1800 m² površin ogrevanih s toplotno črpalko
Prekmurje je zaradi talne vode idealno območje za ogrevanje s toplotnimi črpalkami, tudi večjih obratov in poslovnih stavb ter seveda individualnih hiš. Vseeno si je težko predstavljati, kako je mogoče s toplotno črpalko ogrevati skoraj 1800 m² površine. Da je to mogoče, so dokazali v lani zgrajenem poslovno - proizvodnem objektu Živexa v Murski Soboti, ki jo ogrevajo le s toplotno črpalko Dimplex, prenos toplote pa poteka preko stropnih sevalnikov. Sistem ogrevanja je kot tak v Sloveniji pilotski, njegova prednost pa ni le v ogrevanju, ampak tudi v povsem brezplačnem hlajenju v vročih poletnih dneh.
Kurilnica brez dimnika
Poslovno stavbo v Murski Soboti smo si ogledali skupaj z izvajalcem vseh del, pooblaščenim monterjem Jožetom Ovčekom, Elektromehanika Ovček, Murska Sobota. Strojnica toplotne črpalke je pod stopnicami, vseeno pa je dovolj prostorna, da so mogoči občasni pregledi in vzdrževalni posegi. Sicer pa strojnica ne potrebuje nobenega zračenja, dimnikov in je predvsem popolnoma čista in v skladu z načeli o varovanju narave.
Sistem sestavlja šest osnovnih sestavnih delov: vrtine, iz katerih črpajo talno vodo, izmenjevalec toplote, toplotna črpalka in hranilnik vode, cevi za ogrevano vodo z redukcijskimi in mešalnimi ventili ter sevala.
Vrtina
Vodo črpajo iz dveh vrtin, rahlo ohlajeno pa spet vračajo skozi drugi dve. Vrtine so globoke okoli 12 metrov, talnica je na obrobju Murske Sobote že na globini 2,5 m, vode pa je dovolj, pravi naš sogovornik Jože Ovček: »
Zato v teh krajih uporaba toplotne črpalke s sistemom talna voda/voda racionalna in smiselna. Posamezno vrtino oblikuje cev premera 1,25 m, ki je v določenem delu perforirana. Vrtine morajo biti na zgornjem delu zatesnjene in zaprte, tako da ne prihajajo v stik z zrakom ali površinsko vodo, ki bi se lahko natekla pri jaških.«
Na dnu cevi je vgrajena potopna črpalka, ki zagotavlja pretok 10 m³/h vode do izmenjevalca toplote. Na vsaki črpalni cevi imajo po eno črpalko, zato je skupni pretok 20 m³/h. Potopna črpalka je namensko izdelana za oskrbovanje toplotne črpalke, izdelovalec je Grundfos, črpalka pa ima moč 0,75 kW.
Pred začetkom vrtanja mora izvajalec pri Agenciji Republike Slovenije za okolje (ARSO) najprej pridobiti dovoljenje za pridobivanje toplote iz talne vode. Po izdelavi vrtin izvajalec del opravi črpalne preizkuse ter na podlagi hidro-tehničnih poročil zaprosi za pridobivanje toplote iz talne vode, ki ga nato izda ARSO v imenu pristojnega ministrstva oziroma države.a
Ogrevanje in hlajenje prostorov s toplotno črpalko
V toplotnem izmenjevalcu talna voda ogreva hladilno sredstvo (talna voda se pri tem shladi za približno 3 ºC), ki potem potuje v toplotno črpalko. V toplotnem izmenjevalcu poteka poleti ohlajevanje ogrevalne oziroma v tem primeru hladilne vode, vendar o tem več v nadaljevanju. V konkretnem primeru vodita v toplotni izmenjevalec dve cevi iz vrtin, pred vstopom v izmenjevalec pa vodo zaradi preprečevanja morebitne zamašitve izmenjevalca dodatno očistijo v dveh filtrih, za vsak dotok posebej.
Za uspešno delovanje sistema je še kako pomembna tudi toplotna črpalka; v našem primeru je vgrajena toplotna črpalka proizvajalca Dimplex, ki ga v Sloveniji zastopa podjetje Gorenje Tiki, d.o.o., Ljubljana. Črpalka je dvostopenjska in ima dva kompresorja, ki se vklopita po potrebi. Kakovostna črpalka pa mora podpirati tudi racionalni sistem regulacije, ki je voden v odvisnosti od zunanje in seveda tudi notranje temperature. Bolj kot je zunaj hladno, toplejša so sevala, tako je temperatura seval pri približno – 5 do – 10 °C med 35 do 40 °C.
Grelno število
Temeljno grelno število pri toplotni črpalki dobimo, če vloženo elektriko množimo z energijo obnovljivega vira. Če npr. vložimo 1 kW električne energije in imamo grelno število 5, to pomeni, da štiri dele dobimo iz temperature vira, ki je v našem primeru talna voda. Tako v konkretnem primeru to pomeni, da je ob ogrevanju vode s toplotno črpalko pri temperaturi talne vode okoli 10 °C na temperaturo ogrevalne vode 35 °C, grelno število 5,5. V primeru da bi ogrevalno vodo ogrevali na 50 °C, bi grelno število padlo na 3,8. Zato je treba s sistemom doseči čim nižjo potrebno temperaturo vode za ogrevanje, tu pa so sevala tista, ki to omogočajo.
V stanovanjskih hišah se prenos temperature vrši preko talnega, stenskega in stropnega ogrevanja, v poslovno - proizvodnih prostorih pa je to nemogoče in rešitev so stropna sevala, ki izgledajo kot veliki ploščati radiatorji, obešeni pod strop. Poglejmo ob vsem tem še teoretično strokovno razlago grelnega števila, ki pravi: vrednost letnega grelnega števila je odvisna od vrste toplotne črpalke in vira okoliške toplote in v povprečju znaša 2,5 do 3 in tudi več. Grelno število je odvisno od temperature vira toplote, ki ga izkoriščamo, ter od temperature medija, s katerim ogrevamo objekt. Tem višja je temperatura vira toplote in tem nižja je temperatura ogrevalnega medija, tem višje je grelno število.
Elektronsko vodeno delovanje TČ
Delovanje toplotne črpalke je vodeno elektronsko, vse podatke pa lahko odčitate in tudi nastavljate na preglednem zunanjem zaslonu. Ob našem obisku smo lahko odčitali naslednje podatke: zunanja temperatura 7,7 °C, želena temperatura povratne vode v prvi zanki 36 °C, dejanska je 37,7 °C, želena temperatura druge ogrevalne zanke 36,2 °C, dejanska pa 36,8 °C. Preverite lahko tudi podatke o stopnji učinka toplotne črpalke, o sobni temperaturi, relativni vlagi (31 odstotkov) in temperaturi povratne vode v vrtino (6,2 °C). Pretok talne vode (vhodna temperatura med 9 in 10 °C) je 21 m³/h.
Hranilnik tople vode ima prostornino vsega 500 litrov, kajti vode ne segreva na zalogo. Ne smemo pozabiti še razdelilnih ventilov in obtočne črpalke, ki skrbijo za ogrevanje različnih ogrevalnih krogov glede na prostore.
Ogrevanje in hlajenje takorekoč zastonj
Funkcija sevalnikov je dvojna. Pozimi po njih kroži topla voda in ogrevajo prostore, poleti pa hladna, tako da z njimi prostore ohlajajo. Na tak način delujejo samo obtočne in potopne črpalke, talna voda pa ohlaja vodo, ki kroži v sevalnikih.
Temperatura podtalnice je poleti okoli 13 do 14 °C, sevala pa ohlajujejo z vodo, ki ima 18 do 19 °C. Vpliva na talno vodo s pregrevanjem, zahvaljujoč količini podtalnice, ni. Ob tem načinu pasivnega hlajenja imajo dodano še dinamično hlajenje. Na ta sistem so priklopljeni ventilatorski konvektorji, uporablja pa se jih kot vlažilce zraka v prostorih. Vsak prostor ima tako dva vlažilca, to pa je še posebej pomembno v prostorih, v katerih je višja vlaga (npr. v trgovini z rožami). Konvektor deluje podobno kot klima, s tem, da je vir hladna voda. V konvektor gre voda, pridobljena v izmenjevalniku, direktno brez mešanja s povratno vodo, kar pomeni, da je temperatura vode v konvektorju okoli 14 do 15 °C. Vlaga v prostoru na taki temperaturi kondenzira in potem se odvečno vodo normalno odvzema in odvaja v odtočne kanale. Kontrola sistema poteka z merilci vlage in temperature v prostoru.
Investicija
Seveda je treba ob odločitvi za investicijo v ogrevanje s toplotno črpalko primerjati tako vrednost investicije kot tudi kasnejših stroškov. Razmerje v porabi energije je pri toplotni črpalki 1 : 3,5 v primerjavi z nafto in 1: 3 v primerjavi z zemeljskim plinom. Investicija v konkretno kotlovnico je veljala okoli 30.000 evrov, v primeru, da bi se lastnik odločil za namestitev dobre oljne ali plinske peči, pa bi bila investicija za polovico manjša, ampak s to razliko, da peči ne omogočajo hlajenja in bi bilo treba namestiti dodatni vodni ali zračni hladilni agregat, tako da bi bila končna skupna vrednost investicije približno enaka. Letni stroški ogrevanja in hlajenja pa verjetno za okoli 6 do 7.000 evrov višji. In ob takšnih izračunih odločitev verjetno ni več vprašljiva.
Različni naravni viri
Glede na to, da tako hvalimo pridobljeno energijo iz podtalne vode, še nekaj primerjav z drugimi sistemi. Temeljne razlike so v grelnem številu. Pri podtalni vodi in temperaturi ogrevalne vode okoli 35 °C smo rekli, da doseže sistem grelno število med 5 do 5,2. Zemeljski talni kolektor (vkopane cevi približno 0,80 m globoko) bi v takih pogojih zagotavljal grelno število med 4,2 in 4,5, ti kolektorji pa za velike stavbe niso primerni, ker bi potrebovali preveliko površino tal. So pa zanimivi za individualne hiše, celo cenovno nekako najprimernejši, težava pri geosondah je namreč dokaj velika investicija v vrtine in sonde. Če bi se v omenjenem objektu v Murski Soboti odločili za sistem zrak/voda, bi potrebovali več in močnejše toplotne črpalke, poleg tega pa ne smemo pozabiti, da se grelno število spreminja s temperaturo zunanjega zraka in bi tako potrebovali dodatne vire toplote.
Pri zajemanju podtalnice pa toplotna črpalka poskrbi za vse. Za dovolj toplote v mrzlih dneh in tudi za hlajenje v poletnem času. In to za trikrat nižjo ceno.
Preprosta razlaga delovanja toplotne črpalke
Toplotna črpalka deluje po enakem principu kot hladilnik, le da toplota poteka v obratni smeri. V izmenjevalcu toplotne črpalke je okolju prijazno hladilo v tekočem stanju, ki prevzame toploto medija (npr. talne vode) iz okolja. Pri tem se hladilo upari, uparjeno hladilo pa kompresor vsesa in stisne. Zvišani tlak dvigne hladilu temperaturo. Tako nastala toplota se v kondenzatorju prenese na ogrevalni sistem. Na koncu se preko ekspanzijskega ventila tlak hladila spet zniža in krog se ponovno začne.
Uvoznik in generalni slovenski zastopnik za toplotne črpalke Dimplex je
Gorenje Tiki, d.o.o., Ljubljana.