U fokusu savremenih sistema grejanja trenutno su što viši nivoi energetske efikasnosti, ali i zaštita okoline, a ove dve stvari najbolje objedinjuju toplotne pumpe za grejanje. Upotreba obnovljivih izvora energije poslednjih godina dobija sve više na značaju, pa se grejanje preko toplotnih pumpi u tu priču savršeno uklapa, jer su jedan od najčistijih i najekonomičnijih izvora energije kako za grejanje tako i hlađanje. Toplotne pumpe sa inverter tehnologijom su uređaji koji prenose energiju sa freona na vodu i pružaju najveći mogući konfor u domu ili poslovnom prostoru za najmanje utrošenog novca. Iako je investicija u startu veća od ulaganja u klasičnije vidove grejanja, ona se kroz nekoliko godina korišćenja višestruko isplati, te donosi razne benefite.
Sadržaj:
- Glavne prednosti toplotne pumpe za grejanje
- Vrste toplotnih pumpi za grejanje
- Podno grejanje ili radijatori?
- Koliko zapravo štede toplotne pumpe za grejanje?
- Dodaci za toplotne pumpe o kojima svako razmišlja
- Toplotne pumpe za grejanje idealne za nadogradnju pametnih sistema
- Ulaganje u toplotne pume za grejanje može da se isplati za pet godina?
Glavne prednosti toplotne pumpe za grejanje
Sistem toplote pumpe radi na principu kruženja vode kroz objekat pod malim pritiskom. Omogućava postavljanje podnog grejanja u čitavom objektu ili u određenim prostorijama sa mogućnošću automatizacije sistema putem digitalnih termostata za svaku prostoriju posebno. Prednost sistema toplotne pumpe je i što je sistem centralizovan, pa se tako može povezati kompletan objekat na jednu jedinicu danas obično inverterskog tipa, što znači da prilagođava opterećenje prema aktivaciji unutrašnjih jedinica i potreba korisnika.
Toplotne pumpe mogu da zagrejavaju prostorije i preko radijatora, ali grejati se može i uz pomoć unutrašnjih jedinica koje mogu biti podne, zidne, kasetne, kanalne…
Toplotne pumpe su najefikasnije kada rade u niskotemperaturnom režimu, a to je 35 do 45 stepeni Celsijusa temperature vode. Ovo se najbolje postiže sa podnim grejanjem i „fan coil“ uređajima.
U kombinaciji sa dobrom izolacijom objekta, sistem toplotne pumpe čini priču savršenom. Sistem može da se nadogradi tako i da greje toplu vodu za kuhinju i kupatilo.
Jedna od najznačajnijih prednosti toplotnih pumpi je njihova izuzetna energetska efikasnost. Za svaku utrošenu jedinicu električne energije mogu proizvesti do četiri jedinice toplote.
Toplotne pumpe danas obično sadrže:
- Ekološki prihvatljiva rashladna sredstva za efikasan rad (poput R290).
- Poseduju tehnologije za smanjenje buke.
- Imaju nekoliko zona rada za optimizaciju udobnosti i uštedu energije.
- Sadrže metode protiv smrzavanja.
- Poseduju daljinski nadzor i upravljanje.
- Opremljeni su pametnim kontrolorima, senzorima i aplikacijama za lak rad.
Vrste toplotnih pumpi za grejanje
Najpopularnije vrste toplotnih pumpi:
- Toplotne pumpe vazduh-vazduh. Izvlače toplotu iz spoljašnjeg vazduha i prenose je unutar kuće preko kanala ili ventilatora.
- Toplotne pumpe vazduh-voda. Toplotu iz vazduha prenose u sistem grejanja na bazi vode, obično su to radijatori i podno grejanje.
- Toplotne pumpe zemlja-voda. Toplotu uzimaju iz zemlje koristeći ukopane cevi. To rade efikasno, ali zahtevaju značajan prostor za ugradnju.
- Toplotne pumpe voda-voda. Crpe toplotu iz površinskih i podzemnih voda, što najčešće zahteva kopanje bušotine.
- Hibridne toplotne pumpe. Kombinuju toplotnu pumpu sa tradicionalnim sistemom grejanja (kao što je kotao na gas ili ulje).
- Mini-split toplotne pumpe. Varijacija vazdušnih toplotnih pumpi, za koje nisu potrebni kanali, podno grejanje, unutrašnje jedinice ili radijatori.
Pumpe se dalje dele prema snazi, ali i nekim drugim karakteristikama, poput:
- Grejanje prostora
- Grejanje prostora i sanitarne vode
- Grejanje i hlađenje, sistem sa dve cevi
- Grejanje i hlađenje i grejanje sanitarne vode.
- Free cooling, pasivno hlađenje
Najčešće rešenje: toplotne pumpe za grejanje vazduh-voda
Funkcionišu na sledeći način:
- Apsorbovanje toplote iz vazduha, prilikom čega on prolazi kroz rashladno sredstvo u pumpi. Čak i kada je vazduh hladan, rashladno sredstvo upija toplotnu energiju. Kako vazduh prolazi preko izmenjivača toplote (isparivača), rashladno sredstvo akumulira toplotu iz vazduha i isparava, pretvarajući se u gas.
- Gas se prenosi u kompresor i on ga istiskuje, podižući njegovu temperaturu. Ovaj korak povećava nivo energije rashladnog sredstva, čineći ga toplijim.
- Zagrevanje vode dešava se kada sad već vruć gas usmerava u kondenzator, gde se meša sa vodom koju treba zagrejati. Kako rashladno sredstvo prenosi svoju toplotu na vodu, ono se hladi i ponovo kondenzuje u tečnost.
- Rashladno sredstvo, sada u tečnom obliku, prolazi kroz ekspanzioni ventil, koji spušta pritisak i temperaturu, omogućavajući mu da se vrati u izmenjivač i ponovo pokrene identičan ciklus.
Najveće prednosti ovih pumpi:
- Energetska efikasnost
- Ekološko i održivo zagrevanje
- Udobnost tokom cele godine
- Ušteda troškova
- Niska cena održavanja
Podno grejanje ili radijatori?
Kao primer prosečne kuće uzećemo objekat od 150 do 180 kvadrata, star dvadesetak godina, zidan blokovima, sa spoljnom izolacijom i standardnim (duplim) PVC prozorima. Dakle izolaciju ima, ali ništa ekstra u nju nije uloženo.
Toplotne pumpe najveću efikasnost iskazuju kada se ugrade uz podno grejanje, ako se želi priključiti na radijatore, a da bude jednako efikasna, to je moguće postići, no postoje pravila kako do toga doći. Najbitnije je da tačnu kvadraturu objekta uskladimo sa brojem rebara na radijatorima, odnosno, da povećamo njihov broj. Standard u Srbiji je 0,9 rebara po kvadratu, dakle za sobu od 10 kvadrata, radijator treba da ima 9 rebara.
Kada se poveća broj rebara, na minumum 1,2 rebra po kvadratu, dolazi se do iste efikasnosti kao da ste ugradili podno grejanje. Veća grejna površina omogućava da se prostorija zagreje sa nižom temperaturom vode.
Koliko zapravo štede toplotne pumpe za grejanje?
Kupovina i ugradnja pumpe, u zavisnosti od marke i cenovnika fimi koji ih ugrađuju, varira od četiri do nekih osam ili više hiljada evra. Tu mogu pomoći subvencije koje država Srbija daje za poboljšanje energetske efikasnosti. Tako da se ovaj čitav posao može uraditi i za upola manje para.
Pažnju obratite na koeficijent performansi (COP) toplotne pumpe. To je broj koji pokazuje odnos korisne toplotne snage toplotne pumpe, podeljen sa uloženom električnom energijom potrebnom za rad toplotne pumpe. Što je COP veći, to je veća njegova stopa izlazne toplote po jedinici ulazne električne snage.
Kada su i najniže temperature vazduha, dobre pumpe su u stanju da zagreju vodu u radijatorima do 55 stepeni Celzijusa, u sistemu podnog grejanja obično greju do 35 stepeni. No tokom zime, toplota vode se ne penje na više od 45 stepeni u radijatorima, a ako kuća ima barem minimalnu izolaciju i dovoljne površine grejnih tela, temperatura u njima bude kao i kod podnog grejanja, prosečno, nešto viša od 30 stepeni. To znači da pumpa ne rasipa dodatnu energiju na zagrejavanje vode i donosi maksimalne uštede. Ono što je takođe bitno, nema praznog hoda u grejanju kao kada se grejete na druga pomenuta goriva. Toplota je konstanta.
Decembarski i januarski računi u kući koju smo naveli i sa pumpom od 14 kilovata, bili bi od 7000 do 8000 dinara. Kada je jako hladan mesec, koriscnici tvrde da računi budu oko 15.000 dinara. Kakogod, i sa tako jednim „ekstremnim“ mesecom i ostalim u proseku, grejanje tokom čitave grejne sezone košta oko 50.000 dinara. To je opet najjeftiniji, ali i najelegantini način da zagrejete vaš dom, jer to činite pritiskom na jedno dugme.
Dodaci za toplotne pumpe o kojima svako razmišlja
Postoji nekoliko mogućih načina da se toplotna pumpa vazduh-voda koristi za zagrevanje vode za domaćinstvo, a to su najčešće:
- Korišćenje pregrejača
- Korišćenje indirektnog bojlera
- Korišćenje reverzne indirektne toplote vode
Druga dilema, prilikom ugradnje, bude da li kupiti i koristiti „buffer tank“ (međuspremnik) ili ne.
Većina toplotnih pumpi vazduh-voda je povezana na međuspremnik i tako toplota za odmrzavanje dolazi iz ovog rezervoara za skladištenje. On pomaže u upravljanju temperaturom, zapreminom i protokom vode u HVAC sistemima. Ovi rezervoari deluju kao tampon između izvora toplote i distributivnog sistema, obezbeđujući stabilno snabdevanje zagrejanom ili ohlađenom vodom. Posebno su korisni u sistemima sa promenljivim opterećenjem ili čestim ciklusom uključivanja/isključivanja, što mogu biti toplotne pumpe vazdušnog izvora.
Bufer rezervoari dolaze u različitim veličinama i konfiguracijama, ali njihova primarna svrha ostaje ista: da poboljšaju performanse sistema dodavanjem veće zapremine. Takođe, obezbeđujući dodatnu toplotnu masu, smanjuju habanje opreme i održavaju konstantne temperature u celom sistemu.
Pored ove primarne funkcije, ovi rezervoari tako mogu da obezbede hidrauličko razdvajanje i istovremeno čuvanje rezervne energije za zagrevanje vode za domaćinstvo.
Da li vam trebaju, zavisi pre svega od toga koje je minimalno vreme rada toplotne pumpe i kakvi su njeni „kratki ciklusi“.
Toplotne pumpe za grejanje idealne za nadogradnju pametnih sistema
Za razliku od nekadašnjih toplotnih pumpi sa standardnim motorima (on/off) koje su imale ekstremne temperaturne fluktuacije, današnje toplotne pumpe sa inverterima, samopodešavaju svoj rad obezbeđujući konzistentnu temperaturu bez obzira na to kako se spoljna temperatura menja. Inverterski pogon isporučuje tako količinu toplote koja je potrebna za postizanje željene temperature – ni više, ni manje.
Sa druge strane, tradicionalnim sistemima zagrevanja potrebno je mnogo vremena da dostignu željenu temperaturu, dok velike brzine rotacije sistema sa inverterom, omogućavaju brzo i efikasno zagrevanje, ali i hlađenje. Svaki put kada se kompresor uključi u standardnim uređajima, potrošnja energije pri pokretanju raste. Inverter toplotne pumpe koriste tako manje struje, izbegavajući skokove u potrošnji energije.
Toplotne pumpe su zbog toga idealne za nadogradnju sistema koji omogućavaju pre svega daljinsko grejanje i efikasniju kontrolu potrošnje. To uključuje pametne termostate, algoritme učenja, senzore i uređaje kojima se može pristupiti putem aplikacija za pametne telefone i računare obezbeđujući optimalno korišćenje energije na osnovu dnevnog rasporeda ukućana. Ovi sistemi se zapravo prilagođavaju vašem načinu života.
Toplotne pumpe nisu nova tehnologija, ali ih je napredak koji je poslednjih godina neverovatan, učinio efikasnijim i dostupnijim za širi spektar primena. Tipičan sistem toplotne pumpe može smanjiti emisiju ugljenika u domaćinstvu do 60 odsto, u zavisnosti od oslanjanja lokalne energetske mreže na obnovljive izvore energije. Za svaku utrošenu jedinicu električne energije, toplotna pumpa može da isporuči do četiri jedinice toplote, što ih čini efikasnim do 400 odsto. Za poređenje, čak i najefikasnije gasne peći rade sa oko 95 odsto efikasnosti.
Ulaganje u toplotne pume za grejanje može da se isplati za pet godina?
Toplotne pumpe su zasnovane na principima hlađenja koje je prvi demonstrirao zapravo škotski lekar i hemičar Vilijam Kalen još 1755 godine. On je razvio aparat za stvaranje vakuma iznad posude sa etrom uronjenom u vodu. Vakum je izazvao etar da proključa i pri tome apsorbuje toplotu iz vode da bi se stvorila mala količina leda. To je bio prvi frižider na svetu. Kasnije, za termodinamičke principe koji su u osnovi toplotne pumpe, zasluge se delimično daju i Lordu Kelvinu, a oko 1805. godine Oliver Evans upotrebio je kompresor uz pomoć koga se hemikalija pretvarala u paru, pa ponovo vraćala u tečno stanje.
Prošlo je dosta godina od tada i mi smo danas zapravo prva generacija ljudi kojoj se grejanje na toplotne pumpe isplati. Po trenutnim proračunima u našoj zemlji, verovatno već i nakon pet godina, ako bi računali da nam se struja u proseku tokom zimskih meseci barem prepolovi, kako to tvrde stručnjaci.
Koji sistem pumpi je bolji od kog, pitanje je bez odgovora. Da je jedan toliko bolji od drugog, verovatno bi već kao jedini opstao na tržištu. Parametri da li ćemo se opredeliti za jedno, drugo ili treće rešenje je konkretna situacija, ali i lokacija na kojoj se nalazimo, odnosno kakav je potencijal tu gde jesmo.
Ono što će svaki iskusni majstor posavetovati je da se kupuju uređaji proverenih proizvođača, koji su dobro poznati na tržištu. U našoj zemlji nema mnogo distributera ove opreme i kupovina neproverenih i manje poznatih proizvođača može dovesti do toga, da ako se nešto pokvari, delovi ne mogu tako lako da se nabave. Pre kupovine ovakvih sistema neophodno je da se dobro raspitate koja je pumpa najbolja za lokaciju na kojem se nalazi vaš dom, ali i kakvu podršku prodavci mogu da pruže i koja je cena delova, kako ova vrsta grejanja na kraju ne bi ispala dosta skuplja.