Ali sploh vemo kako deluje toplotna črpalka?

13. februar 2020

 

Nizko temperaturne toplotne črpalke za ogrevanje vašega doma

 

Glavni deli toplotne črpalke so uparjalnik, kompresor, kondenzator oz. utekočinjevalec in ekspanzijski ali sprostitveni ventil.

Delovni medij (hladilno sredstvo) je snov z nizkim vreliščem oz. nizko temperaturo izhlapevanja, ki predstavlja nosilec krožnega procesa, s katerim se skozi spremembo agregatnega stanja izvaja prenos toplote iz enega krogotoka v drugega. Pri nizki temperaturi in nizkem tlaku delovni medij sprejema toploto in izhlapeva, pri visoki temperaturi in visokem tlaku pa oddaja toploto in se utekočini. Za povečanje toplote in dvig temperature na želeno raven, pa toplotna črpalka potrebuje dodaten vir energije (električna energija, plin).

 

Sistem njenega delovanja tvorijo trije zaprti in med seboj neodvisni krogotoki. Krogotok A (primarni krogotok) zbira toploto iz okolja in jo prenaša v krogotok B (hladilni krogotok), dopolnilni vir energije (električna energija, plin) celotno temperaturo dvigne na želeno raven. Krogotok C (sekundarni krogotok) prenese toploto v ogrevalni sistem objekta. Prenos toplote poteka preko ustreznega medija, ki se nahaja v vsakem krogotoku.

 

Delovni medij je v stalnem krožnem procesu. Njegove spremembe agregatnega stanja se stalno ponavljajo zaradi dovajanja in oddajanja energije v zaprtem sistemu. Prenos toplote iz okolja (krogotok A) v krogotok naprave (B) poteka v uparjalniku. Pri tem procesu delovni medij toplotne črpalke izhlapi in se v krogotoku A ohladi. Da bi dosegli prenos toplote, mora biti temperatura delovnega medija (krogotok B) nižja od temperature okolice (krogotok A).

 

Kompresor predstavlja “srce” toplotne črpalke. S pomočjo dodatne energije (elektrika ali plin) prečrpa uparjeni delovni medij in poveča tlak plina delovnega medija. S povečanim tlakom se plin v njem stisne, temperatura delovnega medija pa dvigne. Kompresor deluje dokler se temperatura delovnega medija ne dvigne na želeno raven. Skupna toplota, ki jo le-ta prenaša, je sestavljena iz toplote vzete iz okolja in dodatno pridobljene toplote. Njen prenos iz toplotne črpalke v ogrevalni sistem poteka v kondenzatorju, kjer se toplota iz delovnega sredstva prenese na medij krogotoka C (zrak, voda), ki je priključen na ogrevalni sistem. Pri tem se delovni medij v toplotni črpalki utekočini, hkrati pa se poveča temperatura medija v krogotoku C. Da bi dosegli prenos toplote, mora biti temperatura medija v toplotni črpalki višja kot temperatura v krogotoku C.

 

Proces hladilnega kroga se konča v ekspanzijskem ventilu, v katerem se tlak utekočinjenega delovnega medija izenači s tlakom v uparjalniku. Z znižanjem tlaka se temperatura delovnega medija zniža na začetno temperaturo.

 

Toplotna črpalka za stanovanje

Toplotne črpalke, ki jih uporabljamo za ogrevanje stanovanj so med manj poznanimi. Manjši kompaktni sistemi tovrstnih črpalk so na trgu relativno novi, imenujemo pa jih integrirane toplotne črpalke, “monoblok” sistemi, ali “klima črpalke”.

 

Pri postavitvi toplotne črpalke je potrebno predvideti poseben prostor za notranjo in zunanjo enoto, saj za integrirano črpalko in ekspanzijsko posodo potrebujemo vsaj 2 m2. Zunanja enota ob intenzivnem delovanju povzroča nekaj hrupa, za to je ni priporočljivo vgraditi pod okno spalnice. Montaža sistema terja tudi ureditev kanalov za cevi in preboje v zunanji steni.

 

Toplotna črpalka se obrestuje predvsem v primeru, da je stanovanje dobro izolirano. Če smo za prejšnji energent uporabljali tekoči plin ali elektriko, je vgradnja toplotne črpalke smiselna, saj bo energetski izkoristek v primerjavi s prejšnjim visok, bistveno pa bo znižala tudi stroške ogrevanja. Takšna investicija se izplača tudi v primeru kombinacij s talnim gretjem, manj pa v primeru ohranitve starih, manjših radiatorjev, ki imajo vsaj 30% slabši izkoristek.

 

Nizko temperaturne toplotne črpalke za ogrevanje vašega doma

 

Toplotna črpalka izkušnje

Toplotne črpalke veljajo za enega uporabniku in naravi najbolj prijaznih načinov ogrevanja, z najnižjimi stroški. Najbolj učinkovite so tiste s sistemom voda/voda, vedar so pri montaži tudi med najdražjimi. Črpalke tipa zrak/voda pa so znatno cenejše zato so v zadnjih letih močno pridobile na popularnosti. Delovale bodo tudi pri nizkih temperaturah saj obstajajo tudi takšne, ki opravljajo svojo funkcijo do temperature -20°C.

 

Uporabniki toplotnih črpalk med seboj pogosto primerjajo njihovo porabo električne energije in kvadraturo stanovanja. Za zanesljivo primerjavo med dvema tovrstnima napravama ali ogrevalnima sistemoma v dveh različnih stavbah, bi morali vedeti vsaj njuno vrsto (nizko, visoko temperaturna), količnik učinkovitosti, vir toplote, moč, temperaturo medija dvižnega voda, zraka v stanovanju, vrsto ogrevanja in kvadraturo ali prostornino stanovanja.

 

https://youtu.be/5OvqeaGAq2I

 

Toplotna črpalka servis

Toplotne črpalke so tehnično zahtevne naprave, ki potrebujejo redne letne servise, s pomočjo katerih dosegamo optimalne pogoje za njihovo dolgoročno, varno in energetsko učinkovito delovanje ter zdravo in prijetno ozračje.

Glede na to, da so toplotne črpalke izpostavljene različnim dejavnikom, kot so vremenski pogoji pri zunanjih enotah in prah pri notranjih,  je potrebno redno odpravljati vzroke, ki lahko privedejo do njihovih okvar in napak.

 

Redni vzdrževalni servis toplotne črpalke zajema vizualni pregled naprave in instalacije, čiščenje izmenjevalca zunanje enote, pregled in izpiranje odvoda kondenza, kontrolo tlaka hladilnega plina, pregled in kontrolo električnih komponent,  delovanja elektromotorjev (kompresor, ventilatorji, lamele), funkcionalni pregled in test naprave, kontrolo pritiskov v sistemu, tesnosti spojev na instalacijah, vodnih filtrov in ekspanzijske posode ter programskih nastavitev.