Načini rada toplinskih pumpi

Postoje 3 načina dobivanja topline pomoću toplinskih pumpi. Za upotrebu u stambenim objektima manjeg tipa (obiteljske kuće i manji poslovni prostori) preporučamo pumpe tipa zrak-voda zbog najnižih troškova ugradnje,  najjednostavnijeg održavanja i najmanjeg utroška vremena (nisu potrebne dozvole).

ZEMLJA - VODA je najekonomičnijI tip toplinske pumpe za korištenje, ali zahtijeva najveća početna ulaganjai

VODA - VODA je ekonomično rješenje na malom prostoru, ali su ponekad mogući i loši rezultati jer ne možemo utjecati na kretanje podzemnih voda.

ZRAK -VODA je najjednostavniji  tip toplinske pumpe (plug and play). Nisu potrebne dozvole i koncesije lokalne zajednice niti ostala papirologija. 

Toplinske pumpe zrak - voda

rade na principu oduzimanja topline iz zraka tj izmjene energije rashladnog sredstva (freona) i vanjskog zraka i prijenosa toplinske energije na vodu.

Toplinska energija iz vanjskog zraka omogućava isparavanje freona čija para se radom kompresora podiže na viši tlak i višu temperaturu. Nakon toga se preko izmjenjivača toplinska energija prenosi na vodu . U izmjenjivaču rashladno sredstvo kondenzira,  hladi se i prenosi toplinsku energiju vodi. U kružnom procesu kondenzirano rashladno sredstvo  preko regulacionog ventila dovodi do isparavanja i  temperatura se izjednačava s vanjskom temperaturom. 


Toplinska pumpa grije vodu, a cirkulaciona pumpa je šalje prema korisnicima. To su podno grijanje, zidno grijanje, ventilkonvektori ili klasični radijatori. Poredani su prema efikasnosti predaje toplinske energije vode prema prostoru.  Stropno grijanje je također moguće, ali praktičnu primjenu ima samo u trgovačkim centrima preko 4-smjernih ugradnih ventilkonvektora. Za obiteljske kuće nije preporučljivo.


Većina toplinskih pumpi može raditi i obrnuti proces, tj hlađenje prostora. Najugodnije hlađenje je preko ventilkonvektora (kruženjem hladne vode temperature 12 C kroz izmjenjivač. Ventilator puše zrak kroz izmjenjivač i na taj način hladi prostor. Temperatura vode može biti i niža, do 7 C, ali tada dolazi do pojave kondenzata. Za ventilkonvektore kondenzat nije problem (jer imaju kanal za odvod kroz zid ili u kanalizaciju). Hlađenje preko keramičkih pločica uz temperaturu vode nižu od 10 C dovest će do kondenzacije i klizanja. Klasični radijatori imaju malu površinu za predaju rashladne energije prostoru i njihov učinak za hlađenje bit će skroman.

Toplinske pumpe su izrazito efikasne i ekonomične pri zagrijavanje sanitarne vode. Za zagrijavanje vode iz vodovoda prosječne ulazne temperature 12 C do 45 C potrebno je 3-4 puta manje vremena prije istoj angažiranoj snazi, tj uz 3-4 manju snagu za jednako vrijeme. 

Grijanje sanitarne vode je isti proces kao i grijanje vode za zagrijanje prostora. Kako je najčešće potrebna temperatura sanitarne vode veća u odnosu na temperaturu potrebnu za grijanje prostora (npr 45-50 C u odnosu na 35-45),  prilikom prebacivanja s procesa grijanja na program tople vode na kontrolnom ekranu, kompresor će pojačati rad, prvi elektroventil će zatvoriti izlaz vode za grijanje, a drugi otvoriti izlaz za sanitarnu vodu. Kad sanitarna vode dostigne zadanu temperaturu, elektroventili će zamijeniti postavke, a kompresor će usporiti što mu omogućuje inverterski rad.

Takva izmjena ne utiče znatno na ekonomičnost jer se u oba zahtjeva radi o istom načinu rada, iako uz različite temparature. U ljetnim mjesecima toplinska pumpa ima složeniji zahtjev, a to je prebacivanje s procesa hlađenja na proces grijanja tople vode. Taj proces traje duže i zahtijeva dosta električne energije, uz povećan angažman svih osnovnih dijelova uređaja, a što utječe na trajnost. Zato je korisno imati solarne kolektore (uz spremnik tople vode i ostalu opremu za solarno (tzv pumpnu grupu) koji ako su dobro projektirani mogu u potpunosti zadovoljiti potrebu obitelji za toplom vodom). Iako je povrat investicije kod solarnih kolektora vrlo dug, imajte na umu da ćete njihovom upotrebom produžiti vijek trajanja toplinske pumpe.

Moguća je i jednostavnija regulacija tople vode (bez elektroventila). Kad su temperature sanitarne vode i polaza vode za grijanje iste (npr 39 C) uz upotrebu miš ventila moguće je ručnom regulacijom podesiti omjere protoka na 30/70, 50/50 ili slično.

Ekonomičnost upotrebe toplinske pumpe se iskazuje koeficijentom COP. Njegove vrijednosti su od 3 do 4  pri standardnim uvjetima grijana (vanjska temperatura 7 C, uz polaz i povrat tople vode 35/30). Prevedeno to znači da će uređaj uz utrošak električne energije od 1 kWh proizvesti 3 do 4 kWh toplinske energije ili da je grijanje toplinskom pumpom 3 do 4 puta jeftinije od grijanje električnim grijalicama. Ipak su te vrijednosti samo teoretske, jer COP pada s padom vanjske temperature.

Govoreći odoka, bez strojarskih projekata koji će dati različite vrijednosti za različite tipove kuća i ovisno o izolaciji, možemo reći da će grijanje toplinskom pumpom prepoloviti trošak u odnosu na grijanje plinom, drvenim peletima ili loživim uljem.

Kod bazenskih toplinskih pumpi  COP je najveći (od 5 do 6) jer su temperature grijanja bazena 26 do 28 C. Maksimalna izlazna temperatura vode kod takvih pumpi je 40 C.

Toplinska pumpa je tip nisko temperaturnog grijanja i prvi uvjet za korištenje je dobra izolacija kuće. Što je razlika između vanjske temperature i polazne temperature vode za grijanje manja, ušteda će biti veća. 

Ako grijete kuću na unutrašnju temperaturu 22-23°C s polaznom temperaturom vode 40°C (konstantno bez prekida) u odnosu na grijanje istog objekta polaznom temperaturom 50 C uz prekide (pali me - gasi me) temperaturom od 50°C u intervalima imat ćete razliku u potrošnji električne energije od najmanje 20% iako je uređaj radio duže vrijeme. Razlog je u tome što rad na manjoj snazi omogućuje efikasnije oduzimanje topline iz zraka.

Najbolji rezultat toplinske pumpe će dati u novim kućama s dobrom fasadom, troslojnim izo prozorima, kvalitetno izoliranim krovom i ugrađenim podnim grijanjem. Tada je moguće postići COP vrijednosti kakve je naveo proizvođač toplinske pumpe.

Ukoliko vaša kuća nije kao gore navedena i dalje imate mnogo razloga za ugradnju toplinske pumpe: bolja ekologija, nije potreban prostor za skladištenje (kao kod fosilnih goriva), nema troška gradnje ili sanacije dimnjaka ( a nema ni dimnjačara). Nema potrebe za akumulacijskim spremnikom vode (kao kod grijanja drvima ili peletima, gdje uz kotao od 30 kW trebate trebate spremnik od najmanje 1000 litara plus trošak povezivanja (ukupno više od 1000 eura).

Mi smatramo da i komfor nešto vrijedi, iako ga je teško iskazati novčano. Nema brige o drvima (da li su suha, da li nas je dobavljač prevario, tko će to piliti, unositi u podrum i cijepati, te tko će od ukućana biti dobrovoljac za svakodnevno nošenje drva i čišćenje. Također nema razmišljanja kakve ćemo pelete kupiti ove godine jer je dobrih sve manje i dali će nam one svojom lošom kvalitetom uništiti mehanizam unutar peći, a nema ni vječnog smrada od loživog ulja, kao ni mogućnosti požara.

Toplinska pumpa može modernizirati svaku kuću. Ako nemate podno grijanje, možda možete staviti zidno grijanje (tehnologija je ista), Kupite jedan ventikonvektor za početak, možda vam se svidi način na koji griju (i hlade). Moguće je grijati i s klasičnim radijatorima samo vodite računa o tome broj rebara bude veći u usporedbi s klasičnim grijanjem. 

Ugradnja toplinske pumpe nema smisla ako nemate fasadu i dobre prozore. Ona grije s polaznom temperaturom vode od 35 C za podno grijanje, ili 40-45 C za ventilkonvektore i klasične radijatore.  U neizoliranoj kući te vrijednosti neće biti dovoljne za normalno grijanje i nećete biti zadovoljni. Pumpa ili neće biti dovoljno jaka da dosegne zadane vrijednosti (čitaj bit će hladno u kući) i radit će s malim COP-om i bez prestanka što će loše uticati na troškove i vijek trajanja. 

Gradnja kuće ima svoj redoslijed. Najprije investirajte u dobro izolirani krov i prozore. Slijedeća investicija neka bude fasada (15 cm stiropora ili mineralne vune može prepoloviti trošak grijanja). 

Na kraju, izaberite kvalitetnu toplinsku pumpu koja ne mora stajati bogatstvo i uživajte u vašoj kući.