Dok cene energenata rastu i svet se suočava sa energetskom krizom, postavlja se pitanje hoćemo li (i koliko brzo) doći do trenutka kada energenata neće biti dovoljno ili će samo mali broj ljudi moći da ih priušti? Postoji li efikasan, a isplativ način za grejanje i hlađenje naših domova? Može li i kako da se uštedi i novac i energija? Odgovor su toplotne pumpe - alternativa konvencionalnim metodama grejanja i hlađenja bez preteranog utroška energije koja je pri tom finansijski isplativa.
U nastavku ćemo objasniti sve što treba da znate o toplotnim pumpama i zašto su postale popularan izbor za mnoge domove širom sveta. Objasnićemo kako rade, koje vrste toplotnih pumpi postoje, koje su njihove prednosti i mane, kako se instaliraju i koliko okvirno koštaju kako biste mogli da planirate investiranje u njih.
Šta su toplotne pumpe?
Toplotne pumpe su uređaji koji se koriste za grejanje i hlađenje objekta. Njihov se rad bazira na principu da toplota uvek ide od toplijeg ka hladnijem mestu, pri čemu koriste energiju iz okoline odnosno iz vazduha, vode ili zemlje.
Oglas
Funkcionišu tako što uzimaju toplotu iz okruženja i pumpaju je u unutrašnjost objekta. U prevodu, proces rada im se zasniva na prenosu toplote, a ne na stvaranju kao kod tradicionalnih sistema grejanja. Kada se koriste za hlađenje funkcionišu obrnuto - toplotu iz objekta pumpaju napolje hladeći unutrašnjost.
Toplotne pumpe se smatraju jednim od najefikasnijih načina za zagrevanje i hlađenje objekata koji je pri tom i ekološki prihvatljivijih jer koriste obnovljive izvore energije i smanjuje se zavisnost od fosilnih goriva. Jednostavno rečeno sjajan su način da objekat bude topao i ugodan tokom zime ili rashlađen tokom leta i da se istovremeno smanji potrošnja energije i emisija štetnih gasova, kao i računi za grejanje i hlađenje.
Kako rade toplotne pumpe?
Toplotne pumpe su sistemi koji "izvlače" toplotu iz okoline i potom je pumpaju kroz sistem zagrevajući vodu koja služi za grejanje prostora ili sanitarne vode. U zavisnosti od toga iz čega izvlače toplotu razlikujemo voda-voda, vazduh-voda, zemlja-voda (među kojima razlikujemo i geotermalne) i vazduh-vazduh toplotne pumpe. Princip rada toplotnih pumpi je isti uz neke manje razlike, pa ćemo na primeru pumpi vazduh-voda da objasnimo kako funkcionišu toplotne pumpe uopšte.
Za toplotne pumpe kaže se da rade kao obrnuti frižider. Evo kako toplotna pumpa vazduh-voda funkcioniše u nekoliko koraka.
1. Isparavanje
Toplotna pumpa sadrži rashladno sredstvo (freon najčešće) koje apsorbuje toplotu iz spoljnog vazduha. Kada toplota iz vazduha pređe na rashladno sredstvo, ono se pretvara iz tečnog u gasovito stanje, odnosno isparava.
2. Kompresija
Gasovito rashladno sredstvo se zatim komprimuje pomoću kompresora. Kompresija povećava temperaturu gasa.
3. Kondenzacija
Topla para rashladnog sredstva prolazi kroz kondenzator, gde prenosi toplotu na vodu koja teče kroz sistem. U tom procesu, rashladno sredstvo se kondenzuje i prelazi nazad u tečno stanje, otpuštajući toplotu koju je apsorbovalo. Voda koja je sada zagrejana, koristi se za grejanje prostora ili za zagrevanje sanitarne vode.
4. Ekspanzija
Tečno rashladno sredstvo prolazi kroz ekspanzioni ventil koji smanjuje njegov pritisak. Kada pritisak opadne, rashladno sredstvo se hladi, spremno za ponovno apsorbovanje toplote iz spoljnog vazduha.
Na kraju, rashladno sredstvo se ponovno kreće kroz sistem i apsorbuje toplotu iz spoljnog vazduha, a ceo proces se kontinuirano ponavlja kako bi se zagrevala voda u sistemu.
Vrste toplotnih pumpi
Pomenuli smo da u odnosu na to na koji način rade odnosno odakle uzimaju toplotu za zagrevanje objekta prepoznajemo 3 glavne, odnosno 4 vrste toplotnih pumpi:
- Vazduh-voda koje su poslednjih 10-tak godina u ekspanziji;
- Voda-voda za koje je potrebno bušenje bunara i pronalaženje podzemnih voda;
- Zemlja-voda i geotremalne toplotne pumpe, koje uzimaju energiju iz zemlje polaganjem sondi;
- Vazduh-vazduh ili standardni (inverter) klima-uređaji s unutrašnjom zidnom jedinicom.
Od proizvođača toplotnih pumpi najzastupljeniji su Aircon, Kronoterm, Gorenje, Viessman, Danfoss, Dimplex, Vaillant.
Na kraju, razliku među toplotnim pumpama pravi i njihova efikasnost što nam pokazuje COP odnosno koeficijent učinka. On predstavlja odnos ulazne odnosno uložene energije i izlazne odnosno dobijene toplote (zagrejanog ili ohlađenog vazduha). U prevodu pokazuje koliko uložene energije toplotna pumpa pretvara u toplotnu.
Što je koeficijent efikasnosti iliti COP veći, toplotna pumpa je efikasnija jer joj manje energije treba za zagrevanje ili hlađenje. Na primer, COP od 4 znači da toplotna pumpa proizvodi četiri puta više toplote nego što koristi električne energije, pa se za takvu pumpu kaže da je efikasna.
Za najefikasnije toplotne pumpe smatraju se voda-voda i geotermalne pumpe. COP ovih pumpi kreće se između 5 i 6. Razlog je taj što ove pumpe koriste izvore koji imaju stabilnu temperaturu tokom cele godine, za razliku od vazduh-voda toplotnih pumpi koje mogu da imaju smanjen kapacitet rada na nižim temperaturama.
Vazduh-voda toplotne pumpe
Vazduh-voda toplotne pumpe su u poslednjih 10 godina najpopularnije u zgradama i privatnim kućama jer je potrebna najmanja investicija za njihovu ugradnju u odnosu na ostale vrste pumpi, ne zahtevaju mnogo održavanja i relativno lako se instaliraju - ne zahtevaju kopanje i postavljanje cevi, niti izvor vode. Čine ih unutrašnja jedinica (hidromodul) i spoljna jedinica za koje treba odvojiti prostor od oko 2m2.
Ova vrsta toplotnih pumpi uzima toplotu iz vazduha. Obično ima niži koeficijent efikasnosti (oko 3-4) u odnosu na druge vrste jer spoljni vazduh ima promenljivu temperaturu što utiče na efikasnost pumpe. Vazduh-voda i vazduh-vazduh pumpe mogu da imaju određeni pad kapaciteta direktno uslovljen spoljnom temperaturom.
Razvojem je omogućeno da novi tipovi vazduh-voda toplotnih pumpi omogućavaju nesmetan rad na prosečnoj temperaturi između -20°C i +35°C.
Voda-voda toplotne pumpe
Voda-voda toplotne pumpe koriste se u kućama u blizini jezera ili reka odnosno nekog izvora vode. Kako im i ime kaže, koriste toplotu iz podzemnih ili površinskih voda kao izvor toplote. Efikasnije su od vazduh–voda toplotnih pumpi, ali zahtevaju kopanje bunara za pristup vodi i blizinu izvora vode. To je razlog što se češće postavljaju u ruralnim nego u gradskim sredinama.
Voda-voda toplotne pumpe se smatraju veoma efikasnim, sa COP-om koji se kreće između 5 i 6. Problemi oko rada toplotne pumpe voda-voda vezani su za kvalitet bunarske odnosno da li u njoj ima gvoždja, kamenca i nečistoća koje dovode do zapušavanja izmenjivača/filtera što ih čini najzahtevnijim za održavanje.
Zemlja-voda toplotne pumpe
Zemlja-voda toplotne pumpe koriste toplotu iz zemlje kako bi zagrejale vodu za grejanje prostorija. Smatraju se veoma efikasnim toplotnim pumpama. Zahtevaju veliku početnu investiciju za instalaciju - neophodan je iskop za postavljanje cevi kao i dovoljno velika površina za razvođenje cevi. U tim cevima se nalazi mešavina vode i antifriza koja apsorbuje toplotu iz zemlje.
Površina za razvod cevi treba da je oko 2 puta veća od grejane površine objekta. Za svaki kilovat toplotne snage pumpe treba 50m2 površine cevi.
Iskop za postavljanje cevi za zemlja-voda toplotne pumpe
Činjenica da je temperatura u zemlji relativno konstantna tokom cele godine omogućava da zemlja-voda toplotne pumpe budu efikasne u gotovo svim vremenskim uslovima. To pak zavisi od vrste tla. Na primer, glina zadržava više toplote od peska. Druga prednost je što su obično tiše od vazduh-voda toplotnih pumpi - nema buke usled kretanja vazduha.
Mana ovih pumpi je početna investicija i to što zahtevaju prostor. Ako imate malo dvorište ili ne postoji dovoljno prostora za kopanje sistema cevi, onda ne možete da računate na ovu vrstu toplotnih pumpi. Takođe, u području sa vrlo hladnom klimom možda će biti potreban dodatni izvor toplote ili sistema grejanja kako bi se kompenzovao manjak toplotne energije iz zemlje.
Postavljanje zemljanih kolektora (cevi)
Geotermalne pumpe
Geotermalne pumpe koriste geotermalne izvore toplote koji su dublje u zemlji. Samim tim su i efikasnije - COP može biti i viši od 6. Koriste sistem zatvorenih cevi postavljenih na dubini od 100 do 200 metara koji sakupljaju toplotnu energiju i prenose je u kuću radi grejanja ili hlađenja. Tehnički su najzahtevnije jer zahtevaju precizno planiranje i proračun kako bi se odabrale odgovarajuće podzemne sonde, ali su i najefikasnije rešenje.
Prednosti i mane toplotnih pumpi
Korišćenje toplotnih pumpi ima mnoge prednosti u odnosu na tradicionalne sisteme grejanja i hlađenja. Pre svega ekonomične su odnosno donose uštedu na računima za grejanje i hlađenje.
Zatim, koriste obnovljive izvore energije pri čemu ne emituju štetne gasove u atmosferu. Dakle ekološki su prihvatljive.
Vek trajanja toplotnih pumpi je dug, a one su izdržljivije od drugih sistema za grejanje.
Sa toplotnom pumpom ne samo što štedite već možete i da zaradite. Ugradnja toplotne pumpe može da poveća vrednost nekretnine, što može biti od koristi ako planirate da je prodate u budućnosti.
Takođe, od maja 2020. godine, više ponuđača toplotnih pumpi priključilo se subvencionisanoj prodaji fizičkim licima preko banaka u Srbiji. Na sajtu svake banke možete videti uslove pod kojim možete dobiti ovaj subvencionisani kredit.
Nedostaci korišćenja toplotnih pumpi
Toplotne pumpe, kao što smo nabrojali, imaju mnoge prednosti. Ipak, korišćenje toplotnih pumpi ima i nedostatke koje treba uzeti u obzir pre nego što odlučite da ih instalirate. Pre svega tu je početna cena koja je veća nego za druge sisteme grejanja i koja se kreće u zavisnosti od kvaliteta, izabranog sistema pumpe i efikasnosti i do 15.000 evra.
Toplotne pumpe imaju smisla za dobro izolovane objekte koje godišnje troše manje od 50kWh/m2.
Dalje, da bi bile efikasne zahtevaju kvalitetnu ugradnju koju ne možete obaviti sami. Za ugradnju i proračun toplotnih pumpi treba da se angažuje stručno lice, što dodatnio povećava troškove u startu.
Na kraju da bi toplotne pumpe radile svoj posao kako treba potrebno je redovno ih održavati.
U zavisnosti od vrste potreban je prostor, blizina vode, neke od pumpi neće biti potpuno efikasne u veoma hladnim predelima gde temperature idu ispod -25°C odnosno trebaće dodatno zagrevanje.
Ugradnja toplotne pumpe
Toplotne pumpe zahtevaju ugradnju od strane stručnih instalatera sa iskustvom.
Vazduh-voda toplotne pumpe su najjednostavnije za instalaciju. Spoljna jedinica se postavlja na spoljnu stranu objekta, obično uz zid ili na krov. Unutrašnja jedinica se postavlja unutar objekta i povezuje se sa spoljnom jedinicom cevima za rashladno sredstvo.
Za voda-voda, zemlja-voda i geotermalne toplotne pumpe, potrebno je kopanje ili bušenje za postavljanje cevi koje će prenositi toplotu iz vode ili zemlje u toplotnu pumpu. Ovo može biti komplikovano i zahtevati dodatne radove, kao što su bušenje bunara ili kopanje rovova.
Kada se toplotna pumpa instalira, ona će biti povezana sa sistemom za grejanje i hlađenje vašeg doma. Ovo može značiti da ćete možda morati da instalirate nove radijatore ili podno grejanje kako bi se toplota ravnomerno rasporedila po prostoriji.
Koju vrstu toplotne pumpe da odaberete?
Kada birate toplotnu pumpu trebalo bi da uzmete u obzir nekoliko faktora - veličinu objekta, klimatske uslove, dostupne izvore toplote i naravno budžet. Neophodno je uraditi proračun kako biste odabrali najbolju opciju za vaše specifične potrebe i kako biste iskoristili pun potencijal toplotne pumpe. Ako je prostor previše veliki u odnosu na snagu toplotne pumpe, može biti teško održavati konstantnu temperaturu odnosno pumpa neće biti dovoljna za grejanje.
Da li vam treba dodatno dogrevanje ako imate toplotnu pumpu?
Ovo pitanje najčešće se postavlja za toplotne pumpe vazduh-voda. Da, one se mogu koristiti za zagrevanje objekata bez dodatnog dogrevanja, što zavisi od sledećih faktora:
- klimatski uslovi;
- energetska efikasnost objekta;
- kapacitet toplotne pumpe.
U principu sve toplotne pumpe koje se danas proizvode bez problema i u punom potencijalu rade do čak -25°C. Ipak imajte na umu da toplotne pumpe rade najbolje u umerenim klimatskim uslovima i u zonama sa relativno blagim zimama. Kada temperatura padne ispod određene granice, toplotna pumpa može imati problema da izvuče dovoljno toplote iz vazduha i može biti potrebno dodatno zagrevanje prostora.
Pomenuli smo već da toplotne pumpe imaju smisla u dobro izolovanim objektima. Kod starijih objekata sa lošom izolacijom toplotna pumpa možda neće biti u stanju da zadovolji celokupne potrebe za grejanje i može zahtevati dodatno dogrevanje.
Ako kapacitet toplotne pumpe odgovara potrebama za grejanje objekta, ona može zagrevati prostor bez potrebe za dodatnim dogrevanjem. U suprotnom biće potrebno dodatno dogrevanje kako bi se održala željena temperatura u objektu.
Svakako se preporučuje procena energetske efikasnosti objekta, potreba za grejanjem i kapacitetom toplotne pumpe. U nekim slučajevima, kombinacija toplotne pumpe sa drugim sistemima grejanja, kao što su solarni kolektori ili kotlovi na biomasu, može pružiti optimalno rešenje za zagrevanje.
Cena toplotne pumpe
Činjenica je da su toplotne pumpe, za koju god vrstu da se odlučite, veća početna investicija od klasičnih vidova grejanja, ali i da donose trostruke uštede u računima.
Za stan od 90m2 potrebna je pumpa od 4 do 8 kW. Kako se u stanove uglavnom postavljaju vazduh-voda toplotne pumpe, ova investicija je u proseku 3.500 do 4.000 evra.
Cene samo toplotne pumpe voda-voda ili zemlja-voda bez razvodnog sistema te podnog ili radijatorskog grejanja kreću se između 2.000 i 5.000 EUR. Sa ugradnjom, čitav sistem može izaći i do 15.000 evra.
Zašto biste trebali da razmislite o ugradnji toplotne pumpe?
Toplotne pumpe su sve popularniji izbor za grejanje i hlađenje jer pružaju efikasno i ekološki prihvatljivo rešenje koje smanjuje potrošnju energije. Koriste obnovljive izvore energije i ekonomičnije su dugoročno gledano iako je njihova nabavka i instalacija, bez sumnje, skuplja.
Još jedna prednost toplotnih pumpi je što mogu obezbediti hlađenje objekta tokom letnjih meseci.
Međutim, pre nego što se odlučite koju toplotnu pumpu ćete instalirati, važno je uzeti u obzir prednosti i nedostatke ove tehnologije. Angažovanje stručnjaka za toplotne pumpe je neophodno kako biste osigurali da vaša toplotna pumpa radi što je moguće efikasnije i kako bi se osigurala njena dugovečnost.
Kada govorimo o smanjenju troškova za grejanje i hlađenje objekta pročitajte više o termoizolaciji objekta i zašto je važna.
