Delovanje in prednosti toplotnih črpalk

Toplotne črpalke predstavljajo alternativni vir ogrevanja, ki izkoriščajo toploto iz okolice in jo pretvarjajo v energijo za ogrevanje našega doma in segrevanje vode, s čimer nudijo varčnejši in okolju prijaznejši način življenja. Pozimi omogočajo ogrevanje prostorov, poleti pa hlajenje in vse leto segrevanje sanitarne vode. Prav tako predstavljajo obnovljiv vir energije, saj za delovanje uporabljajo vire toplote kot so zrak, zemlja in voda. Podrobneje poglejmo delovanje in prednosti toplotnih črpalk.

Delovanje toplotnih črpalk
Toplotne črpalke za svoje delovanje porabijo zelo malo električne energije. Delujejo tako, da sprejemajo toploto pri nižji temperaturi (iz zraka okolja, kjer so postavljene) in jo oddajo pri višji temperaturi s pomočjo nadomestne električne moči, podobno kot delujejo hladilniki, ki toploto za uparjanje zajemajo v prostoru, ki ga hladimo in jo prenaša v okolico. Pri navadnih ogrevalni sistemih je toplota rezultat izgorevanja goriva, pri toplotni črpalki pa je toplota rezultat termodinamičnega procesa:
V uparjalniku toplotne črpalke se nahaja hladilo, ki prevzame zunanji vir energije (sončna energija). Uparjeno tekoče hladilo vsesa kompresor in ga stisne. Povišan tlak dvigne temperaturo tekočega hladila, ki predstavlja vir toplote za naše okolje. Na koncu se prek ekspanzijskega ventila tlak hladila zniža in prične se nov krog pretvorbe zunanjega vira energije v toploto.

Principi delovanja toplotnih črpalk
Kot smo že zgoraj omenili, toplotne črpalke uporabljajo različne vire energije za svoje delovanje.  Glede na vir in cilj toplotne črpalke delimo v različne skupine, kjer je prvi del medij, ki ga hladimo, drugi del pa medij, ki ga ogrevamo. Najpogosteje uporabljene toplotne črpalke so:

• Toplotna črpalka zrak – voda: Delovanje toplotnih črpalk: Uporablja se za ogrevanje sanitarne vode in je povečini nameščena na grelnik vode. Zagotavlja čisto in tiho obratovanje, ki pri porabi 1kW električne energije zagotavlja do 5kW toplotne energije. Največja prednost omenjene toplotne črpalke je, da porabi trikrat manj električne energije v primerjavi s klasičnim električnim grelcem vode.
• Toplotna črpalka voda – voda: Delovanje toplotnih črpalk: Tudi pri tej toplotni črpalki ogrevamo vodo, vendar s pomočjo toplote površinskih voda (jezera, reke, morja …). Dani viri predstavljajo naravne hranilnike toplote. Za pridobivanje toplote črpalka uporablja kolektorje pritrjene na dno vodne površine. Sistem deluje tudi, ko se temperatura vode približuje 0°C. Pomanjkljivost teh črpalk je predvsem dostopnost vodnih virov.
• Toplotna črpalka zemlja – voda: Delovanje toplotnih črpalk: Pri tej obliki toplotne črpalke je vir energije toplota v zemlji. Vemo, da se površina zemlje ob sončnih dneh močno segreje in tako se toplota uskladišči v globljih plasteh zemlje. To toploto izkorišča toplotna črpalka in jo uporablja za segrevanje sanitarne vode.
• Toplotna črpalka zrak – zrak: Delovanje toplotnih črpalk: Najverjetneje najbolj znana oblika, saj so takšne toplotne črpalke vse vrste klimatskih naprav, ki jih že dobro poznamo. Pri teh črpalkah ohlajamo in vzdržujemo temperaturo prostora in toploto porazdelimo po sosednjih prostorih. Odpadno toploto pa lahko uporabimo za ogrevanje objekta ali sanitarne vode.
  

Prednosti uporabe toplotnih črpalk
Vse bolj je pomembno, da se zavedamo skrbnega ravnanja v okolju. Uporaba toplotnih črpalk je ekološko najprimernejši in energetsko najvarčnejši način ogrevanja prostorov in sanitarne vode. Z uporabo toplotnih črpalk potrebujemo zgolj ¼ pogonske električne energije in s tem zmanjšamo stroške porabe. Z uporabo znižujemo onesnaževanje ozračja z žveplom, ogljikovim dioksidom, dušikovimi oksidi in sajami. Po zadnjih raziskavah lahko z zanesljivostjo trdimo, da toplotna črpalka porabi približno 40% manj primarne energije kot oljni in plinski ogrevalni sistemi in proizvede do 60% manj emisije CO2 in drugih okolju škodljivih plinov.

Princip delovanja toplotnih črpalk je uporaben vse leto. Tudi ob mrazu črpalka pridobi velik del energije, ki jo uporabimo za ogrevanje, iz toplotnih virov iz okolice.

Natalija Flegar
Delovanje toplotnih črpalk