Toplinska pumpa za grijanje

1. Toplinska pumpa za grijanje: prednosti

1.1. Toplinska pumpa za grijanje omogućava veliku uštedu

Prednosti uporabe toplinskih pumpi su višestruke. Toplinska pumpa čak 75 % potrebne energije preuzima iz obnovljivih izvora (voda, sunce, zrak, zemlja), što pak omogućuje veliku uštedu. Značajna prednost toplinskih pumpi je i preuzimanje topline iz spomenutih obnovljivih izvora energije u vidu niskih temperatura, čime se ostvaruje ušteda veća od 50 %  na  troškovima grijanja, zatim bolja i veća učinkovitost u usporedbi s fosilnim gorivima, stvaranje manje količine emisija CO₂ u usporedbi s drugim uređajima. Toplinske pumpe su također ekološko rješenje grijanja koje ne opterećuje okoliš.

2. Kako djeluje toplinska pumpa za grijanje?

2.1. Toplinska pumpa za grijanje radi na principu zakona fizike

Prema zakonima fizike, prirodni tok kretanja topline je od više prema nižoj temperaturi. Da je riječ o iznimnom uređaju, govori i činjenica da toplinska pumpa može uz relativno malu količinu energije promijeniti smjer prirodnog toka topline. Upravo zato toplinska pumpa može prenijeti izvor topline iz prirodnih izvora ili iz umjetnih izvora, koje je stvorio čovjek.

Zadaća toplinske pumpe je da automatski drži temperaturu u odgovarajućem opsegu u objektu tijekom godine, svejedno odnosi li se to na hlađenje ljeti ili na grijanje zimi. Toplinska pumpa ima dva izmjenjivača topline. Jedan služi za preuzimanje topline iz izvora, a drugi za predaju topline objektu. Između izmjenjivača, uz pomoć kompresora, kruži freon, odnosno specifična tekućina koja ovisno o tlaku, mijenja svoje agregatno stanje i temperaturu. Stanje više temperature se upotrebljava za grijanje objekta tijekom zime, dok se ljeti okretanjem ciklusa dobiva energija za hlađenje.

Bitna razlika između ovog i klasičnog sustava grijanja je što se toplinske pumpe mogu upotrebljavati i za hlađenje objekata, čime se ostvaruje dodatna ušteda.

2.2. Izvor toplinske pumpe

Osnovna definicija rada toplinske pumpe je prijenos topline s jednog izvora na drugi. Ovdje treba naglasiti da je područje uzimanja izvora topline uvijek toplije od ambijenta u koji se prenosi toplina. Ovisno o različitim izvorima topline (voda, zrak, zemlja) postoje različite vrste toplinskih pumpi, o kojima ćemo govoriti u nastavku.

2.3. Snaga toplinske pumpe za grijanje

Snaga toplinske pumpe jedan je od najvažnijih čimbenika. Slaba toplinska pumpa malog kapaciteta zimi neće moći osigurati odnosno proizvesti dovoljno topline, niti će ljeti rashladiti prostorije. S druge strane, prevelika toplinska pumpa će se stalno uključivati i isključivati, ne iskorištavajući pritom svoj puni potencijal, dok će se istodobno povećati habanje mehaničkih dijelova toplinske pumpe, čime se skraćuje njezin vijek.

3. Toplinska pumpa za grijanje: vrste

Ovisno o različitim vrstama izvora uzimanja topline, razlikujemo tri vrste toplinskih pumpi: toplinska pumpa zrak-voda, zemlja-voda i voda-voda. Toplinske pumpe zrak-voda kao osnovni izvor energije upotrebljavaju zrak. Toplinske pumpe voda-voda kao osnovni izvor energije upotrebljavaju podzemnu vodu, dok toplinske pumpe zemlja-voda iskorištavaju toplinu zemlje. Koja je toplinska pumpa najpogodnija za određeni objekt, ovisi o više čimbenika. U nastavku ćemo detaljno predstaviti sve tri vrste toplinskih pumpi i njihove prednosti i nedostatke.

4. Toplinska pumpa za grijanje zrak-voda

4.1. Najčešće vrste toplinskih pumpi

Toplinska pumpa koja radi na principu zrak-voda upotrebljava zrak za grijanje ili hlađenje prostorija u kući. Toplinska pumpa zrak-voda smatra se najjeftinijom vrstom toplinskih pumpi. Zrak se općenito smatra resursom koji se ne može iscrpiti ni na koji način, a istodobno je dostupan svugdje. Tehnologija toplinskih pumpi toliko je napredovala da je toplinska pumpa zrak-voda u stanju osigurati adekvatno grijanje kuće i na vanjskoj temperaturi od -20 °C. Osim topline vanjskog zraka, ova vrsta toplinske pumpe može iskorištavati i toplinu unutarnjeg zraka. Prostorija kao što je podrum prikladna je za iskorištavanje unutarnje topline zraka jer se na tome mjestu obično održava stalna temperatura od 3 °C.

Osim podruma, za iskorištavanje topline unutarnjeg zraka pogodno je i potkrovlje, gdje temperatura uglavnom ne pada ispod 0 °C.

4.2. Velika energetska učinkovitost

Toplinska pumpa zrak-voda sposobna je sama pokriti toplinske gubitke objekta do vanjske temperature od -5 °C. Ako vanjska temperatura padne ispod ove granice, treba uključiti i drugi neovisni odnosno samostalni izvor grijanja. Radom toplinske pumpe možemo pokriti više od 90 % toplinskih potreba kuće na vanjskim temperaturama nižim od -5 °C. Neizostavan dio toplinske pumpe zrak-voda je spremnik topline, budući da se sva potrebna energija za odmrzavanje isparivača uzima iz kružnog sustava grijanja. Na taj način izbjegavamo prečesto uključivanje toplinske pumpe. Kao dopunski izvor grijanja u novogradnji najčešće se upotrebljava električni grijač.

4.3. Toplinska pumpa za grijanje sanitarne vode

Toplinska pumpa zrak-voda također se upotrebljava za zagrijavanje sanitarne vode, pri čemu se toplinska pumpa montira na grijač vode. Toplinska pumpa može zagrijati do 1400 l vode dnevno, a njena ekonomska prednost se očituje i u tri puta manjoj potrošnji električne energije u usporedbi s običnim električnim  grijačima.

4.4. Cijena toplinske pumpe zrak-voda

Za opskrbu i ugradnju prosječne toplinske pumpe zrak-voda od 8kW, koja je dovoljna za dobro izoliranu stambenu kuću, odbit ćete 4.000 EUR.

5. Toplinska pumpa za grijanje zemlja-voda

5.1. Toplinska pumpa za grijanje zemlja-voda iskorištava geotermalnu energiju

Toplinska pumpa zemlja-voda odnosno geotermalna toplinska pumpa dobiva iz zemlje toplinu za grijanje i hlađenje prostorija u kući. Zemlja se smatra izvorom topline u kojemu se nalazi skladište velike količine Sunčeve energije koja se bez problema može upotrebljavati za grijanje kuće. Toplinska pumpa zemlja-voda tako iskorištava svu toplinu pohranjenu u zemlji i pumpa vodu kroz podzemni sustav.

Rad toplinske pumpe zemlja-voda može biti isti kao i rad grijača odnosno bojlera, osim što toplinska pumpa za grijanje upotrebljava toplinu iz zemlje, dok je grijačima vode nužna električna energija ili neki drugi energent za proizvodnju topline.

Toplinska pumpa zemlja-voda može toplinu tla dobivati s površine, pomoću horizontalnih kolektora zakopanih na manje od dva metra ispod zemlje na velikom dijelu parcele ili pomoću geosondi koje se protežu stotinama metara duboko ispod zemlje. Na temelju crpljenja povećava se temperatura vode koja se upotrebljava za grijanje prostorija kuće i zagrijavanje sanitarne vode. Toplinskoj pumpi za pokretanje treba električna energija čija je potrošnja minimalna u odnosu na toplinu koju crpka proizvodi.

5.2. Imamo li dovoljno prostora?

Za ugradnju sustava geotermalne toplinske pumpe treba nam dovoljno vanjskog prostora. Treba dodati da ta vrsta toplinske pumpe sigurno nije prikladna za sve kuće. Na prikladnost ugradnje geotermalne toplinske pumpe utječe veličina vrta odnosno otvoreni prostor gdje mora biti osiguran pristup za mehanizaciju i strojeve za kopanje te za instalaciju cjelokupnog sustava toplinske pumpe.

5.3. Toplinska pumpa zemlja-voda i troškovi bušenja

Tu su i troškovi bušenja u tlo, koji ovise o položaju sustava geotermalne toplinske pumpe, koji može biti horizontalan ili okomit. Glavnim prednostima toplinske pumpe zemlja-voda smatraju se trajnost i osnovno održavanje. Kod geotermalnih toplinskih pumpi većina mehaničkih dijelova je zaštićena pod zemljom tako da nema posebnog održavanja. Još jedna prednost koju treba dodati je da geotermalne toplinske pumpe ne sadrže vanjsku kondenzacijsku jedinicu, pa je njihov rad vrlo tih.

5.4. Koliko košta toplinska pumpa za grijanje zemlja-voda?

Za toplinsku pumpu zemlja-voda platit ćete više nego za toplinsku pumpu zrak-voda. Cijene toplinskih pumpi zemlja-voda kreću se između 9.500 i 13.500 EUR.

6. Toplinska pumpa za grijanje voda-voda

6.1. Toplinska pumpa voda-voda iskorištava toplinu podzemnih voda

Toplinska pumpa voda-voda temelji se na principu iskorištavanja temperature podzemne vode, gdje se zimi toplina dobiva iz zemlje putem cijevi u zemlji koje su u obliku sustava petlji, ili  pomoću dubokih sondi, ako se podzemna voda nalazi duboko ispod površine. Na temelju tako projektiranog principa odnosno sustava voda može cirkulirati cijevima preko petlje u zemlji i na taj način prenositi toplinu u kuću. Voda je zbog svojih dobrih termodinamičkih svojstava idealno rješenje za toplinske pumpe. Još jedan razlog zašto je iskorištavanje podzemne vode jedan od najčešćih načina iskorištavanja energije vode je minimalna fluktuacija temperature podzemne vode.

Prije ugradnje sustava za toplinsku pumpu voda-voda treba ispuniti niz čimbenika koji određuju je li instalacija toplinske pumpe voda-voda prikladna ili ne.

6.2. Trebate dozvolu za iskorištavanje podzemnih voda

Prije svega treba ishoditi vodnu dozvolu za iskorištavanje podzemnih voda, što je uvjetovano maksimalnim crpljenjem podzemnih voda odnosno analizom vode. Dakle, prvi uvjet je da se objekt ne nalazi u vodozaštitnom području. Za ugradnju toplinske pumpe voda-voda trebamo opsežne građevinske ili zemljane radove. Važno je da ovu vrstu posla ne poduzimamo sami, već da za to angažiramo kvalificiranog stručnjaka.

Zadaća potapajuće pumpe je pumpanje podzemne vode iz usisne bušotine preko toplinske pumpe u ponornu bušotinu.

Sljedeći uvjet je usisna bušotina, a prije početka ugradnje treba nam temeljita analiza i geološko istraživanje tla i podzemnih voda. Namjena usisne bušotine je prikupljanje podzemne vode koja omogućuje rad toplinske pumpe. Uvjet za ispravan rad toplinske pumpe voda-voda je i ugradnja ponorne bušotine u smjeru toka podzemne vode za usisnu bušotinu. Na taj način se izbjegava miješanje tople i hladne vode. Izradu usisnih i ponornih odnosno odvodnih bušotina treba prepustiti stručnjacima. Uz nabrojene čimbenike nužna je i odgovarajuća dimenzija cijevi, ali ne smijemo zaboraviti ni na potapajuću pumpu, koja se ugrađuje u usisnu bušotinu.

6.3. Cijena toplinske pumpe voda-voda

Cijene toplinskih pumpi sustava voda-voda usporedive su sa sustavom zemlja-voda i kreću se između 9.500 i 13.500 EUR. Tako ćete za toplinsku pumpu voda-voda srednjeg kapaciteta platiti otprilike 11.500 EUR ili više.