Odabir izvora energije za dizalicu topline

Odabir izvora energije za vaš sustav grijanja ili hlađenja značajno utječe na njegovu učinkovitost, troškove instalacije i mjesečne troškove. Izbor energenta stoga je jedan od ključnih čimbenika pri odlučivanju o određenom načinu grijanja i hlađenja.

Što je uopće energent? Energent je izvor energije kojeg možemo koristiti za grijanje ili hlađenje zgrade. Energenti ( = izvori energije) mogu biti fosilna goriva, ali mogu biti i obnovljivi izvori kao npr. sunce, voda i zrak.

U ovom članku, Odabir izvora energije za dizalicu topline, pogledati ćemo moguće izvore energija dizalica topline i što svaka od njih zahtijeva da bi bila prikladna za upotrebu.

1.) KOJE IZVORE ENERGIJE KORISTE DIZALICE TOPLINE?
2.) IZVOR ENERGIJE: VANJSKI ZRAK
3.) IZVOR ENERGIJE: ZEMLJINA KORA
4.) IZVOR ENERGIJE: VODA
5.) TREBATE LI SPREMNIK VODE?

Koje izvore energije koriste dizalice topline ?

Dizalice topline rade automatski i automatski koriste odabrani izvor energije, pod uvjetom da su pravilno instalirane.

Obično mogu koristiti tri vrste izvora energije:

• zrak
• voda
• tlo odnosno energija zemljine kore

Najveću učinkovitost postižu dizalice topline koje koriste energiju zemljine kore ili podzemne vode, jer su ta dva izvora energije uvijek na raspolaganju i temperatura im je uvijek viša od 0°C. Dizalice topline koje koriste ova dva izvora energije nazivamo geotermalnim dizalicama topline.

Hrvatska leži na prilično povoljnom području za korištenje plitkih geotermalnih izvora energije, pa potražnja za takvim geotermalnim dizalicama topline raste. Korištenje geotermalnih izvora prilično je specifična, stoga ćemo je uskoro detaljnije obraditi.

Počnimo s izvorom energije koji nas uvijek okružuje – zrak.

Izvor energije: Vanjski zrak

Dizalice topline koje koriste zrak kao izvor energije i dalje dominiraju na tržištu.

Pri korištenju vanjskog zraka kao izvora energije za dizalicu topline za grijanje ili hlađenje zgrade, morate obratiti pažnju na slijedeće:

• Učinkovitost sustava
  Dizalice topline koje koriste zrak kao izvor energije za grijanje i hlađenje, obično su mnogo manje učinkovite. Pogotovo kada temperature padnu ispod nule ili kada u vrućim ljetnim danima porastu iznad 30°C.
  Takve dizalice topline tada troše puno dodatne energije za postizanje zahtjeva za grijanjem ili hlađenjem, što naravno povećava troškove.

• Buka
  Ako se dizalica topline sastoji od vanjske i unutarnje jedinice, morate paziti da ventilator ugrađen u vanjsku jedinicu ne izaziva buku koja smeta okolini.

Zbog velikih oscilacija temperature, zrak je u pojedinim godišnjim razdobljima neučinkovit izvor energije, pa se isplati provjeriti može li vaša dizalica topline koristiti energiju zemljine kore ili energiju podzemne vode.

Izvor energije: zemljina kora

Geotermalne dizalice topline koje koriste energiju zemljine kore (odabir izvora energije je tlo), izuzetno su učinkovite, jer je temperatura na odgovarajućoj dubini zemlje relativno konstantna tijekom cijele godine – između 10 i 13°C.

Energija iz zemljine kore može se dobiti vodoravnim ili okomitim sustavom. Pri tome, geotermalna dizalica topline uvijek koristi zatvoren sustav nositelja energije odnosno prijenosnog medija koji je obično voda ili rasolina.

Zatvoreni krug znači da medij koji prenosi toplinsku energiju zemlje, cirkulira u cijevima, odnosno u prijenosniku topline u zemlji i zatim natrag do dizalice topline na površini. Na svom putu u cijevima se zagrijava odnosno hladi na temperaturu tla, a zatim tu energiju prenosi na dizalicu topline (grijanje) ili prenosi od dizalice topline do tla (hlađenje). Proces grijanja ili hlađenja traje sve dok je zgradi potrebno grijanje ili hlađenje. Zbog učinkovitog grijanja/hlađenja transportnog medija, cijevi zemljanog kolektora moraju biti izrađene od materijala koji najbolje provodi toplinu.

Cijevi se u zemlju mogu položiti na dva načina:

Vodoravno ili horizontalno

Vodoravno postavljanje zemljanog kolektora u načelu je najisplativija opcija za kuće i zgrade koje oko sebe imaju na raspolaganju veću površinu zemljišta.

Prednost vodoravnog polaganja je u tome što za ugradnju nije potrebno duboko bušenje, jer su cijevi položene plitko, cca 1,2 – 1,6 metara ispod površine tla. Iako u tom pojasu zemlje nema konstantne temperature, oscilacije su još uvijek znatno manje nego temperaturne oscilacije vanjskog zraka.

Najčešći oblici polaganja su paralelni, gdje se petlje polažu jedna uz drugu na istoj dubini i dvoslojni, gdje su dvije cijevi položene na različitim dubinama jedna ispod druge. Cijevi su oblikovane u petlju na udaljenosti cca 0,7 m, jer se tako postiže dobra iskoristivost energije tla.

Vertikalno ili okomito

Vertikalno polaganje toplinskog kolektora pogodno je za gušće naseljena područja ili za veće zgrade, koje bi za odgovarajući vodoravni položaj zahtijevale preveliku površinu i s time značajno utjecale na okoliš.

Vertikalni kolektori postavljeni su u bušotine koje mogu biti duboke od 30 do 150 metara, ponegdje i dublje. Kolektori topline umetnuti u bušotine nazivaju se geosonde.

Geosonda je sastavljena iz dvije ili četiri cijevi u zajedničkom plaštu promjera između 10 i 16 cm. Pri dnu geosonde, dvije cijevi su povezane tako da tvore »U« petlju. Geosonda omogućuje rad geotermalne dizalice topline s relativno stabilnim temperaturnim uvjetima, što je važno za visoku energetsku učinkovitost sustava i dugi vijek trajanja.

Prostor između stjenke bušotine i svake geosonde ispunjen je s dobro provodljivim materijalom koji istovremeno fiksira geosondu i omogućuje bliski kontakt s okolnim tlom. Cirkuliranjem medija u petljama geosondi, dizalica topline učinkovito koristi toplinski potencijal zemlje (približno 10°C). Ta se temperatura može povećati do 65°C komprimiranjem i ekspanzijom radne tvari u krugu dizalice topline.

Izvor energije: voda

Voda, odnosno izvori vode vrlo su učinkoviti izvor energije koji koriste dizalice topline. Moguće je koristiti obližnje izvore površinskih voda, poput ribnjaka ili jezera (ako to zakonodavstvo dopušta) ili podzemnih voda, koje su zbog relativno konstantne temperature još učinkovitiji izvor.

Površinske vode

Ako površinski izvor vode želimo koristiti kao izvor energije, potrebno je uzeti u obzir količinu, odnosno protok i dubinu izvora, jer nisu svi izvori vode prikladni.

Da bi se spriječilo smrzavanje, preporučuje se upotreba zatvorenog sustava za dobivanje energije iz površinskih izvora, gdje su cijevi u obliku petlji položene najmanje 2,5 metra ispod razine vode. Time se izbjegava smrzavanje vode oko cijevi, što bi sprječavalo prijenos topline i rezultiralo neučinkovitim radom dizalice topline.

Podzemne vode

Podzemna voda izvrstan je izvor energije jer ima relativno konstantnu temperaturu, a istodobno je voda dobar transportni medij za zemljanu energiju.

Da bi se došlo do podzemne vode, potrebni su bunari, duboki oko 10 ili čak 100 metara. Točna dubina ovisi o geološkim uvjetima i razini podzemne vode.

Podzemna voda drugačiji je izvor energije od prethodno spomenutih, jer se koristi otvoreni sustav. To znači da se podzemna voda pumpa kroz cijev iz jedne bušotine, vodi se do dizalice topline gdje predaje toplinsku energiju, te se zatim vraća u podzemnu vodu preko druge bušotine.

Prije upotrebe podzemne vode potrebno je izvršiti mjerenja protoka i analizu podzemne vode, jer voda mora biti pogodna za takvo iskorištavanje.

Trebate li spremnik vode?

Kad je riječ o korištenju vode kao izvora energije za dizalicu topline, pogledajmo kada nam je potreban spremnik za vodu.

Spremnik vode omogućuje manji broj uključivanja kompresora i ravnomjerniju temperaturu vode za grijanje. Stoga se spremnik preporučuje, ali nije uvijek potreban.

Spremnik vode potreban nam je u sljedećim slučajevima:

• Kada koristite dizalicu topline zrak / voda, jer spremnik vode služi kao izvor topline za odmrzavanje isparivača po potrebi.
• Kada se podno grijanje kontrolira tako da svaka soba ima svoj vlastiti termostat spojen na glavni regulator i razdjelnike podnog grijanja. Bez spremnika vode, protok vode u sustavu može biti prenizak, što ometa ili čak sprječava rad dizalice topline.
• Kada se radijatorski sustavi reguliraju miješajućim ventilima, jer želimo kontrolirati opskrbu toplinom pojedinog dijela zgrade. I u ovom slučaju protok vode može biti prenizak.
• Kada je dizalica topline instalirana izvan zgrade i sadrži sve vitalne komponente, tzv. monoblok verzija dizalice topline. Ako dizalica topline nije frekvencijski regulirana, spremnik za vodu unutar zgrade je obavezan.
• Kada je dizalica topline spojena na sustav u kombinaciji s kotlom na kruta goriva ili solarnim kolektorima. U tom slučaju, toplina iz svih izvora treba se kombinirati u spremniku, a dizalica topline treba kontrolirati temperaturu vode u spremniku. Ako drugi izvori ne pružaju dovoljno topline u spremniku, dizalica topline uključuje se za dogrijavanje vode, jer inače ne radi.

Nadamo se da vam je članak Odabir izvora energije pomogao da razumijete pojedine izvore energije koje mogu koristiti dizalice topline i da odabrani izvor energije koristite što učinkovitije. U sljedećem i posljednjem članku serije o dizalicama topline i geotermalnoj energiji detaljnije ćemo razmotriti dizalicu topline za sanitarnu vodu.