Matjaž Valenčič, dipl. inž. str.
Toplotna črpalka je toplotni stroj, ki jemlje toploto iz toplotnega vira, jo s pomožno energijo dvigne na višji temperaturni nivo in odda toploto v toplotni ponor. Deluje podobno kot hladilnik, zamrzovalna skrinja ali klimatska naprava, le da pri toplotni črpalki koristno uporabljamo toplo stran, pri hladilnikih pa hladno stran.
Bistvena lastnost toplotnih črpalk je, da črpa toploto iz hladnejšega medija v toplejšega, torej uporablja toploto okolice za ogrevanje stavbe, za prenos toplote pa potrebuje le malo pomožne energije. Pomožna energija je poljubna, najpogosteje električna, lahko pa je tudi mehanska ali toplotna energija.
Ogrevanje stavb
Prednosti toplotnih črpalk za ogrevanje so:
• cena obratovanja: do 60 odstotkov nižji stroški ogrevanja v primerjavi z ogrevanjem na kurilno olje ali plin;
• udobje: zagotavljajo enakomerno ogrevanje in hlajenje celotnega doma, brez zahtevnega kurjenja;
• enostavnost uporabe: so preproste za uporabo in vzdrževanje.
Poleg tega so toplotne črpalke prijazne okolju, saj ne proizvajajo škodljivih emisij in ne kvarijo kakovosti zraka v okolici, ne sproščajo toplogrednih plinov in ne povzročajo podnebnih sprememb. Delujejo lahko zgolj na domače obnovljive vire energije iz okolice, brez fosilne in jedrske energije. Zaradi dobrih lastnosti vse več uporabnikov izbere toplotne črpalke za energetsko učinkovitejše ogrevanje. Toplotna črpalka ima precej prednosti pred drugimi načini ogrevanja, saj je energijsko učinkovita, omogoča samodejno delovanje, obratuje brez ročnih posegov. Vendar je pri izbiri toplotnih črpalk treba upoštevati specifične lastnosti, usklajene morajo biti s toplotnimi potrebami stavb in z danostjo lokacije.
Toplotna črpalka v največji meri uporablja obnovljive vire energije, toploto okolice. V povprečju daje trojno količino toplote glede na količino porabljene elektrike (z eno kilovatno uro električne energije odda tri kilovatne ure toplote), odvisno od lastnosti toplotne črpalke in razlike med vstopno in izstopno temperaturo.
Da hrup ne bo moteč
Ponekod je delovanje toplotnih črpalk moteče za sosede. Pri nas je dovoljeno prodajati in montirati le toplotne črpalke, ki ne presegajo omejitev hrupa. V posameznih občinah je celo določena minimalna razdalja štiri metre od meje parcele do stavbe oziroma do inštalacij. Z upoštevanjem teh ukrepov je hrup zaradi toplotnih črpalk minimalen in s tega vidika ne bi smel biti moteč. Vendar so lahko toplotne črpalke preglasne, če so nepravilno vgrajene ali niso pravilno vzdrževane.
Kaj upoštevati pri izbiri naprave
Toplotna črpalka potrebuje vir toplote, ki je zemljina, talna voda ali zunanji zrak. Toplejši ko je vir, manj energije je treba za dvig toplote, boljši je učinek.
• Energija zemlje je zelo primeren vir toplote, pričakovana temperatura vira je med 10 °C in 20 °C. Posledično je učinek zelo dober. Najprimernejše izvedbe razvoda so globoke vrtine (geosonde), ki jih je možno izdelati že na manjših dvoriščih, nekoliko manj ugodni so ploskovni kolektorji, položeni pod večjimi travniki na globini 1 do 2 m.
• Talna voda je pogojno primeren vir toplote. Običajno ima temperaturo med 5 °C in 10 °C, neodvisno od zunanje temperature. Pred izvedbo je nekaj upravnih ovir, saj je treba pridobiti koncesijo za izkoriščanje vodnega vira. Potrebni sta dve vrtini, približno 25 m narazen, prva za črpanje talne vode in druga za vračanje ohlajene, neonesnažene vode.
• Zunanji zrak je toplotni vir, ki je vedno na voljo. Ob nizkih zunanjih temperaturah je naprava manj energijsko učinkovita. Pogosto se uporablja v bivalentnih sistemih, kar pomeni, da ob nižjih temperaturah obratuje drug način ogrevanja. Primerne so še posebej za milejše klimatsko področje.
Ogrevalni sistem stanovanjske stavbe naj bo nizkotemperaturni, ploskovni ali radiatorski. Za večji učinek delovanja naj bo temperatura grelnega medija čim nižja. Za talno ogrevanje običajno zadošča temperatura ogrevne vode do 35 °C, za radiatorsko pa do 55 °C, odvisno od zunanje temperature. Ta temperaturni režim zadošča za ogrevanje večine stavb ob neprekinjenem ogrevanju.
Menjava ogrevalnega sistema
So potrebni veliki posegi, kadar namesto ogrevanja na kurilno olje ali drva izberemo toplotno črpalko in želimo temu ustrezno prilagoditi centralno ogrevanje?
Zahtevnost predelave centralnega ogrevalnega sistema iz kotla na toplotno črpalko je odvisen od stanja ogrevalnega sistema. Možni sta obe skrajnosti, od tega, da je treba ogrevalni sistem v celoti prenoviti, do tega, da posegi v ogrevalni sistem sploh niso potrebni. Običajno pa so potrebni zgolj minimalni posegi v obstoječe instalacije.
Primernost pri prenovi hiš
Starejše stavbe so energijsko potratne, ogrevanje je drago. Eden od ukrepov znižanja stroškov ogrevanja je vgradnja toplotne črpalke, saj je treba plačevati le pomožno energijo, toplota okolice je brezplačna. Je pa izbira toplotne črpalke pri prenovi še zahtevnejša, zlasti če je za ogrevanje uporabljen obstoječ ogrevalni sistem. Morda mora projektant določiti visokotemperaturno toplotno črpalko, ki pa je nekoliko manj ekonomična.
Tudi za stanovanje v bloku
V blokih s skupno kurilno napravo morajo solastniki stavbe soglašati za zamenjavo potratne kurilne naprave s toplotno črpalko. Tisti, ki so to naredili v kurilni sezoni 2021/2022 in hkrati postavili tudi skupnostno sončno elektrarno, imajo verjetno naložbo že povrnjeno. Težave pa so v večstanovanjskih stavbah, kjer je ogrevanje daljinsko. Običajno distributer toplote ne dovoli odklopa.
V blokih z individualnimi ogrevalnimi sistemi je vgradnja toplotne črpalke v posamezna stanovanja preprostejša. Lastniki lahko na fasado obesijo svoje toplotne črpalke s soglasjem solastnikov stavbe, podobno kot klimatske naprave, na balkone pa jih lahko namestijo celo brez soglasja.
Nepovratna sredstva
Naložbe v toplotne črpalke je možno znižati z nepovratnimi spodbudami. Spodbude so odvisne od vrste toplotne črpalke, lokacije in izvedbe ukrepov. Podrobnosti so objavljene na www.ekosklad.si.
Pred nakupom in vgradnjo naj izkušeni projektant strojnih inštalacij naredi projekt in izbere ustrezno toplotno črpalko ter opremo. Vgradi naj jo vešč izvajalec, ki nudi tudi servisiranje v garancijski dobi in izven nje. Zavedati se je treba, da je v toplotni črpalki vgrajena zahtevna elektronika in le vesten izvajalec zna pravilno nastaviti parametre delovanja za učinkovito ogrevanje.
