Ena glavnih prednosti črpalke zemlja/voda je, da je vir toplote praktično brezplačen. Edina porabljena energija je tista, ki jo kompresor potrebuje za svoje delovanje. Idealno je kombinirati to črpalko s fotonapetostnim sistemom, ki omogoča pretvorbo sončnega sevanja v električno energijo. Skoraj neskončen vir toplote tudi pripomore k temu, da cena surovin ni podvržena gospodarskim ali političnim nihanjem. To zmanjšuje odvisnost lastnikov teh sistemov od tradicionalnih dobaviteljev goriva. Ta toplotna črpalka je ekonomična in se lahko uporablja v enem samem ali dvojnem načinu obratovanja, kar pomeni, da lahko zagotavlja toploto za ogrevanje in/ali pripravo tople sanitarne vode z uporabo enega ali dveh različnih virov toplote, kar povečuje prilagodljivost sistema.
Toplotna črpalka zemlja/voda - delovanje in prednosti
Zahtevajte brezplačno svetovanje
Zemlja je ogromen, skoraj neizčrpen zalogovnik in hkrati eden najpomembnejših virov toplote. Od določene globine ima zemlja osnovno temperaturo približno 10°C. V primerjavi z zunanjim zrakom je ta temperatura zelo stalna. To pomeni, da lahko toplotne črpalke zemlja/voda, tudi če je zgornja plast zemlje poledenela, še naprej učinkovito delujejo, saj je razlika med temperaturo vira toplote in pretoka tudi pozimi razmeroma majhna.
Kako deluje toplotna črpalka zemlja/voda
Tako kot vse druge toplotne črpalke tudi toplotna črpalka zemlja/voda deluje po enakem načelu: najprej se toplotna energija pridobi iz zemlje in nato prenese v hladilno sredstvo. To izhlapi in se dodatno stisne s kompresorjem. S tem se poveča ne le njegov tlak, temveč tudi njegova temperatura. Nastalo toploto absorbira toplotni izmenjevalnik (kondenzator) in jo preda ogrevalnemu sistemu. Podrobneje o delovanju tega procesa se lahko seznanite v članku Kako deluje toplotna črpalka zemlja/voda.
Načeloma lahko geotermalno toploto s toplotno črpalko iz zemlje pridobivamo na dva načina: z geotermalnimi kolektorji, ki so položeni blizu površine, ali z geotermalnimi sondami, ki prodrejo do 100 metrov globoko v zemljo. V nadaljevanju si bomo ogledali obe različici.
Geotermalni kolektorji so položeni pod zemljo
Za pridobivanje geotermalne toplote se sistem cevi običajno položi vodoravno pod površino zemlje in tvori serpentinasto strukturo pod zamrznitveno mejo, ki je običajno na globini od enega do dveh metrov pod površino zemlje ali trate. V teh ceveh kroži slanica, tekočina, ki je odporna proti zmrzovanju, in ta slanica absorbira toploto iz okolice, nato pa jo prenese v prenosnik toplote. Velikost potrebne površine geotermalnega kolektorja je odvisna od ogrevalnih potreb določene stavbe in običajno je približno 1,5- do 2-kratnik površine stavbe, ki jo je treba ogrevati.
Geotermalni kolektorji absorbirajo toplotno energijo iz bližine površine zemlje, pri čemer sončno sevanje in deževnica igrajo pomembno vlogo pri zagotavljanju energije za ta proces. Zato je ključnega pomena, da je območje nad cevnim sistemom prosto in ni prekrito s trdimi površinami, kot so asfalt ali beton.
Toplotna črpalka zemlja/voda
[1] Toplotna črpalka Vitocal zemlja/voda
[2] Ogrevalnik tople sanitarne vode
[3] Hranilnik ogrevalne vode
Geotermalne sonde pridobivajo toploto iz globljih plasti zemlje
Alternativa geotermalnim kolektorjem so geotermalne sonde, ki se vrtajo navpično ali pod kotom v zemljo. Skozi te sonde kroži slanica, ki absorbira geotermalno toploto na globini med 40 in 100 metri ter jo nato prenaša v prenosnik toplote. Temperatura na teh globinah je skozi celo leto konstantna, kar omogoča učinkovito delovanje geotermalnih sond tudi pri zelo nizkih zunanjih temperaturah. Poleg tega geotermalne sonde za svoje delovanje potrebujejo relativno malo prostora in se lahko poleti uporabljajo tudi za hlajenje.
Globina vrtine za geotermalne sonde je odvisna od ogrevalnih potreb stavbe in toplotne prevodnosti tal. Pri vrtanju globokih vrtin, dolgih do 100 metrov, se prodre skozi več plasti, ki vsebujejo podtalnico, zato je za vrtanje potrebno pridobiti ustrezna dovoljenja in upoštevati okoljske predpise.
Toplota iz zemlje (sonda)
[1] Toplotna črpalka Vitocal
[2] Ogrevalnik tople sanitarne vode
[3] Hranilnik ogrevalne vode
Prednosti toplotne črpalke zemlja/voda
Obstaja veliko načinov, kako združiti dobro z dobrim. Eden od teh je delovanje toplotne črpalke zemlja/voda. Zaradi uporabe geotermalne energije je to zelo učinkovit način ogrevanja. Geotermalna energija je toplotna energija, ki je na voljo pod površjem zemlje in jo je mogoče uporabiti kot vir toplote za toplotno črpalko. Poleg privlačnih subvencijskih programov države so prednosti toplotne črpalke zemlja/voda številne. V grobem jih lahko razdelimo na ekološke in ekonomske prednosti:
Naložba v toplotno črpalko zemlja/voda pomeni tudi naložbo v prihodnost. Geotermalni kolektorji in sonde imajo namreč zelo dolgo življenjsko dobo. Naprave so tudi zelo nezahtevne za vzdrževanje, saj je nameščenih le nekaj premičnih sestavnih delov. Načrtovanje in vgradnjo opravi strokovni izvajalec, tako da je varno delovanje zagotovljeno že od samega začetka.
V toplejših poletnih mesecih lahko toplotno črpalko zemlja/voda uporabljate tudi za zmerno hlajenje. Pri tej funkciji se toplota prostora preko talnega ogrevanja prenese v sistem geotermalne sonde. Zemlja nato to toploto shrani, da se lahko uporabi v naslednjem ogrevalnem obdobju. V tem načinu delujeta le obtočna črpalka in krmilna enota, zato je naravno hlajenje energetsko varčna in stroškovno učinkovita metoda hlajenja stavb. Kako je ta postopek videti podrobno, je razloženo v poglavju z naslovom Naravno in aktivno hlajenje.
Uporaba toplotne črpalke zemlja/voda ima številne poleg ekonomskih prednsoti tudi veliko prednosti pri varovanju okolja. Energija, potrebna za ogrevanje, je okolju prijazna, saj je na voljo neposredno pod vašo nepremičnino, kar odpravlja potrebo po dolgih in onesnažujočih transportih. Uporaba geotermalne energije pomaga zmanjšati škodljive emisije CO₂, pri čemer se izpusti dimnih plinov v ozonski plašč zmanjšajo za do 90 % v primerjavi z ogrevalnimi sistemi, ki uporabljajo plin ali olje.
Delovanje toplotne črpalke zemlja/voda ima poleg že omenjenih prednosti še en pozitiven vidik: strokovnjaki prepoznavajo velik potencial za doseganje okoljskih ciljev, ki jih je postavila EU. Ključna ideja je "sektorsko povezovanje," kar pomeni usklajevanje trgov električne energije in ogrevanja. V tej viziji je vse več čiste električne energije, ki jo proizvajajo vetrni in fotonapetostni sistemi. Včasih proizvodnjo teh virov začasno ustavijo, da ne bi preobremenili električnega omrežja. Številni strokovnjaki iščejo načine, kako bi lahko s pomočjo toplotnih črpalk bolje izkoristili ta presežek energije.
Uporaba Viessmannove toplotne črpalke zemlja/voda prinaša številne prednosti. Med najpomembnejšimi so:
- Brezplačen vir toplote, ki je na voljo ob vsakem času dneva
- Učinkovito delovanje tudi pozimi zaradi stalne visoke temperature
- Poleti se lahko uporablja za naravno hlajenje
- Zmanjšanje emisij CO₂
- Visoke državne subvencije
Toplotne črpalke zemlja/vodo večjih moči za komercialno rabo
Toplotne črpalke zemlja/voda izkoriščajo zemljo kot svoj glavni vir energije. Za pridobivanje te energije se uporabljajo geotermalni kolektorji ali geotermalne sonde, ki se vstavijo v zemljo in iz nje zajemajo toploto. Toplotne črpalke zemlja/voda, ki so namenjene komercialni uporabi so okolju prijazne in hkrati omogočajo pomembne prihranke pri proizvodnji ogrevalne energije in tople sanitarne vode.
