Voda, ki jo ogrejemo v toplotnem hranilniku, s pomočjo toplotne črpalke, pomeni zaradi prihranka primarne energije, smiselno alternativo za ogrevanje s fosilnimi gorivi, oziroma z električno energijo. Še posebej, če deluje naprava skozi celo leto.
Prihranek denarja, v primerjavi z drugimi sistemi za pripravo tople vode, so pri sedanjih energijskih prihrankih in na podlagi relativno visokih nabavnih cenah, še vedno komaj dosegljivi.
Uporaba
Najpogosteje se za pripravo tople vode, v eno ali več družinskih hišah, uporabi toplotna črpalka, ki jo enostavno vgradimo v kletni prostor in kjer vodo segrejemo na 50 do 55 oC. Vgradnja toplotne črpalke je smiselna predvsem takrat, ko obstaja možnost, da lahko istočasno ogrevamo toplo vodo in hladimo razne prostore, kot so na primer, gostinski prostori, restavracije ali razni laboratoriji, s hladilnimi prostori.
Vgradnja
Na trgu so dobavljive toplotne črpalke za ogrevanje sanitarne tople vode, ki se razlikujejo po izdelavi in načinu vgradnje:
Toplotna črpalka z ločenim toplotnim hranilnikom:
Prostorsko ločena naprava ali Split izvedba je priporočljiva za vgradnjo predvsem takrat, ko želimo na primer istočasno ogrevati vodo in hladiti razne prostore. Na sliki št. 1 je prikazana toplotna črpalka z ločenim toplotnim hranilnikom.
Kompaktna toplotna črpalka, kjer sta toplotni hranilnik in toplotna črpalka v enem kosu:
Kadar je toplotna črpalka vgrajena direktno nad toplotni hranilnik vode ali na bočno stran hranilnika tople vode, govorimo o kompaktni toplotni črpalki. Pri takšnih toplotnih črpalkah je kondenzator, oziroma toplotni menjalnik toplotne črpalke vgrajen direktno nad hranilnikom vode, oziroma na bočno stran toplotnega hranilna vode. Pri takšnih toplotnih črpalkah je potrebno veliko pozornost posvečati varnostnim zahtevam, ki so predpisane za uporabo sanitarne pitne vode. Na sliki št. 2 je prikazana kompaktna toplotna črpalka.
Toplotna črpalka za bivalentni sistem, kjer lahko hranilnik za toplo vodo dodatno ogrevamo s pomočjo električnega grelca ali v zimskem obdobju hranilnik tople vode ogrevamo s pomočjo ogrevalnega kotla. Na sliki št. 3 je prikazan bivalentni sistem za ogrevanje.
Vgradne zahteve
Za običajno postavitev toplotne črpalke v kletni prostor (kurilnico ali skladiščni prostor) je zahtevano zadostno prezračevanje prostora. Toplotna črpalka za svoje delovanje zajema zrak iz prostora, kjer je postavljena. Prostor, kjer je toplotna črpalka nameščena se ob delovanju toplotne črpalke močno hladi, zato je potrebno poskrbeti za dobro toplotno zaščito proti sosednjim prostorom. S tem preprečimo, oziroma zmanjšamo, velik odvzem toplote ogrevanim prostorom.
Zaradi velike količine kondenza, ki se ustvarja ob delovanju toplotne črpalke in raztezka vode, se mora v prostor, kjer je nameščena toplotna črpalka, obvezno vgraditi talni odtok. Priporočljiva je tudi protihrupna zaščita proti sosednjim prostorom. Na sliki 4 je prikazan način ogrevanja tople vode s toplotno črpalko, ki je postavljena v kurilnico.
Dimenzije
Povprečna mera in velikost toplotne črpalke je odvisna od vrste izdelave in velikosti hranilnika za toplo vodo. V preglednici št. 1 in na sliki št. 5 so prikazane samo povprečne mere različnih proizvajalcev toplotnih črpalk.
Preglednica št. 1: Povprečne mere toplotne črpalke za pripravo tople vode (k sliki št. 5).
| Velikost zbiralnika v l | 200 | 300 | 400 |
| Moč el. toka W
Srednja grelna moč W |
350
1050 |
450 1400 |
550 1850 |
|
Električno dodatno ogrevanje v W |
1500 | 2000 | 2500 |
| Širina š (premer) mm
Globina g mm Višina v mm |
650 600 1550 |
650 650 1800 |
700 650 2000 |
Pogoji za delovanje
Temperatura prostora: Kadar je toplotna črpalka nameščena v kotlovnici ali v kakšnem drugem prostoru zgradbe, je, za nemoteno delovanje, potrebna minimalna temperatura prostora med 8 do 10 oC.
Kadar so v prostoru nižje temperature, je potrebno zagotoviti avtomatsko dogrevanje tople vode s pomočjo vgrajenega električnega grelca ali s kotlom za centralno ogrevanje. Običajno pa lahko s toplotno črpalko samostojno ogrevamo toplo vodo skozi celo leto.
Električni priključek: Potrebna električna moč za delovanje toplotne črpalke, za enodružinsko hišo, znaša okoli 300 do 600 W oziroma 1500 do 2000 W grelne moči, to pomeni, skupaj okoli 2000 do 3000 W. Tako lahko, po pravilu, toplotno črpalko priključimo v normalno električno vtičnico.
Vodni priključek: Priključek za toplo in hladno vodo, kakor tudi varnostno napravo, izvedemo enako, kot za vse podobne hranilnike za toplo vodo.
Dimenzioniranje toplotne črpalke za stanovanjsko hišo
Za dimenzioniranje toplotne črpalke je v prvi vrsti odvisna cena in potrebna velikost naprave, kar pomeni, da ni dobro, če napravo predimenzioniramo. Najbolje je izbrati pravo velikost, kot je potrebna. Tako preprečimo prepogosto in nepotrebno vklapljanje, oziroma izklapljanje, toplotne črpalke.Za enodružinsko hišo je najprimernejša velikost toplotne črpalke s toplotnim hranilnikom med 200 do 400 litrov. Za večje potrebe, na primer za obrtne dejavnosti, so na trgu dobavljive večje in odgovarjajoče toplotne črpalke v split izvedbi.
Primer: Čas ogrevanja s toplotno črpalko je zaradi majhnih toplotnih izgub relativno kratek. Pri toplotnem hranilniku z volumnom okoli 400 litrov znaša ogrevalno število 2,5 (eta) okoli 1000 W, to pomeni, da bomo v eni uri dosegli 1 kWh, oziroma ogreli 30 litrov vode na 40 oC.
Odvzem toplote: Dnevna energijska potreba za 4 člansko družino v gospodinjstvu znaša pri 80 % izkoristku, približno: 4 osebe x 1,2 kWh/osebo x dan : 0,8 = 6 kWh. To je količina toplote, ki jo mora zagotoviti toplotna črpalka. Pri predpostavljenem grelnem številu 2,5 znaša potrebna toplota 6 kWh : 2,5 = 2,4 kWh; preostanek potrebne toplote 3,6 kWh pa je odvisen od drugega ogrevalnega vira.
Ostaja vprašanje: Kaj z odpadno toploto pri hladilniku in zamrzovalniku, kaj s toplotnimi izgubami ogrevalnega kotla ali zunanjega zraka. Transmisijske toplotne izgube skozi strope, zidove in tla ter drugih prostorov.
Izračun za večje toplotne črpalke, za pripravo tople vode, mora vsekakor izdelati strokovnjak na podlagi znanih potreb po topli vodi in gradbeno ter ogrevalno tehničnih danosti.
