SPLOŠNO O TOPLOTNIH ČRPALKAH

Toplotna črpalka je naprava, ki črpa toploto iz nižjetemperaturnega okolja (površinska voda, tla, podzemna voda, kamnine) v višjetemperaturno okolje (centralno ogrevanje). Za svoje delovanje potrebuje električno energijo. Nižjetemperaturni primarni vir toplote, vpet na uparjalnik toplotne črpalke, imenujemo geotermalna toplotna črpalka. Geotermalne toplotne črpalke izkoriščajo dejstvo, da Zemlja (pod površjem) pri relativno stalni temperaturi vse leto ostaja med zimo toplejša kot zrak nad njo in med poletjem hladnejša – podobno kot v kraški jami. Pozimi se shranjena toplota iz tal ali podzemne vode prenaša v zgradbo, poleti pa iz zgradbe nazaj v podzemlje. Z drugimi besedami, pozimi tla delujejo kot vir toplote, poleti pa kot njen ponor.

Toplotne črpalke prenašajo toploto s kroženjem hladilnega sredstva skozi kompresijsko-ekspanzijski cikel:

1.   V toplotnem izmenjevalcu (uparjalniku) hladno sredstvo kroži pri zelo nizki temperaturi. Ko začne hladilno sredstvo pri toplotni izmenjavi s primarnim fluidom izparevati, absorbira velike količine latentne izparilne toplote.

2.   Hladilno sredstvo pri višji temperaturi v obliki pare potuje skozi kompresor, ki ga poganja električna energija. Pri stiskanju plina temperatura narašča. Stisnjen plin, ki pride iz kompresorja, ima zato zelo visoko temperaturo.

3.   Tako ogreto hladilno sredstvo potuje skozi drug toplotni izmenjevalec (kondenzator), kjer se toplota odda v krogotok centralnega ogrevanja. Para začne kondenzirati nazaj v tekočino in s tem oddaja še več latentne toplote. Po prehodu kondenzatorja je hladilno sredstvo še vedno pod tlakom.

4.   Hladilno sredstvo konča cikel s prehodom skozi ekspanzijski ventil, pri čemer se temperatura hladilnega sistema zniža.

Hladilno sredstvo v toplotni črpalki mora biti (1) termično obstojno, (2) imeti mora primerno specifično toplotno kapaciteto in (3) izparilnost, ki ustreza delovni temperaturi in tlaku toplotne črpalke, ter (4) mora biti okolju neškodljivo.

 

Sistem delovanja toplotne črpalke (http://www.heatpumpcentre.org/)

 

Sistem toplotne črpalke z izkoriščanjem podzemne vode

(foto: Siemens: Siemens Wärmepumpen-Wolfram Pistohl: Handbuch der Gebäudetechnik)

 

Sistem toplotne črpalke z geosondo (geotermalna toplotna vrtina)

 

Viri:                      

• http://www.heatpumpcentre.org/
• http://zakonodaja.gov.si
• http://www.bwp.at/
• http://www1.eere.energy.gov/geothermal/heatpumps.html
• http://www.gtssnc.com/pvc_04-05GB.asp
• http://www.heliotherm.com/en/

 

POCENI EKOLOŠKO OGREVANJE

Slovenija razpolaga s skromnimi lastnimi energetskimi viri (premog, hidroenergija, nuklearna energija, biomasa), s katerimi zadovolji približno 45 odstotkov svojih potreb. Preostalo nadomešča z uvozom (zemeljski plin, tekoča goriva, del trdnih goriv). 

Viri primarne energije v Sloveniji so:

• surova nafta (35,2 %),
• nuklearna energija (21,6 %),
• trdna goriva (20,5 %),
• zemeljski plin (13,2 %),
• hidroenergija (5 %),
• les (4,1 %),
• obnovljivi viri (0,3 %).

81,6 odstotka slovenske primarne energije proizvedemo iz nuklearne energije (44,2 %) in premoga (37,4 %), hidroenergija, biomasa in preostali viri prispevajo 18,6 odstotka. Iz navedenega je razvidno, da so v Sloveniji obnovljivi viri še v začetni fazi razvoja in so velik razvojni potencial (Žerdin, 2008).