S toplotno črpalko lahko neposredno izkoristite geotermalno energijo ali energijo v podtalnici in zraku. V prihodnosti bi lahko toplotna črpalka popolnoma nadomestila običajno ogrevanje. Kako pa deluje tehnologija toplotne črpalke? Razložimo.
Toplotne črpalke dejansko delujejo kot obrnjen hladilnik: medtem ko hladilnik toploto odvaja od notranjosti navzven, toplotna črpalka črpa energijo iz zraka, tal ali vode, jo pripelje do uporabne ravni energije in jo dovaja v ogrevalni krog.
Pri ogrevalnih sistemih s toplotno črpalko 75 odstotkov energije prihaja iz okolja. Samo pogon potrebuje električno energijo. Zahvaljujoč brezplačni okoljski toploti in nizki porabi energije se toplotne črpalke povrnejo že po nekaj letih. Poleg tega ima toplotna črpalka zelo pozitivno ekološko oceno zaradi velikega deleža obnovljive okoljske toplote.
Učinkovitost toplotnih črpalk
Dobrih 75 odstotkov porabljene energije prihaja iz okolice, medtem ko preostala četrtina pogonske energije črpa toplotno črpalko iz električnega omrežja. Koliko električne energije dejansko potrebuje, je odvisno od razlike med temperaturo vira toplote ter ogrevalno in servisno vodo. Manjša je razlika, bolj učinkovita je črpalka. Še posebej dobro deluje v kombinaciji s sistemi površinskega ogrevanja, ki delujejo pri nizki temperaturi.
Letni faktor učinkovitosti (JAZ) je odločilen za učinkovitost toplotne črpalke. Označuje razmerje med zagotovljeno toploto in količino porabljene električne energije. Da bi se višji stroški nabave toplotnih črpalk v primerjavi s kondenzacijskimi kotli sploh obrestovali, bi moral biti JAZ toplotne črpalke večji od 2,6. Čim večje je število, tem bolje: črpalke z JAZ 3,5 so ekološko učinkovite. To pomeni, da ena kilovatna ura (kWh) električne energije in 2,5 kWh okoljske toplote proizvede 3,5 kWh toplote za ogrevanje in sanitarno vodo. Letne številke uspešnosti med 2,3 in 3,9 so realne. Pri namestitvi toplotne črpalke naj bo nameščen merilnik toplote, da boste lahko sami izračunali letni faktor učinkovitosti. Monovalentne toplotne črpalke oskrbujejo samo vaš-Best-Home.net.Če obstaja drugi generator toplote ali električna grelna palica, ki podpira črpalko med porokami, govorimo o dvovalentnih sistemih.
Kraj uporabe vpliva na vrsto toplotne črpalke
Toplotna črpalka lahko absorbira energijo iz zemlje, zraka in vode. V primeru shrambe ledu se vsi trije viri toplote celo uporabljajo za proizvodnjo energije.
Toplotna črpalka zrak-voda je najcenejša v primerjavi z drugimi toplotnimi črpalkami, ponuja pa tudi druge prednosti: Lahko jo hitro namestite, zahteva malo prostora in jo lahko kadar koli vgradite brez uradne odobritve.
Toplotna črpalka za slanico in vodo deluje zelo učinkovito zahvaljujoč visokim izhodnim temperaturam, ki se nenehno porazdeljujejo skozi celo leto in ustvarjajo večje zneske financiranja. Tu lahko energijo dobimo na dva načina - z geotermalnimi sondami ali geotermalnimi kolektorji. Proizvodnja energije s pomočjo sond ima prednost pred kolektorji, ker ne potrebujejo veliko prostora in se poleti lahko uporabljajo za hlajenje. Geotermalni kolektorji pa so položeni pod površinsko plast, skoraj tako kot talno gretje, in zato zahtevajo več prostora. Tu so idealne hiše z vrtom. Nekaj več prostora je treba predvideti tudi za shrambo ledu, saj jo sestavlja cisterna približno štiri metre pod gladino. Prednost trgovine z ledom je, da tudi zmrznjena voda še vedno daje energijo.
Pri ogrevalnih sistemih s toplotno črpalko 75 odstotkov energije prihaja iz okolja.
Energija iz ledu
Grelec za shranjevanje ledu lahko črpa brezplačno energijo iz zemlje, zraka in vode. Najpomembnejša pa je ledena banka. Za montažo ni potrebno dovoljenje. Ledeni breg je sestavljen iz betonske cisterne, napolnjene z vodo, ki je zakopana v zemljo. V cisterni so velike spirale iz cevi. Postavljeni so tako, da lahko voda zmrzne od znotraj navzven in so razdeljeni na ekstrakcijski izmenjevalnik toplote in regeneracijski izmenjevalnik toplote. Ekstrakcijski izmenjevalniki toplote črpajo energijo iz vode in jo usmerjajo v toplotno črpalko. Tu se energija stisne in nato dovede v ogrevalni krog. Zaradi energije, ki jo odda voda, ta postopoma zmrzne. Zdaj pridejo v poštev regeneracijski izmenjevalniki toplote. Cisterno spet oskrbijo s toploto in voda se spet odtali.Cisterna uporablja tudi druge funkcije za hitrejše odtajanje: uporablja toploto okoliške zemlje. Ko se voda v cisterni spet utekočini, se lahko celoten postopek začne znova.
Posebnost ledene zaloge ni le v ponavljanju absorpcije in izhodne energije, temveč v uporabi tako imenovane kristalizacijske energije. Ko se spremeni agregatno stanje - tekoča voda v led - se sprosti toliko energije, kolikor je potrebno, da se en liter vode segreje na 80 stopinj Celzija.
Geotermalna energija z geotermalnimi sondami
Verjetno največja prednost geotermalnih sond je njihov zelo majhen odtis. Premer sonde je komaj večji od premera CD-ja. Načrtovati morate le nekaj prostora za vrtanje, saj se velika vrtalna vozila za energijo vrtajo deset metrov globoko. Ko je energija najdena, se dvojne U-cevi iz umetne snovi vstavijo v luknje za vrtanje in zaprejo s posebnim betonom. S pomočjo obtočne črpalke v teh ceveh kroži tekočina, odporna proti zmrzali, imenovana slanica. Slanica absorbira energijo, shranjeno v zemlji, in jo prenese v geotermalno črpalko. Stanje agregacije se s pomočjo uparjalnika spremeni v plinasto. Skozi postopek stiskanja se plin stisne tako dolgo, doklerdokler ne doseže temperature, potrebne za delovanje ogrevalnega sistema. Zdaj se plin spet utekočini in se spusti v ogrevalni krog. Sonda v povprečju oddaja 30 do 50 vatov na meter globine.
Stroški razvoja: okoli 7000 evrov
toplotne črpalke: v povprečju 8000
evrov stroški električne energije na leto: 400 evrov
JAZ: 3,82
Geotermalna energija preko geotermalnih kolektorjev
Geotermalni kolektorji so dober nadomestek za geotermalne sonde, saj ne potrebujejo uradne odobritve. So tudi trpežne in jih je mogoče kombinirati s sončno toplotno energijo. Geotermalni kolektorji so ploski sistemi za izkoriščanje geotermalne energije, ki so položeni pod zemljo na globini enega do dveh metrov - odvisno od regije in linije zmrzali. Obstajajo spiralni kolektorji, površinski kolektorji, kolektorji jarkov in geotermalne košare. Sestavljeni so iz plastičnih cevi, debelih od dva do štiri centimetre, odvisno od narave tal, globine polaganja in potrebe po ogrevanju. Slanica kroži tudi v geotermalnih kolektorjih, ki absorbirajo energijo iz zemlje in jo prenesejo na toplotno črpalko za stiskanje. Geotermalni kolektor oddaja med deset in 25 vatov na kvadratni meter.
Stroški razvoja: približno 3000 evrov (za samostojna zemeljska dela)
Toplotna črpalka: v povprečju 8.000 evrov
stroškov električne energije na leto: 450 evrov
JAZ: 3.82
Energija iz vode
Podtalnica ima vse leto temperaturo deset stopinj Celzija z globine deset metrov in jo je zato mogoče uporabiti kot vir energije za toplotno črpalko. Žal tega vira energije ni mogoče uporabiti povsod, saj podtalnica ni vedno na voljo v ustrezni kakovosti - preveč železa ali mangana - in v izobilju. Informacije o tem lahko dobite pri pristojnem vodnem organu, dobavitelju električne energije ali z analizo vode. Za delovanje toplotne črpalke sta potrebna dva vodnjaka. Tako imenovani dovodni vodnjak, ki vodi vodo navzgor, in absorpcijski vodnjak, ki vodo spet pripelje nazaj. Te vodnjake je treba izkopati na razdalji deset metrov in naj bodo po navedbah pristojnih na isti globini.Toplotna črpalka, ki jo upravlja vodnjak, z deset kubičnimi metri vode prinaša deset kilovatov električne energije.
Stroški razvoja: približno 5000 evrov
toplotna črpalka: približno 8000 evrov
stroški električne energije na leto: 360 evrov
letni faktor učinkovitosti (JAZ): 4,25
Energija iz zraka
Dobra stvar zraka je, da je vedno tam in brezplačen. Stroški nabave toplotne črpalke zrak-voda so nizki in dovoljenje ni potrebno. Izkoristek energije je nižji kot pri alternativah. Če želite ustvariti deset kilovatov električne energije, potrebujete 4.000 kubičnih metrov zraka na uro. S toplotno črpalko zrak-voda lahko poleti hladite hišo. Vendar pa potrebujete drugi ogrevalni sistem, ki bo zagotavljal oskrbo s toploto, tudi če je zunanja temperatura nizka. Med delovanjem ventilator vsesa zrak iz okolice in ga posreduje v uparjalnik. Tu se stisne, dokler ni dosežena potrebna temperatura za ogrevanje ali ogrevanje vode.
Stroški razvoja: okoli 250 evrov,
toplotna črpalka: v povprečju 10.000 evrov
Stroški električne energije na leto: 600 evrov
JAZ: 3,32
Podtalnica ima vse leto temperaturo deset stopinj Celzija iz globine desetih metrov.
"Vroč zrak" je tuja beseda
Med vsemi toplotnimi črpalkami so najcenejše toplotne črpalke z virom zraka. Naprave so tehnično zrele, enostavne za namestitev, zato postajajo zanimive za vse več lastnikov domov. Zračne toplotne črpalke postajajo vse bolj priljubljene kot ogrevalni sistemi in za pripravo tople vode v enodružinskih domovih. In to tako pri gradnji novih domov kot pri modernizaciji ogrevalnih sistemov. Zračna toplotna črpalka je zdaj najbolje prodajan sistem toplotnih črpalk v Nemčiji. Toda v čem je skrivnost uspeha toplotnih črpalk z virom zraka? Kaj lahko storijo te naprave? Kaj stanejo In kakšne napotke imajo lastniki stanovanj pri nakupu toplotne črpalke z virom zraka? Tem temeljnim vprašanjem želimo slediti spodaj.
Potencial toplotnih črpalk z virom zraka
Zračne toplotne črpalke so na voljo v različnih izvedbah. V tako imenovani monoblok konstrukciji lahko naprave postavite bodisi zunaj na vrtu bodisi znotraj v kleti v kotu hiše. Obstajajo lahko tudi zračne toplotne črpalke v deljeni izvedbi (split toplotne črpalke), pri katerih je del naprave v kleti ali pomožni sobi, drugi del pa na prostem, običajno neposredno na steni hiše. Te naprave so precej cenejše od monoblokov, kar lahko razloži njihovo veliko priljubljenost in močno rast v nedavni preteklosti.
Tretjič, toplotne črpalke za gospodinjsko vodo spadajo v kategorijo zračnih toplotnih črpalk. Teh naprav pa ni mogoče uporabiti za pravilno ogrevanje, ogrevajo samo vodo za kuhinjo in kopalnico. Tradicionalno centralno ogrevanje, kot sta plin ali olje, se še naprej uporablja za ogrevanje. Neuporabljena odpadna toplota iz teh kotlov in drugih električnih gospodinjskih aparatov, kot so pralni stroji ali zamrzovalniki, zajema gospodinjska vodna toplotna črpalka skozi izpušni zrak in tako segreva pitno vodo. Poišče svoje mesto v kotlovnici ali pomožni sobi in je praktičen primer, kako lahko povečamo energetsko učinkovitost v domu.
Vsem trem napravam je skupno, da iz zunanjega zraka odvajajo toploto in jo spuščajo v vodo, ki se hrani v rezervoarju za pitno vodo, v rezervoarju ali v kombiniranem rezervoarju za ogrevanje in pitno vodo. Monoblok in deljene enote odvajajo toploto iz zunanjega zraka, enote za gospodinjsko vodo pa toploto iz zraka v prostoru. Zato zračne toplotne črpalke strogo gledano imenujemo toplotne črpalke zrak / voda (vir toplote / medij za prenos toplote). Obstajajo tudi toplotne črpalke zrak-zrak, ki oddajajo energijo, ki jo vsebuje zunanji zrak, neposredno v zrak v prostoru. Te naprave se uporabljajo v nizkoenergijskih in pasivnih hišah, vendar še niso vključene v statistiko Zveznega združenja.
Ogrevalna moč zračnih toplotnih črpalk
Če zračna toplotna črpalka črpa toploto iz zunanjega zraka za ogrevanje, se postavi vprašanje, kako lahko ledeno hladen zrak uporabimo za ogrevanje pri minus temperaturah. To je posledica dejstva, da s fizičnega vidika ne obstaja "mraz", temveč samo temperaturne razlike, ki temeljijo na absolutni ničli (-273,15 ° C / 0 Kelvinov). Z zračno toplotno črpalko s pomočjo energije iz zunanjega zraka hlapi hladilno sredstvo s temperaturo vrelišča pod -10 ° C. Zato celo minus temperature zadostujejo, da to hladilno sredstvo izhlapi in ga pozimi ogrevamo z zračno toplotno črpalko. Če zunanja temperatura pade pod vrelišče, se vklopi električni grelni element.
Nato plinasto hladilno sredstvo stisnemo s kompresorjem in dovedemo do višje temperature (črpamo). Za to je potrebna elektrika, ki bo imela v nadaljevanju osrednjo vlogo. Pridobljena toplota se preko toplotnega izmenjevalnika prenese v vodo. Plin se spet utekočini, sprosti in cikel se začne znova.
S tem tehničnim načelom zračne toplotne črpalke dosežejo toplotno moč do 20kW (največ do približno 50kW) in temperature dovoda do okoli 60 ° C, kar zadostuje za enodružinsko hišo. Praviloma pravijo, da mora zračna toplotna črpalka za en kW krožiti okoli 400 kubičnih metrov zraka na uro. Izhodna toplota zračne toplotne črpalke je odvisna od tega, kako hladen je vir toplote (zunanji zrak) in kako topel mora biti medij za prenos toplote (voda za ogrevanje, kuhinjo in kopalnico). Tu nastopi omenjeni tok. Večja kot je ta temperaturna razlika (hod), več električne energije porabi kompresor zračne toplotne črpalke, da stisne toploto, pridobljeno iz okolja, na želeno temperaturo.Izhodna moč ogrevanja zračnih toplotnih črpalk je zato določena v skladu z EN 14511 v razmerju med temperaturo zraka 2 ° C in temperaturo dovoda 35 ° C.
Tako imenovana vrednost COP (koeficient učinkovitosti) prikazuje, koliko električne energije porabi enota toplotne črpalke. Za lastnike stanovanj je to zelo dobra primerjalna vrednost za delovanje različnih naprav in proizvajalcev. Pri proizvajalcih in napravah znaša približno med 3,0 in 4,4, določeno pa je tudi v temperaturnem razmerju med temperaturo zraka od 2 ° C do temperature dovoda 35 ° C. Višja kot je vrednost COP, učinkovitejša je zračna toplotna črpalka. Vrednost COP 3,7 z izhodno toploto 9,5 kW pomeni, da ima toplotna črpalka za vir zraka 1 del električne energije (2,56 kW) in 2,7 dela okoljske energije (6,94 kW) 3,7 dela izhodne toplote (9, 50kW).
Vrednost COP se izmeri v laboratorijskih pogojih in odraža samo delovanje enote toplotne črpalke. V praksi toplotne črpalke z virom zraka dosegajo nekoliko nižje vrednosti. Dejanska učinkovitost pri vsakodnevnem delovanju je zato navedena kot letni faktor učinkovitosti (JAZ). Dolgoročni preizkus podjetja Fraunhofer ISE je pokazal, da zračne toplotne črpalke dosežejo JAZ 2,9 v novih stavbah in JAZ 2,6 v obstoječih stavbah.
Za lastnike stanovanj ta številčna igra predstavlja izziv, da je temperatura dovoda v hiši čim nižja. Varčevanje z energijo omogoča na primer uporabo nizkotemperaturnih radiatorjev, talnega gretja ali radiatorjev velike površine ter dobro toplotno izolacijo hiše.
Lastniki stanovanj lahko nekoliko ublažijo stroške nakupa toplotne črpalke z virom zraka s financiranjem Zveznega urada za gospodarstvo in nadzor izvoza (BAFA).
Stroški toplotnih črpalk za vir zraka
Razpon cen zračnih toplotnih črpalk je izjemen, odvisno od zasnove in ogrevalne zmogljivosti naprave ter od načina postavitve naprave na gradbišče. Za vašo prvo usmeritev smo iz trenutnih cenikov sestavili cene naprav dveh največjih nemških proizvajalcev toplotnih črpalk z virom zraka.
- Toplotne črpalke za gospodinjsko vodo: 2.500 - 3.100 evrov
- Razdeljene toplotne črpalke od 3kW do 13kW: 4.000 - 9.000 EUR
- Toplotne črpalke zrak / voda za notranjo
montažo : - do 12kW: 8.500 € - 11.000 €
- 12kW do 18kW: 12.000 € - 16.000 € - Toplotne črpalke zrak / voda za zunanjo
vgradnjo : - do 10kW: 7.000 € do 11.000 €
- celoten paket do 10kW, vključno s toplo vodo in hranilnikom: 12.000
€ - 16.000 € - - 10 do 18kW: 12.000 € - 25.000 €
Končno zavezujočo ponudbo, vključno s stroški namestitve in vso dodatno opremo, lahko predloži samo specializirano podjetje po pregledu na kraju samem, za hitro primerjavo pa lahko uporabite tudi naslednje kalkulatorje toplotnih črpalk. Tako na primer samo cevovodi za hladilno sredstvo za deljene toplotne črpalke stanejo približno 500 evrov na 25 metrov. Lastniki stanovanj lahko od lokalnega osnovnega dobavitelja sklenejo posebne tarife za električno energijo.
Kalkulator toplotne črpalke
Subvencije za zračno toplotno črpalko
Lastniki stanovanj lahko nekoliko ublažijo stroške nakupa toplotne črpalke z virom zraka s financiranjem Zveznega urada za gospodarstvo in nadzor izvoza (BAFA). Osnovna dotacija znaša najmanj 1500 evrov. Od 1. januarja 2018 je treba za financiranje zaprositi pred izvajanjem ukrepa in ne pozneje. Predpogoj pa je, da se zračna toplotna črpalka uporablja za ogrevanje in pripravo tople vode, ne samo za pripravo vode. Iz financiranja so izključene tudi toplotne črpalke zrak / zrak. BAFA je na svoji spletni strani sestavil seznam vseh toplotnih črpalk za vir zraka, upravičenih do financiranja.
Zvezna vlada subvencionira namestitev učinkovitih toplotnih črpalk. Za sisteme v novogradnjah dobi gradbenik deset evrov za vsak ogrevan kvadratni meter bivalne površine do zgornje meje 2.000 evrov. Za predelavo starih ogrevalnih sistemov v toplotne črpalke je na kvadratni meter bivalne površine odštetih celo 20 evrov, največ 3000 evrov.
Homologacijski pečat za toplotne črpalke z virom zraka
Kot zadnji namig bi se morali gradbeniki držati dveh homologacijskih pečatov, če jih zanima toplotna črpalka z zračnim virom: EHPA pečat odobritve evropskega združenja toplotnih črpalk opredeljuje enotne standarde kakovosti za proizvajalce toplotnih črpalk. Certifikat EUCERT istega združenja identificira monterje toplotnih črpalk, ki jih je certificiral EU.