Energetsko najboljše, vendar tehnično najzahtevnejše, je prestrezanje toplote podtalne vode.

Preden se lotimo takega projekta, moramo izvesti ustrezne geološke preiskave in pridobiti potrebna soglasja. Vodo iz vrtine prečrpamo skozi toplotno črpalko in jo ohlajeno vračamo skozi drugo vrtino nazaj v zemljo.

Iz vodnjaka ali vrtine

Podtalnico za ogrevanje običajno črpamo iz vrtine s premerom okrog 100 mm, če nimamo na razpolago obstoječega vodnjaka z zadostno količino vode. Globina in premer vrtine sta odvisna od nivoja gladine podtalnice, prepustnosti zemljine in količine prečrpane vode. S črpanjem ustvarjamo okrog vrtine podtlak, ki povzroči znižanje statičnega nivoja podtalnice, ki ima lijakasto obliko. Ta dinamični nivo je odvisen od prepustnosti zemljine in količine črpanja, zato se mora mesto črpanja vedno nahajati pod najnižjim dinamičnim nivojem, pri čemer upoštevamo tudi sušna obdobja.

Vodo do toplotne črpalke izčrpamo s potopno črpalko, nameščeno na dnu vrtine. Potem, ko vodi odvzamemo del toplote, jo v podzemlje vračamo skozi odtočno  vrtino, ki je enostavnejše izvedbe kot izvorna. Ugotoviti moramo tudi smer podzemnih tokov, in odtočno odprtino v primerni oddaljenosti postaviti za sesalno, da nebi ohlajene podtalnice spet vračali v hladilni obtok.

Na topli strani sistema

Temperatura podtalne vode pri nas znaša med 8 in 17°C, toplotna črpalka pa jo ohladi za okrog  5°C. Višja je temperatura podtalnice, učinkovitejše je delovanje sistema. Voda lahko struja neposredno preko izparilnika ali posredno preko toplotnega izmenjalnika, kar je ekološko neoporečna varianta, saj ob morebitni netesnosti izparilnika, hladilni plin ne more preiti v podtalnico. Kompresor toplotne črpalke nato toploto prenese v kondenzator, kjer se prenaša v sistem ogrevanja stavbe na temperaturnem nivoju med 40 in 55°C. Ogrevalna telesa v hiši morajo imeti zaradi nižje temperature ogrevnega medija velike površine. Obstoječe radiatorje je potrebno zamenjati z večjimi, talno, stensko ali stropno nizkotemperaturno ogrevanje pa so idealne rešitve za ta način ogrevanja.

Podtalnica  –  energetski zmagovalec

Podtalnica je najbolj neobčutljiva na spremembe zunanje temperature in zato najbolj primeren in energetsko učinkovit izvor toplote za toplotne črpalke. Grelna števila toplotnih črpalk s podtalno vodo se gibljejo med 3,5 do 4,5. Ta števila nekoliko zmanjšuje poraba energije črpalk za podtalnico, zato skupno grelno število pade na  okrog 3 do 4, kar je še vedno učinkovito. Če izvore toplote razvrstimo od najbolj do manj učinkovitega, vodi podtalnica, sledijo ji površinska voda, zemeljski kolektor in zunanji zrak.

Znižanje nivoja podtalnice med črpanjem.

Primerjava letnih stroškov treh različnih virov

Pokriva vse potrebe

Ker je podtalnica neobčutljiva na zunanje temperaturne spremembe je smiselno in ekonomsko upravičeno izbrati TČ, ki bo v popolnosti pokrivala toplotne potrebe objekta. Odpadejo dodatni kotli in druga rezervna ogrevala, torej vsi bivalentni sistemi. O njih razmišljamo samo, če dobava vode iz vrtine ni zanesljiva. Ko vodo ohladimo za 5°C pridobimo iz nje dovolj toplote za ogrevanje povprečno velike hiše, pri tem pa moramo prečrpati nekaj več kot 2 kubična metra vode na uro.

Letni prihranek

Prikazali bomo okviren izračun in oceno prihranka energije s toplotno črpalko voda - voda. Na razpolago imamo toplotno črpalko toplotne moči 12 kW, za enodružinsko hišo z manjšimi toplotnimi potrebami. Toplotne potrebe objekta pri povprečni zunanji temperaturi v sezoni ogrevanja 5°C, so 6,5 kW. Najprej potrebujemo parametre delovanja toplotne črpalke, torej čas delovanja, povprečne temperature v sezoni ogrevanja in drugo. Podatki o podnebju so povzeti po Pravilniku o toplotni zaščiti stavb in učinkoviti rabi energije v stavbah. Podatki, ki jih ni možno dobiti iz drugih virov so predpostavljeni, ali so izkustvene vrednosti, podatki so v tabeli toplotne črpalke voda – voda. Upoštevano je še povprečno skupno grelno število 3,8. Porabljena električna moč toplotne črpalke in pripadajočega postrojenja pri moči ogrevanja 6,5 kW je torej 1,7 kW.

Kondenzacijski plinski kotel na zemeljski plin, bo za ogrevanje enakega objekta porabil 2.496 kubičnih metrov plina, kar pri ceni 0,541 EUR za kubik pomeni letni strošek za ogrevanje v višini 1.350 EUR. Ugotovimo, da je ogrevanje s prestrezanjem toplote podtalnice za več kot polovico cenejše, kot z učinkovito plinsko pečjo.

Lahko tudi hladimo

Potrebna je majhna dogradnja sistema ogrevanja s toploto podtalne vode, da lahko poleti s samo podtalnico ali v kombinaciji s toplotno črpalko, hladimo. Podtalnica je v poletnih mesecih izvrsten izvor hladu. Lahko jo neposredno vodimo preko ventilacijskih konvektorjev ali panelnih hladilnih stropov in skoraj zastonj ohladimo prostore. Druga možnost je vgradnja reverzibilne toplotne črpalke, ki s preklopom gretje - hlajenje v poletnem času omogoča energetsko varčno pripravo hladilnega medija.

Letni stroški ogrevanja s kondenzacijskim kotlom na zemeljski plin

Toplotna črpalka voda - voda in letni stroški delovanja

Na vrhu energetske učinkovitosti

Izkušnje s tovrstnimi sistemi iz prakse potrjujejo zelo obetavne izračune porabe energije ob kombinaciji dobre toplotne izolacije in toplotne črpalke. Glede na to, da je v naših nižinskih krajih praviloma dovolj podtalnice, so potenciali prihranka energije ogromni. Pomisleki o ekološki primernosti so odveč, saj podtalnici nikakor ne zmanjšujemo kvalitete, le ohlajeno jo vračamo nazaj v podtalne bazene, kjer pa se kljub nižji temperaturi zaradi, velike akumulativnosti zemljine, zelo hitro vrne v prvotno stanje.

Poenostavljen izračun pokaže, da je potrebno letno dovesti 7.663 kWh elektrike, kar pri ceni  0,107 EUR/kWh pokaže, da bo letni strošek elektrike za pogon toplotne črpalke 819 EUR.

toplotna črpalka erevija varčujem z energijo gradnja varčevanje energije ogrevanje hlajenje energetika instalacije talno ogrevanje stensko ogrevanje voda - voda sanitarna voda hranilnik toplote