Energetsko svetovanje Ensvet – Obnovljiv vir za pripravo tople sanitarne vode in za ogrevanje zgradb – toplotna črpalka
UVOD
KONSTRUKCIJSKE IZVEDBE TOPLOTNIH ČRPALK
Poznamo konstrukcijsko različne izvedbe toplotnih črpalk. To je glede na medij katerega ohlaja, da lahko ogreva vodo v hranilniku tople vode. Ogrevni medij je običajno voda, ki se ogreje od 45 – 55 stopinj Celzija. Poznamo dve izvedbi toplotnih črpalk;
– kompaktne toplotne črpalke, ki imajo hranilnik tople vode prigrajen pogonski enoti.
– Izvedba imenovana »SPLIT« ima ločen pogonski agregat od hranilnika tople vode. Zvezne cevi so dolge do 5 m. To zvezo imenujemo hidraulično.
Proizvajalci označujejo toplotne črpalke tako, da na prvem mestu navedejo medij, ki ga toplotna črpalka ohlaja, na drugem mestu pa medij, ki ga črpalka segreva na primer ; zrak / voda, voda / voda, zemlja / voda, zrak / zrak, voda / zrak in slanica voda.
Tehnični podatki za toplotno črpalko imajo navedeni dve moči;
– Pogonska moč je po vrednosti manjša in predstavlja elektro-motor za pogon črpalke.
– Toplotna moč je tista, ki jo črpalka doseže z dvigom na višji temperaturni nivo pri nazivnih pogojih.
– Toplotne črpalke za ogrevanje sanitarne tople vode imajo pogonsko moč elektromotorja od 0,6 do 2 KW.
Dobljena toplotna moč pa je od 3 do 7 KW.
– Toplotne črpalke za ogrevanje eno družinskih hiš – stanovanj uporabljamo toplotne črpalke s pogonsko močjo 2 – 12 KW. Pridobljena toplotna moč pa je od 8 – 40 KW.
Različni proizvajalci na tržišču imajo tudi toplotne črpalke, ki jih deklarirajo za zelo energijsko učinkovite saj ogrejejo vodo do 60 stopinj Celzija – 65 stopinj Celzija. Primer takih proizvajalcev OCSNER, VISSMANN.
3.
NAMEN UPORABE TOPLOTNIH ČRPALK
Običajno za ogrevanje tople sanitarne vode, sodobnejše izvedbe pa tudi za ogrevanje dobro toplotno zaščitenih izoliranih stavb na primer skandinavske, ki ekonomsko delujejo do – 15 stopinj Celzija. Pri tej temperaturi zunanjega zraka se samodejno izključijo.
Najbolj razširjena uporaba v gospodinjstvih je segrevanje sanitarne vode in ogrevanje različnih bivalnih prostorov. V ta namen so na tržišču najrazličnejše toplotne črpalke več vrst tipov, ki ogrevajo ali sanitarno vodo, ali prostore, ali pa je kombinacija obeh sistemov.
OGREVANJE SANITARNE TOPLE VODE S TOPLOTNO ČRPALKO
To je najbolj ekonomičen način ogrevanja tople sanitarne vode. Pri grelnem številu COP 2,5 – 3 se dobi pri vloženi 1 KWh brezplačno 2,5 KWh, to pomeni, da je električna energija 2,5 krat cenejša. Pri VT tarifi osnovni paket 3 je cena na pragu porabe 0,13814 EUR/KW. Cena ogrevanja tople vode s TČ pa je 0,0552 EUR/KWh.
Za ogrevanje tople sanitarne vode običajno uporabljamo toplotne črpalke sistema zrak / voda manjših moči do 4 KW. Toplotna črpalka odvzema toploto iz okoliškega zraka. Najboljša lokacija postavitve toplotne črpalke je prostor v katerem je temperatura zraka čim višja. Ta lokacija je lahko; klet, shramba, hodnik, bivalni prostor, lahko pa je tudi zunaj zgradbe. Postavitev v bivalne prostore odsvetujemo. Lahko izberemo izvedbo črpalke »SPLIT« v prostor inštaliramo samo hladilni del toplotne črpalke z uparjevalnikom, hranilnik toplote z vgrajenim kondenzatorjem pa postavimo v kotlovnico, pomožni prostor ali kopalnico. Na ta način ogrevamo toplo vodo vse leto. Večji učinek je v poletnih in prehodnih mesecih, ko ohlajamo tudi prostor. Črpalka deluje v temperaturnem območju od 5 – 35 stopinj Celzija, temperatura ogrevane vode pa je v mejah od 45 – 60 stopinj Celzija. Velikost prigrajenega hranilnika je odvisna od potreb po topli vodi. Za 4 člansko družino zadošča 200 litrov velik hranilnik. Za 4 – 6 družinskih članov 300 litrov, za 6 – 8 člansko družino pa 500 litrski hranilnik.
Za ogrevanje sanitarne vode se lahko uporabijo tudi drugi viri toplote na primer; podtalnico, odpadno toploto, toploto zemlje ali toploto vode izvira, če je v bližini hiše. Izkoriščanje teh virov je običajno v kombinaciji z ogrevnim sistemom hiše.
OGREVANJE BIVALNIH PROSTOROV S TOPLOTNO ČRPALKO
To je zelo ekonomičen način ogrevanja, če so zato podane naravne danosti na primer talna voda, izvir, potok, zemlja vlažna močvirnata in geosonda – vrtina v zemljo. Medij zrak in neprimerna peščena, suha zemlja nista primerni, ker je učinek premajhen – grelno število COP.
Za ogrevanje hiš se uporablja toplotne črpalke nazivne moči 3 – 40 KW, ki ogrevajo stavbo in sanitarno vodo.
Pri ogrevanju stanovanja – hiše moramo upoštevati, da je temperatura ogrevnega medija – vode na nižjem temperaturnem nivoju od 40 – 60 stopinj Celzija, kot pri klasičnih kurilnih napravah, ko je od 45 – 90 stopinj Celzija. Zato so toplotne črpalke primerne za nizkotemperaturno ogrevanje sodobnih toplotno izoliranih zgradb. Te morajo biti grajene v skladu z novim PRAVILNIKOM O TOPLOTNI ZAŠČITI IN UČINKOVITI RABI ENERGIJE V STAVBAH Uradni list RS 42 / 2002 z dne 15.5.2002.
PRAVILNIK O UČINKOVITI RABI ENERGIJE V STAVBAH Ur.list RS 93/2008 z dne 30.09.2008, ki velja za projektiranje in prenovo starih zgradb je veliko strožji od prejšnjega, tako za okna, vrata, zunanje stene in steklene površine. Poleg tega mora stavba zagotavljati 25 % energije iz »OVE«.
4.
Toplotna črpalka je primerna za ogrevanje hiše, ki je dobro toplotno izolirana to je za nizkoenergijske in pasivne hiše.
Zunanje stene in stene proti neogrevanim prostorom
toplotna prehodnost U max = 0,10 – 0,15 W/m2K
toplotna prehodnost oken U max = < 0,80 W/m2K
hiša mora imeti prezračevalni sistem z vračanjem toplote – rekuperacija
stanovanjska površina je cca 115 m2
strop proti podstrešju U = 0,7 – 0,1 W/m2 Kelvina
Za nizkoenergijske hiše je edino primeren sistem ogrevanja; električna energija, plin in toplotna črpalka zaradi nizkih nazivnih moči.
Če želimo v obstoječem ogrevalnem sistemu nadomestiti toplovodni kotel ali dodatno priključiti toplotno črpalko moramo upoštevati naslednje zakonitosti:
– klasični ogrevalni sistem je največkrat dimenzioniran za sistem ogrevanja 90 / 70 ° C, zato je obstoječa inštalacija premalo dimenzionirana – poddimenzionirana.
– Nizkotemperaturno ogrevanje je primerno le za dobro toplotno zaščitene hiše, v nasprotnem primeru toplotna črpalka ne more pokrivati vseh toplotnih izgub zgradbe.
– Če želimo zgradbo ogrevati s toplotno črpalko moramo imeti na voljo zadostno količino medija, ki je vir toplote – pretoka podtalnice, površinske vode, površine zemlje.
Pri toplotni črpalki je zelo pomembna strokovna tehnična izvedba, v nasprotnem primeru se pri obratovanju pojavi kup težav; šumnost, občutek prepiha, neenakomerno in nezadostno ogrevanje.
Toplotno črpalko zrak / voda, ki je inštalirana v enem ohišju z ventilatorjem moramo postaviti zunaj hiše na mesto, da obratovalni hrup ne moti sosednje hiše.
Tudi kompaktna toplotna črpalka instalirana v prostoru hiše, ki ohlaja klet povzroča gibanje zraka – prepih.
TOPLOTNE ČRPALKE OBRATUJEJO NA SLEDEČE ŠTIRI NAČINE;
Toplotne črpalke lahko obratujejo v ogrevalnem sistemu na štiri različne načine:
– monovalentno obratovanje, toplotna črpalka deluje samostojno. Pokriva celotne toplotne potrebe hiše – stanovanja skozi celo ogrevalno sezono. Temperaturni režim obratovanja je običajno 45° / 40° C.
– Bivalentno alternativno obratovanje, toplotna črpalka obratuje do določene zunanje temperature na primer 0 – 5 ° C, ko je obratovanje še gospodarno. Pri nižji zunanji temperaturi se izklopi, obratovati pa začne drug vir toplotne energije na primer toplovodni kotel. Tak način ima prednosti, ker imamo dva neodvisna vira toplote.
– Bivalentno vzporedno obratovanje je sistem, ko toplotna črpalka deluje stalno, pri nižjih temperaturah, ko ne more več pokrivati toplotnih izgub, pa se vključi dodatni vir toplote.
5.
– Bivalentno delno vzporedno obratovanje je enako predhodnemu, razlika je le v tem, da s pomočjo regulacije lahko izbiramo poljubno nastavitev obratovanja pri določenih zunanjih temperaturah.
TOPLOZRAČNA TOPLOTNA ČRPALKA
V Evropi in Sloveniji je prava redkost uporaba toplotne črpalke sistema »toplozračnega ogrevanja stavb – hiš«
na primer VODA / ZRAK, ZEMLJA / ZRAK, ZRAK / ZRAK.
Nosilec toplote za ogrevanje je ogreti zrak. Ker ima nizko temperaturo 40 do 55 stopinj Celzija maksimalno spada sistem med nizkotemperaturna ogrevanja. Vir toplotne energije akumulacija mora biti zelo velika, da je ogrevanje še uporabno. Pa tudi toplotna izolacija in konstrukcija hiše mora biti podobna pasivni hiši. Zato je ta sistem ogrevanja prava redkost, vedno ima prednost ogrevni medij voda.
ZAKLJUČEK
Toplotne črpalke so zanimiv vir izkoriščanja »OBNOVLJIVIH VIROV ENERGIJE«, ker so tehnično že zelo izpopolnjene in se nenehno razvijajo na primer: novi sistemi pogonskih kompresorjev – varčni itd.
Slaba stran večje uporabe je visoka cena investicije. Za pogon pa je treba vložiti okrog 25 – 30 % električne energije, da dobimo ostalo brezplačno.
– Zgradbe, ki se ogrevajo morajo biti dobro toplotno izolirane, vgrajena morajo biti energijsko učinkovita okna.
– Ugodna lega hiše in pravilna razporeditev prostorov.
– Ogrevalni sistem mora biti strokovno načrtovan in prilagojen nizkotemperaturnemu ogrevanju in potrebi po topli vodi.
– Izvedba mora biti kakovostna, odstopanj od projekta ne sme biti.
– Pravilno mora biti ocenjen vir toplote – količinsko in časovno.
– Pri sistemu zemlja / voda mora biti zemljišče dovolj veliko.
– Toplotna moč je tista moč, ki jo črpalka proizvaja pri nazivnih pogojih.
INFORMATIVNO PROIZVAJALCI, IZVAJALCI DEL ZA TOPLOTNE ČRPALKE V SLOVENIJI:
V Sloveniji se izdelujejo toplotne črpalke za različne medije zrak / voda, voda / voda.
TOPLOTNE ČRPALKE TEHNOHLAD
TOPLOTNE ČRPALKE VIESSMANN
TOPLOTNE ČRPALKE JUNKERS
TOPLOTNE ČRPALKE BUDERUS
TOPLOTNE ČRPALKE OCHSNER AVSTRIJSKE
CENA POGONSKE ELEKTRIČNE ENERGIJE
OBRATOVALNI STROŠKI TOPLOTNE ČRPALKE
Cena električne energije se je spremenila na Gorenjskem ELEKTRO GORENJSKA dne 27.10.2008.
Cena za dodatno visoko porabo DVP je 0,0170 EUR/KWh z DDV pa 0,0204 EUR/KWh.
Poleg cene se plača še priključna moč, ki je 0,90191 EUR/KW.
Za osnovni paket 3 in mesečni prispevek za moč 10 KW je ta z DDV 9,0191 EUR/mesec.
Poleg tega je še dodatna postavka storitev vodenje računa z DDV je 0,98404 EUR/mesec.
6.
SKUPNA CENA NA PRAGU PORABE NA POVPREČNO PORABO ZA OSNOVNI PAKET 3 V SLOVENIJI JE NA GORENJSKEM od 27.10.2008;
OSNOVNI PAKET 3
DVOTARIFNO MERJENJE 0,13654
VT TARIFA
DPV cena nad 10 KWh/dan 0,15694
MT tarifa 0,09302
DVP cena nad 10 KWh/dan 0,11342
Toplotna črpalka bo obratovala po ceni DPV, ker bo poraba presegla 10 KWh/dan.
Po izkušnjah toplotna črpalka VODA : VODA porabi za ogrevanje in pripravo tople vode 270 m2 površine letno 11 000 KWh.
Od tega 6000 KWh MT in 5000 KWh VT.
Cena 6000 x 0,15694 = 940 EUR
5000 x 0,11342 = 560 EUR
—————————————–
SKUPAJ 1500 EUR/leto
To je pri ceni kurilnega olja 1.1.2008 0,753 s prevozom 1990 litrov kurilnega olja.
Specifična poraba je 11 000 KWh : 270 KWh/m2 = 40,7 KWh/m2 površine.
· JAVNI RAZPIS – SUBVENCIJA ZA OBNOVLJIVE VIRE ENERGIJE OD MOP RS – DEZI
Je bil objavljen v Uradnem listu RS štev. 26 / 07 z dne 23.03.2007. V letu 2008 ni bil objavljen zaradi pomanjkanja finančnih sredstev. Za toplotne črpalke je bila napisana subvencija 40 % cene toplotne črpalke vendar največ 2100 EUROV.
Pogoji razpisa so na spletnem naslovu www.aure.si.
· JAVNI RAZPIS ZA FINANČNE SPODBUDE ZA URE IN OVE OD OBČINE JESENICE
Za vgradnjo toplotnih črpalk za ogrevanje sanitarne tople vode je subvencija 210 EUR/toplotno črpalko.
7.
ZA KONEC
TOPLOTNA ČRPALKA ZRAK / VODA NI PRIMERNA ZA OGREVANJE STANOVANJ – STAVB. DELUJE EKONOMIČNO DO TEMPERATURE OKOLICE cca 0 stopinj CELZIJA. NATO PA GRELNO ŠTEVILO PADA.
TOPLOTNA ČRPALKA VODA / VODA, ČE JE DANA NARAVNA DANOST, IZVIR, POTOK, STOJEČA VODA, REKA PA DELUJE PRI TEMPERATURI VODE 6 – 12 STOPINJ CELZIJA EKONOMIČNO CELO LETO IN LAHKO OGREVA STANOVANJSKO STAVBO.
Brezplačne informacije in nasvete dobite v Energetsko svetovalni pisarni Jesenice, Titova c. 7. Uradne ure so v torek in četrtek od 15 – 18 h. Ob vsakem času deluje avtomatski telefonski odzivnik – telefonska številka 04 / 586 39 87.
Energetski svetovalec
AVRELIJ RAVNIK