Za ogrevanje prostorov in sanitarne vode v stanovanjih, družinskih hišah ter večjih stanovanjskih in poslovnih zgradbah, lahko uporabimo tudi toplotno črpalko.
Ko se odločamo o izbiri vira toplote upoštevamo razpoložljivost, akumulirano toploto, čim višji temperaturni nivo, ceneno zajemanje in enostavno vzdrževanje.
Zanimiv diagram
Za vir toplote lahko uporabimo zunanji zrak, odpadno toploto prezračevanja, toploto zemlje, kamenin, površinskih voda in podtalnice. Odločitev je odvisna tudi od stavbe, ki jo bomo ogrevali, pri čemer upoštevamo ali je hiša novogradnja, letne toplotne potrebe stavbe, vgrajen ogrevalni sistem, koliko energijski potreb bomo pokrili s črpalko in kakšne vire toplote imamo na razpolago. Največ energije je skrite v podtalnici in zemlji, nekaj manj v zraku in najmanj v odpadnem zraku. Pozimi, ko potrebujemo največ toplote je zrak najhladnejši, zato je možno, da bo toplotna črpalka, ki pokrije celoletne toplotne potrebe zgradbe, del leta predimenzionirana.
 Toplotne črpalke so »hladni« ogrevalni medij, ki odvzema energijo neposredno iz okolja. |
 Toplotne črpalke zrak/voda lahko postavite v skoraj vsak kletni prostor. Opremljene so z 90° odklonom zraka, kar omogoča postavitev sistema v vogal brez zračnih vodov. |
Energija površja zemlje
Zemlja shranjuje sončno toploto vse leto, prestrezamo pa jo v glavnem iz površinskih slojev. Do 10 metrov globine se temperatura spreminja, pod to mejo pa je stalna in se na vsakih 100 m globine poveča za 4 do 5°C. Količina toplote, ki jo lahko odvzamemo je odvisna od številnih dejavnikov. Najboljša so vlažna ilovnata tla, nekaj manj peščena. Če naletimo na podtalnico je treba cevi položiti nad njenim nivojem. Akumulacijska sposobnost zemlje je največja v zelo vlažnih tleh z velikim deležem mineralnih snovi in malo porami. Količina energije: suha peščena tla do 15 W/m2, vlažna peščena tla do 20 W/m2, suha ilovnata tla do 25 W/m2, vlažna ilovnata tla do 30 W/m2, tla s podtalnico do 40 W/m2. S temi podatki in podatki za hladilno moč toplotne črpalke lahko določimo površino kolektorskega polja.
Vodoravno vkopane cevi
Odvzem toplote zemlje izvedemo z vkopavanjem plastičnih cevi, v medsebojni razdalji 0,8 do 1,2 m, ki jih polagamo horizontalno, v eni ali več plasteh. Na globini okrog 2 m bomo iz površine med 20 in 40 m2 pridobili 1 kW toplotne moči. Velja pravilo, da moramo za vsak kvadratni meter bivalne površine vkopati dva metra cevi. Za ogrevanje povprečne družinske hiše bomo potrebovali približno 500 m2 zemljišča. Dolžina posamezne cevne zanke pa naj zaradi hidravličnih uporov ne presega 100 m. Površina zemlje za vgradnjo cevi naj ne bo prekrita ali zasenčena. Kadar je zemljišče premajhno, lahko vgradimo posebne izvedbe prenosnikov, za katere potrebujemo manj površine. V drugi polovici kurilne sezone lahko pride do zamrznitve tal v okolici cevi, ki pa ne vpliva na delovanje sistema. Nad prenosnikom ne sadimo rastlin z globokimi koreninami, energijo v tleh pa bodo obnovile padavine in sončno sevanje.
Navpična zemeljska sonda
V gosto naseljenih območjih je tak toplotni prenosnik dobra rešitev. V največ 150 m globoko izvrtino spustimo dve polietilenski cevni zanki, ki ju nato zalijemo z betonom. Material cevi je preizkušen in odporen na tlak, vlago, glodalce in mikroorganizme.
Običajni premer vrtine je 100 mm, zemlji pa lahko odvzamemo od 50 do 100 W na meter globine, če pa smo vrtali na vodnatem področju, pa so vrednosti lahko še večje. Odvzem toplote: suha peščena tla 20 W/m, vlažna peščena tla 40 W/m, vlažna kamnita tla 60 W/m, tla s podtalnico 80 – 100 W/m.
Energija v podtalnici
Najnižja temperatura vode, ki jo še lahko uporabljamo, je +7°C. Tudi v najhladnejši zimi ima podtalnica med 8 do 12 °C. Iz kubičnega metra podtalnice lahko odvedemo do 6,5 kW toplotne energije. Vodo prečrpamo skozi toplotno črpalko in jo ohlajeno izlijemo v odvodni vodnjak, ki mora biti najmanj 15 m oddaljen od sesalnega, gledano v smeri toka podzemne vode. Zaradi stalne in razmeroma visoke temperature vode je tudi grelno število toplotne črpalke visoko. Podtalnico imamo na razpolago le na redkih lokacijah, vedno pa je pred gradnjo potrebno pridobiti dovoljenje za uporabo.
Hlajenje s toplotno
S toplotnimi črpalkami lahko prostore tudi hladimo. Med aktivnim hlajenjem črpalka deluje »reverzibilno«, pri čemer sta ogrevalni in hladilni sistem zajeta v eni napravi, kar je iz energijskega vidika zagotovo najprimernejša rešitev. Med hlajenjem je kompresor vključen, kar pomeni porabo elektrike in s tem povezane stroške. Med pasivnim hlajenjem, v času visokih temperatur, sta zemeljski izmenjevalec ali podtalnica vedno hladnejša, zato lahko prostore hladimo samo z delovanjem obtočnih črpalk. Ohlajeno vodo vodimo skozi stensko stropno ali talno hlajenje, pri čemer ne sme temperatura hladnih površin nikoli pasti pod točko rosišča, saj se bo zračna vlaga začela izločati in navlažila podhlajene površine.
