Doba vračanja toplotne črpalke

Vsebina:

• Čas vračanja toplotne črpalke.
• Značilnosti sistema, informacije strokovnjakov.
• Povračilna doba toplotne črpalke za ogrevanje doma.
• Kako deluje toplotna črpalka?
• Kaj je toplotna črpalka?
• Kako hitro naj bi se naložbe v toplotno črpalko povrnile?
• Zaključki.

Nedvomno je odločitev za vgradnjo toplotne črpalke precej zapletena in sproža številna vprašanja: ali se splača vlagati v to tehnologijo, ali je donosna, kakšna je doba vračanja toplotne črpalke? Zato se morate pred sprejetjem takšne odločitve vsekakor posvetovati s strokovnjakom.

Črpalka ima svoje obratovalne značilnosti; ne more služiti le kot vir toplote pozimi, temveč lahko poleti zagotavlja tudi hlajenje. Zato je treba vgradnjo toplotne črpalke obravnavati v povezavi z drugimi sistemi v hiši. V ogrevalni sezoni se toplota iz hiše izgublja skozi zunanje stene, tla in streho ter skozi okna. Učinkovitejša in boljša kot je izolacija hiše, boljša kot so okna, manjše so toplotne izgube skozi njih pozimi.

Tak sistem bo zahteval manjši kotel ali toplotno črpalko, kar bo znatno zmanjšalo obratovalne stroške. V sodobni hiši je pomembno zagotoviti tudi prezračevalni sistem, ki zagotavlja svež zrak in udobne bivalne razmere. Za ogrevanje svežega zraka pozimi lahko porabimo precej toplotne energije (v povprečju 30 % toplotnih izgub celotne stavbe), zato bo namestitev prezračevalnega sistema z rekuperacijo prav tako bistveno zmanjšala stroške. Vse te sisteme je seveda mogoče učinkovito kombinirati s toplotno črpalko.

Kaj je treba upoštevati

Če za ogrevanje že uporabljate sistem s plinskim kotlom, potem vam ob trenutnih tarifah za zemeljski plin in električno energijo vgradnja ne bo zagotovila takojšnjega znatnega prihranka stroškov. Vendar pa vam bo kombinirani sistem na osnovi toplotne črpalke in plinskega kotla zagotovo zagotovil večjo neodvisnost in udobje, možnost izbire vira toplote glede na tarife za zemeljski plin in elektriko v prihodnosti, saj je črpalka naložba v vašo neodvisnost za več let.

Če pa za ogrevanje svojega doma trenutno uporabljate električni kotel, bo toplotna črpalka zanesljiva možnost, s katero boste znatno zmanjšali porabo električne energije in večkrat prihranili denar na računu za elektriko.
Obrestovala se bo hitreje kot ogrevanje s kotlom na pelete ali kotlom na lesna polena.

Kotli na trda goriva zahtevajo precej sredstev in časa za čiščenje med delovanjem, zagotavljanje sestave goriva (polena ali peleti) in pravočasno čiščenje dimnika od saj. Pri toplotni črpalki je pomembna le razpoložljivost potrebne električne energije.

Slika prikazuje približne obratovalne stroške za ogrevanje 150 ^m2 velike hiše v Kijevu s povprečno stopnjo izolacije pri uporabi različnih vrst goriva.

Poudariti je treba tudi, da gre za okolju prijazen vir ogrevanja. Med delovanjem toplotne črpalke ni "dimnika", ni emisij škodljivih snovi, ki uničujejo ozonski plašč našega planeta, namestitev pa bo odgovorna odločitev v odnosu do naših prihodnjih generacij.

Ko načrtujete vgradnjo toplotne črpalke, si zastavite 5 pomembnih vprašanj:

Ali ima hiša visokokakovostno toplotno izolacijo, da bi pozimi zmanjšali toplotne izgube?
Kakšna je razpoložljiva električna moč za vgradnjo črpalke?
Ali lahko ogrevalni sistem deluje pri temperaturi največ +55 °C?
Ali je treba vgraditi drugi (rezervni) kotel?
Ali je mogoče toplotno črpalko uporabljati ne le za ogrevanje in pripravo tople vode, temveč tudi za hlajenje?

Značilnosti sistema

Doba vračanja sredstev in učinkovitost toplotne črpalke sta odvisni od temperature prenosnika toplote. Odvisno od modela in tipa lahko ogrevajo hladilno sredstvo do temperature +60...+70 °C. Učinkovitost toplotne črpalke pa je neposredno odvisna od temperature dovoda: nižja kot je temperatura dovoda toplotne črpalke, višja je učinkovitost toplotne črpalke in nižja je poraba električne energije.

Za segrevanje tople vode na udobno temperaturo je potrebna visoka temperatura prenosnika toplote. Toda ogrevalni sistem za toplotno črpalko mora biti nizkotemperaturni. In nižja kot je temperatura ogrevalnega medija v ogrevalnem sistemu, bolj učinkovito bo delovala toplotna črpalka.

Preglednica prikazuje primer vrednosti COP toplotne črpalke z zračnim virom pri različnih vrednostih temperature toplotnega medija in temperature zunanjega zraka.

Za zanesljivo delovanje toplotne črpalke je treba imeti rezervo potrebne električne energije. Če hiša nima polne rezerve električne energije, je treba razmisliti o namestitvi dodatnega rezervnega kotla.
Toplotna moč črpalke zrak-voda je odvisna od zunanje temperature.

Nižja kot je temperatura, manjšo toplotno moč bo toplotna črpalka proizvedla. Sodobne toplotne črpalke zrak-voda delujejo pri zunanjih temperaturah do -25...-27 °C. Vendar se bo v teh obdobjih njihova toplotna moč znatno zmanjšala, zato morate v takih primerih razmisliti tudi o namestitvi rezervnega dodatnega kotla.

Po mnenju strokovnjakov ima vgradnja sistema toplotne črpalke številne prednosti: je zanesljiv in okolju prijazen vir toplote, obratovalni stroški bodo nižji kot pri uporabi katerega koli kotla, toplotna črpalka lahko nadomesti klimatske naprave v hiši, poleti pa je lahko tudi vir hladu.

Toda če se odločite za naložbo v toplotno črpalko, se boste verjetno vprašali, ali bo to dobra finančna naložba in kakšna je dejanska doba vračanja toplotne črpalke.

Doba vračanja toplotne črpalke za ogrevanje doma

- to je precej pomembno vprašanje, saj je v primerjavi s standardnim plinskim kotlom cena toplotne črpalke bistveno višja. Izračun dobe vračanja toplotne črpalke lahko dobite pri ustreznih strokovnjakih.

Ta temelji na primerjavi tarif za energente, ki so na voljo v posameznem primeru (elektrika, zemeljski plin, peleti itd.), potrebne zmogljivosti sistemov za ogrevanje in hlajenje ter vključuje tako začetne naložbe kot tudi stroške servisiranja opreme med delovanjem.

Kaj morate upoštevati?

Pri izračunu dobe vračanja naložbe v sistem inženirji izračunajo količino toplotne energije, ki jo bo stavba potrebovala v ogrevalni sezoni za eno leto. Upošteva se dnevna poraba tople vode za gospodinjske potrebe (tuširanje, kopel itd.), izračuna pa se tudi potrebna hladilna zmogljivost za hlajenje hiše poleti.

Na podlagi teh vrednosti se izbere oprema kotlovnice in izračuna poraba različnih energentov. Na primer poraba potrebne količine zemeljskega plina med delovanjem plinskega kotla, poraba peletov med delovanjem kotla na pelete ali poraba električne energije med delovanjem toplotne črpalke, poraba električne energije med delovanjem klimatskih naprav poleti za hlajenje hiše.

Pri izračunu povračila se izračunajo tudi letni stroški vzdrževanja sistema in kotlovnice. Pomembno je poudariti, da sistem zrak-voda ne potrebuje nobenih dovoljenj, vzdrževanje pa je kar se da preprosto in obsega predvsem spremljanje parametrov delovanja toplotne črpalke.

Najkrajša vračilna doba bo pri tistih sistemih, pri katerih se toplotna črpalka ne uporablja samo za ogrevanje, temveč tudi za hlajenje. V primeru delovanja ogrevalnega sistema s pretežno nizkimi temperaturami hladilnega sredstva. Po upoštevanju vseh teh dejavnikov boste lahko določili dobo vračanja sredstev in finančno vrednost predlaganega sistema.

Kaj je toplotna črpalka?

Toplotnačrpalka je okolju prijazen vir toplote, alternativa tradicionalnim plinskim ali električnim kotlom. Med delovanjem toplotna črpalka porablja električno energijo, vendar jo z zelo visokim izkoristkom pretvarja v izhodno toploto. Na primer, električni kotel, ki porabi 1 kWh električne energije, prav tako odda 1 kWh energije v ogrevalni sistem. Toplotna črpalka pa ob porabi 1 kWh električne energije proizvede do 5 kWh koristne toplote.

Med delovanjem katerega koli kotla se uporablja energija, ki nastane pri zgorevanju različnih vrst goriva. Plinski kotel na primer uporablja toplotno energijo, ki se sprosti pri zgorevanju zemeljskega plina.

Med delovanjem takšnega kotla pa je treba plačati za količino plina, ki se v njem sežge. Toplotne črpalke pa uporabljajo popolnoma brezplačno energijo iz okolja: zraka, vode, zemlje itd.

Zato bodo stroški delovanja toplotne črpalke vedno nižji od stroškov delovanja kateregakoli kotla, ki kuri gorivo. Vendar bo začetna naložba v sistem toplotne črpalke višja, saj je treba sistem opremiti za pridobivanje toplote iz okolja.

Obstajajo različne vrste toplotnih črpalk: "zrak-voda", "voda-voda" in "zemlja-voda", odvisno od tega, kaj je vir energije za toplotno črpalko.

Na primer toplotna črpalka zemlja-voda, ki uporablja prosto toploto zemlje. Za takšno toplotno črpalko je treba zunaj hiše v zemljo namestiti poseben toplotni izmenjevalnik, v katerem se bo toplotni nosilec segreval s temperaturo okoliške zemlje. To je lahko horizontalni ali vertikalni toplotni izmenjevalnik, v katerem se toplotni nosilec segreje na temperaturo +3...+8 °C, kar je povsem dovolj za učinkovito delovanje toplotne črpalke. Za toplotno črpalko voda-voda sta običajno potrebni dve vodni vrtini.

Voda kroži iz ene vrtine v drugo s pomočjo standardne potopne črpalke, ki prek toplotnega izmenjevalnika toploto vode s temperaturo +8...+10 °C prenese na toplotno črpalko. Pri toplotnih črpalkah zrak-voda je treba namestiti toplotni izmenjevalnik v obliki zunanje enote zunaj hiše, ki je videti kot znana zunanja enota običajne klimatske naprave. Sodobne toplotne črpalke učinkovito izkoriščajo energijo zunanjega zraka tudi pri temperaturah do -25 °C.

Toplotna črpalka uporablja energijo iz okolja za ogrevanje vode v ogrevalnem sistemu. Temperatura vode +8 °C ali zraka -10 °C zadostuje, da toplotna črpalka učinkovito deluje in segreje vodo v ogrevalnem sistemu do +60 °C.

Toda, kot smo že povedali, se vračilna doba in učinkovitost toplotne črpalke povečata pri nižji temperaturi vode v ogrevalnem sistemu. Na primer, v ogrevalnem sistemu s talnim ogrevanjem je temperatura nosilca toplote približno +35...+40 °C, temperatura nosilca toplote v ogrevalnem sistemu z radiatorji pa je v povprečju +55...+60 °C. Poraba električne energije toplotne črpalke v sistemu z radiatorji bo vsaj dvakrat večja kot v sistemu s talnim ogrevanjem.

Kako deluje toplotna črpalka?

Toplotna črpalka je zgrajena na podlagi hladilnega modula - to je zaprt, zatesnjen modul, njegovi glavni sestavni deli so dva toplotna izmenjevalnika, kompresor, termostatski ventil (TRV) in krmilna avtomatika. V hladilnem modulu kroži hladilno sredstvo (freon).

Med dvema toplotnima izmenjevalnikoma ga poganja kompresor. Glavna lastnost hladilnega sredstva je, da lahko pri nizkih temperaturah zavre in se spremeni v paro. Zavre lahko celo pri temperaturah pod 0 °C. Za splošen opis delovanja toplotne črpalke uporabimo primer toplotne črpalke voda-voda:

• voda iz vodnjaka s temperaturo +8 °C vstopi v prvi toplotni izmenjevalnik toplotne črpalke, kjer odda toploto hladilnemu sredstvu. Hkrati se voda ohladi na temperaturo približno +5 °C in odteče nazaj v drugo vrtino;
• hladilno sredstvo v toplotnem izmenjevalniku pri temperaturi +8 °C zavre in se spremeni v paro (ta toplotni izmenjevalnik se imenuje uparjalnik);
• hladilno sredstvo v obliki pare se dovaja v kompresor, kjer se stisne. Med stiskanjem se njegova temperatura dvigne in lahko doseže do +100 °C. Ta potencial se uporabi za ogrevanje vode v ogrevalnem sistemu;
• hladilno sredstvo z visoko temperaturo po kompresorju vstopi v drugi toplotni izmenjevalnik, kjer prenese toploto na vodo v ogrevalnem sistemu. Hladilno sredstvo kondenzira in se spremeni nazaj v tekočino (ta izmenjevalnik toplote se imenuje kondenzator);
• hladilno sredstvo se nato prek ventila za uravnavanje temperature vrne v prvi toplotni izmenjevalnik, kjer lahko spet odvzame toploto vodi.

Električna energija, ki jo porabi toplotna črpalka, se porabi za pogon kompresorja toplotne črpalke. In višja kot je temperatura, do katere je treba hladilno sredstvo stisniti, večja je poraba električne energije toplotne črpalke.
Če upoštevamo toplotno črpalko zrak-voda, se toplota hladilnega sredstva iz zunanjega zraka prenese v prvem toplotnem izmenjevalniku (uparjalniku). To se zgodi v zunanji enoti toplotne črpalke, ki je nameščena na prostem. Za povečanje učinkovitosti delovanja je kroženje zraka skozi toplotni izmenjevalnik zagotovljeno z ventilatorji.

Kako hitro naj bi se naložba v toplotno črpalko povrnila?

Običajno je doba povrnitve naložbe v sistem toplotne črpalke od 5 do 10 let, odvisno od razpoložljivih virov energije (zemeljski plin, elektrika, peleti itd.) in njihovih tarif.

Pri novogradnjah so lahko naložbe v toplotno črpalko primerljive z naložbami v priključitev na zemeljski plin (projektna dokumentacija, polaganje cevi, nakup plinskega kotla).

Upoštevati je treba, da ima toplotna črpalka, ki jo obravnavamo, številne očitne prednosti pred drugimi tradicionalnimi viri toplote.

Seveda pa ta rešitev ni absolutno donosna v vseh pogledih, zato se mnogi še vedno obotavljajo pri nakupu toplotne črpalke. Razlog za to so predvsem visoki stroški takega sistema v primerjavi z običajnimi kotli.

Prednosti toplotnih črpalk običajno vključujejo

• minimalni obratovalni stroški takšnih sistemov;
• priročnost in varnost uporabe;
• prijaznost do okolja - v hiši ni dimnika;
• neodvisnost od tradicionalnih virov energije;
• ni potrebe po skladiščenju in shranjevanju goriva (lesa);
• ogrevanje in hlajenje z eno napravo;
• visoka zanesljivost delovanja.

Zaključki:

Doba vračanja toplotne črpalke in naložb vanjo je lahko različna. Povratna doba 5 do 10 let se morda zdi precej dolga, vendar bo to zagotovo zanesljiva naložba v vašo neodvisnost, zanesljivost in udobje pri delovanju za mnogo, mnogo let.

Zato bo takšna naložba za mnoge resnično najugodnejša glede na ceno in učinkovitost.

Priporočeni članki:https://mycond.ua/blog/sposoby-zmenshennya-vytrat-na-kvartyrne-budynkove-ofisne-ta-inshi-vydy-opalennya

https://mycond.ua/blog/perevagy-teplovyh-nasosiv-mycond

https://mycond.ua/blog/ekonomne-opalennya-pryvatnogo-budynku-bez-drov-i-gazu