Kako deluje toplotna črpalka zrak–voda?

Toplota iz zraka, tudi kadar je zunaj hladno

Delovanje toplotne črpalke temelji na prenosu toplote, ne na njenem ustvarjanju samo z električnim grelcem. Naprava zajema toploto iz zunanjega zraka in jo pri višji temperaturi oddaja vodi v ogrevalnem sistemu. Ta nato ogreva prostore prek talnega ogrevanja ali radiatorjev.

Kot pojasnjuje Mednarodna agencija za energijo (IEA), je tehnologija sorodna hladilniku. Hladilnik odvaja toploto iz svoje notranjosti v prostor, toplotna črpalka za ogrevanje pa toploto iz okolice prenese v stavbo. Elektrika poganja predvsem kompresor in druge sestavne dele. 1

Zato zunanja temperatura pod lediščem še ne pomeni, da naprava ne more ogrevati. Pomembno pa je razlikovati med tem, ali črpalka pri določeni temperaturi lahko deluje, koliko toplote takrat zagotavlja in koliko elektrike pri tem potrebuje.

Delovanje v razumljivih korakih

Toplotna črpalka zrak–voda deluje v zaprtem krogu, ki ga poganja kompresor. Osnovni proces poteka v štirih korakih:

1. Zunanja enota z ventilatorjem in izmenjevalnikom zajame toploto iz zunanjega zraka.
2. Kompresor zajeto toploto dvigne na višjo temperaturo.
3. V izmenjevalniku se toplota preda vodi v ogrevalnem sistemu.
4. Krog se ponavlja, dokler hiša potrebuje toploto.

Opis prenosa toplote, kompresorja in izmenjevalnikov temelji na razlagi IEA. 1

Krog v napravi in kroženje ogrevalne vode sta ločena. Toplota med njima prehaja skozi izmenjevalnik. Kje je ta nameščen in kaj potuje med zunanjo ter notranjo enoto, je odvisno od izvedbe naprave.

Kaj pove COP?

COP je razmerje med oddano toploto in porabljeno električno energijo pri določenih pogojih. Višji COP pomeni, da naprava glede na porabljeno elektriko odda več toplote. To ni stalna lastnost, ki bi bila enaka v vseh vremenskih razmerah.

Ob podatku COP zato potrebujete tudi pogoje meritve. Pomembni sta predvsem temperatura zunanjega zraka in temperatura vode, ki jo naprava pripravlja. Vrednosti, izmerjeni pri različnih pogojih, nista neposredno primerljivi.

IEA poudarja, da je oddana toplota pri toplotnih črpalkah lahko večkrat večja od vložene električne energije, ker naprava večino toplote prenese iz okolice. To ni ustvarjanje energije iz nič, temveč uporaba dodatnega vira toplote, ki ga električni števec ne meri kot porabljeno elektriko. 1

COP je zato uporaben za primerjanje posameznih obratovalnih točk, ni pa sam po sebi napoved letnega računa.

Kaj pove SCOP?

SCOP je sezonsko grelno število. Namesto ene obratovalne točke upošteva standardizirano ogrevalno sezono, različne zunanje temperature in delne obremenitve. Njegov namen je bolj smiselna primerjava sezonske učinkovitosti naprav.

Evropska pravila določajo referenčne pogoje in način vrednotenja sezonskega delovanja, zato morate tudi pri SCOP preveriti podnebje in temperaturno uporabo. Podatek za nizkotemperaturno ogrevanje ni enakovreden podatku za sistem, ki potrebuje bolj vročo vodo. 2

Pomembna je tudi beseda »do«. Dines na primer pri določenih visokotemperaturnih izvedbah LG Therma V navaja »visok SCOP do 5,45«. To je zgornja deklarirana vrednost v navedeni ponudbi, ne zagotovilo za vsak model, vsako hišo in vsako nastavitev.

Pri primerjavi zahtevajte podatkovni list točno določene kombinacije naprav. Ime družine izdelkov je za zanesljivo primerjavo premalo.

Zakaj je na nalepki učinkovitost izražena v odstotkih?

Na evropski energijski nalepki oziroma podatkovnem listu boste našli sezonsko energijsko učinkovitost pri ogrevanju prostorov, označeno z ηs. To ni ista številka kot COP ali SCOP, samo zapisana z drugim znakom.

Pri električnih toplotnih črpalkah evropska metodologija porabljeno elektriko preračuna s pretvorbenim koeficientom za primarno energijo in upošteva predpisane popravke. Zato vrednosti ηs ne smemo neposredno razlagati kot razmerje med toploto in elektriko na gospodinjskem števcu. 2

V praksi to pomeni:

• COP opisuje učinkovitost pri določenih pogojih.
• SCOP opisuje standardizirano sezonsko razmerje.
• ηs omogoča regulativno vrednotenje in razvrstitev na energijski nalepki.
• Dejanska poraba vključuje tudi lastnosti stavbe, nastavitve in način uporabe.

Energijski razred je zato dober začetek primerjave, ne nadomestilo za preverjanje tehničnih podatkov.

Zakaj učinkovitost v mrazu praviloma pade?

Toplotna črpalka mora toploto prenesti z nižje na višjo temperaturno raven. Ko je zunaj hladneje, mora pri enaki temperaturi ogrevalne vode premagovati večjo temperaturno razliko. Podobno velja, če ob nespremenjeni zunanji temperaturi zahtevamo bolj vročo vodo.

IEA opozarja, da je učinkovitost povezana s temperaturno razliko med virom toplote in mestom oddaje. Zato lahko izboljšave ogrevalnega sistema, ki omogočajo nižjo temperaturo vode, pomagajo pri učinkovitejšem delovanju. 1

Dines za LG Therma V Monobloc S II navaja ogrevanje do zunanje temperature −25 °C (pri izvedbah 5–9 kW) in pripravo vode do 65 °C. Ti meji opisujeta območje delovanja, ne pomenita pa enakega COP v celotnem območju ali nujno hkratnega doseganja obeh skrajnih pogojev.

Za zimsko presojo potrebujete tudi podatke o ogrevalni moči pri nizki temperaturi.

Odtaljevanje je del običajnega zimskega delovanja

Na hladnem zunanjem izmenjevalniku se lahko nabere srež. Naprava zato uporablja odtaljevanje, s katerim odstrani ledeno oblogo in ponovno vzpostavi ustrezno izmenjavo toplote.

Odtaljevanje ni isto kot okvara. Med postopkom se delovanje začasno spremeni, pod zunanjo enoto pa nastaja voda. LG v navodilih priporoča preverjanje pravilnega odtaljevanja zunanje enote in prepoveduje uporabo neodobrenih sredstev za njegovo pospeševanje. 3

Za lastnika je najpomembneje, da ne posega v izmenjevalnik in ne poskuša ledu odstranjevati z orodjem. Če se led kopiči nenavadno dolgo ali naprava ne ogreva ustrezno, naj stanje preveri serviser.

Kako znanje uporabiti pri izbiri?

Pri ogledu toplotnih črpalk v ponudbi Uniklik najprej primerjajte enake pogoje: isto temperaturno uporabo, isto podnebje in točen model. Nato preverite moč v mrazu, predvideni dodatni grelec in temperaturo, ki jo potrebuje vaš ogrevalni sistem.

Najbolj uporabna številka ni nujno največja številka v opisu izdelka, temveč podatek, ki ustreza vaši hiši. Dobro izbrana naprava mora pokriti potrebe objekta, ne samo doseči privlačnega laboratorijskega rezultata.

Uniklik dostavlja naprave samo v Sloveniji, montaža pa ni vključena v ceno. Izbiro ter izvedbo sistema zato pravočasno uskladite z usposobljenim izvajalcem.

Viri

• IEA: How a heat pump works
• Uredba Komisije (EU) št. 813/2013
• LG: navodila za uporabo toplotne črpalke zrak–voda
• Dines: cenik LG Therma V