinska pumpa koristiti i za hlađenje?
   Da, neke toplinske pumpe imaju funkciju hlađenja tijekom ljeta.
3. Što je potrebno za instalaciju geotermalne toplinske pumpe?
   Potrebno je bušenje i postavljanje cijevi u tlo.
4. Koliko dugo traju toplinske pumpe?
   Uz pravilno održavanje, mogu trajati 15-20 godina ili duže.
5. Što je COP (koeficijent učinkovitosti)?
   To je pokazatelj učinkovitosti toplinske pumpe, koji pokazuje omjer između proizvedene i potrošene energije.
6. Mogu li toplinske pumpe potpuno zamijeniti tradicionalne sustave grijanja?
   U mnogim slučajevima da, mogu potpuno zamijeniti konvencionalne sustave grijanja.
7. Kakva je razina buke tijekom rada toplinske pumpe?
   Moderne toplinske pumpe rade vrlo tiho, ali uvijek je dobro provjeriti specifikacije određenog modela.
8. Mogu li se toplinske pumpe integrirati u postojeće sustave grijanja?
   Da, neki modeli mogu se kombinirati s postojećim sustavima za veću fleksibilnost i učinkovitost.