Podijelite sa ostalima :) 0000

Ovdje ćemo ukratko opisati sve konvencionalne izvore topline koji se koriste s toplinskim pumpama. Različiti prirodni izvori se nalaze svugdje oko nas, te imaju različite karakteristike koje određuju kako i kada ih možemo koristiti i u koju svrhu. Tlo, podzemne vode i zrak su najpogodniji izvori topline za naše domove, no saznajmo ponešto i o ostalima.

Za učinkovitost toplinske pumpe je od velike važnosti izvor topline kojim se koristi, odnosno njegove karakteristike. Savršeni izvor topline za toplinske pumpe bi trebao imati visoku i stabilnu temperaturu tijekom sezone grijanja, postojati u izobilju i biti lako dostupan, biti nezagađen, imati povoljna termofizička svojstva, a njegovo iskorištavanje ne bi smijelo zahtijevati velika ulaganja i operativne troškove. Najčešće dostupnost izvora topline određuje to kako ćemo ga iskoristiti, a niti jedan od izvora nije savršen. Neki su pogodni za grijanje i hlađenje naših domova, dok su neki gotovo isključivo iskoristivi za industrijske pogone.

Ispušni i zrak iz okoliša, tlo i podzemne vode su praktični za manje sustave toplinskih pumpi, dok se morska, jezerska i riječna voda, stijene i otpadna voda koriste za velike sustave toplinskih pumpi. U nastavku ćemo saznati nešto više o svakom od pojedinih izvora topline, odnosno o radu toplinskih pumpi vezano uz njih. Priložena tablica prikazuje temperaturne dosege najčešće upotrebljivanih izvora topline .

Zrak iz okoliša je besplatan i široko dostupan, a ujedno je i najčešći izvor topline za toplinske pumpe. Zračne toplinske pumpe postižu za 10-30% manju sezonsku učinkovitost nego toplinske pumpe koje koriste vodu. Ponajviše je to tako zbog preniskih temperatura u određenim razdobljima, odnosno zbog prevelikih temperaturnih razlika, što utječe na povećanje potrebne energije za optimalno funkcioniranje. Najveća prednost zraka iz okoliša je to što ga toplinske pumpe mogu najjednostavnije koristiti, a za to je potreban samo ventilator koji radi na struju. No zrak ima znatno manji toplinski kapacitet u usporedbi s vodom, što znači da može primiti manje energije, a potrebna je veća prostorna struja kako bi se moglo iskoristiti dovoljno energije.

Toplinske pumpe na zrak je preporučljivo koristiti u krajevima gdje prevladava blaža klima, odnosno gdje temperature ne padaju prenisko, onako kako smo to opisali i preporučili za toplinsku pumpu Thermia Atec. Zračne toplinske pumpe dolaze u opasnost od zamrzavanja kod pada temperature ispod 3°C. Neke pumpe posjeduju i mogućnost odmrzavanje vanjske jedinice, ali valja reći da to ipak utječe na smanjenje efikasnosti (COP), odnosno povećanje utrošene energije. Nerijetki su slučajevi kada se ovaj izvor topline kombinira s površinskim vodama, jer su one pogodnije za hladna razdoblja.

Ispušni zrak (ventilacija) je često korišten izvor topline za toplinske pumpe u stambenim i poslovnim zgradama. Toplinska pumpa uzima toplinu iz ventilacijskog zraka te ju prebacuje u prostor, odnosno koristi za grijanje vode. Tijekom sezone grijanja, neophodan je neprekidan proces ventilacije kako bi se osigurao konstantan izvor topline. Postoje čak i određeni modeli toplinskih pumpi koje imaju mogućnost korištenja i ispušnog zraka i zraka iz okoliša.

Podzemna voda je dostupna sa stabilnom temperaturom (4-10°C) u mnogim krajevima. Kako bi se došlo do ovog izvora topline koriste se i otvoreni i zatvoreni sustavi. Kod otvorenih sustava podzemna voda se ispumpava prema površini, hladi se i vraća u površinsku vodu ili u zaseban spremnik. Otvoreni sustavi moraju biti pažljivo i temeljito izrađeni kako bi se izbjegli problemi kao što su hrđanje, zagađenje i zamrzavanje. Zatvoreni sustavi su najčešće izravni ekspanzijski, sa sustavom podzemnih cijevi (kolektora) u kojima se nalazi radna tekućina. Iako je za iskorištavanje podzemne vode kao izvora topline potrebno izdvojiti nešto više novca kod ugradnje, ovaj izvor je izuzetno učinkovit za rad toplinske pumpe.

Tlo se koristi kao izvor topline za stambene i poslovne građevine, i ima slične prednosti, odnosno karakteristike kao i podzemne vode. Najznačajnija je, dakako, relativno visoka prosječna godišnja tempreatura. Zemlja predstavlja izuzetno pogodan izvor topline, jer daje odličnu učinkovitost u radu toplinskih pumpi, a osim toga, dostupna je gotovo svugdje. Toplina se ekstraktira putem sustava cijevi koje se nalaze u zemlji, okomito ili vodoravno ugrađene, a mogu se koristiti i direktni ekspanzijski i rasolni sustavi. Toplinski kapacitet tla na pojedinom području ovisi o stupnju vlažnosti i drugim klimatskim okolnostima. Sustav koji je baziran na geotermalnoj energiji smo opisali u ranije objavljenim tekstovima u kojima smo pobliže opisali način na koji ovakve toplinske pumpe rade.

Stijene se koriste kao izvor topline tamo gdje nije dostupna podzemna voda. Prosječna bušotina u ovu svrhu doseže između 100 i 200 metara, a kada su potrebni veći toplinski kapaciteti, bušotine se usmjeravaju ka velikim kamenim masivima. Ovakva vrsta pumpe se uvijek spaja na rasolni sustav sa zavarenim plastičnim cijevima koje ekstraktiraju toplinu iz stijene. Neki od ovakvih sustava koji se oslanjaju na stijene, u gospodarskim objektima se koriste i kao spremišta topline i kao spremišta hladnoće.

Rijeke i jezera su u principu dobri izvori topline, ali im je glavni nedostatak niska temperatura zimi, blizu 0°C. To predstavlja veliki izazov u instaliranju sustava toplinske pumpe, jer se teško izbjegava zamrzavanje isparivača pumpe.

Morska voda u određenim okolnostima također može biti odličan izvor topline, a uglavnom se koristi za srednje i velike sustave toplinskih pumpi. Na dubini između 25 i 50 metara, temperatura mora je konstantna (5-8°C), a formacije leda ne predstavljaju problem zbog potrebne točke smrzavanja. Mogu se koristiti i direktni sustavi i rasolni sustavi. Pri tome je važno koristiti izmjenjivače topline i pumpe od nehrđajućih materijala, kako bi se osigurala trajnost komponenti, a i kako bi se onemogućilo zagađivanje vode.

Otpadne vode i kanalizacija imaju karakterstično visoku i konstantnu temperaturu kroz cijelu godinu. Kao izvori topline se mogu koristi kanalizacijski odvodi (filtrirana i nefiltrirana otpadna voda), industrijski odvodi, voda za hlađenje u industrijskim procesima ili u proizvodnji električne energije, ili kondenzirana toplina iz rashladnih postrojenja. Najveća ograničenja za korištenje kod stambenih i poslovnih zgrada je udaljenost od korisnika, te promijenjiva dostupnost toka topline iz otpadnih voda. No, ovaj oblik izvora topline je savršen za industrijeske toplinske pumpe, jer omogućava znatnu uštedu energije.