Toplotne črpalke: skoraj trikrat manj za ogrevanje

Želeli smo urediti sistem, ki ga je mogoče spremljati in analizirati njegovo delovanje v realnem okolju, pravi prof. dr. Alojz Poredoš, ki je toplotno črpalko tipa zrak/voda v svojo hišo vgradil septembra lani. Drugi razlog, zaradi katerega se je lotil projekta, je dejstvo, da je mogoče za vgradnjo toplotne črpalke pridobiti nepovratna sredstva Eko sklada, a le za dovolj kakovostne. Kakovost se zdaj ocenjuje le na podlagi laboratorijskih testov. »Naš cilj pa je, da bi se kakovost ocenjevala tudi na podlagi podatkov o njihovem dejanskem delovanju v objektu,« pravi sogovornik in doda, da bodo dobljeni rezultati v pomoč proizvajalcem pri iskanju novih rešitev, s katerimi bi lahko še povečali učinkovitost naprav. Tretji razlog je povezan s samim delom našega sogovornika, ki na ljubljanski fakulteti za strojništvo med drugim predava predmet Toplotne črpalke. Študenti imajo namreč s tem možnost prek računalnika spremljati delovanje ogrevalnega sistema, vgrajenega v hišo svojega profesorja, pridob­ljene podatke pa bodo v okviru študijskih obveznosti tudi analizirali. Prenašanje znanja na mlajšo generacijo je zelo pomembno, pravi Poredoš, saj so to naši bodoči inženirji, ki bodo takšne in podobne sisteme nekoč načrtovali in jih izboljševali.

Spremljajo različne parametre delovanja

Ljubljanska fakulteta za strojništvo že vrsto let sodeluje s slovenskim proizvajalcem toplotnih črpalk, podjetjem Termotehnika Kronovšek, zato je bila njihova toplotna črpalka logična izbira, pravi Alojz Poredoš. Sam se je odločil za toplotno črpalko zrak/voda z nominalno močjo 12 kW pri temperaturi zunanjega zraka dve stopinji Celzija in pri temperaturi odjema 35 stopinj Celzija ter z grelnim številom 3,7 in električno priključno močjo 3,6 kW. V laboratorijih Termotehnike Kronovšek vsak dan preverjajo delovanje vsaj treh toplotnih črpalk iz redne proizvod­nje. Bogdan Kronovšek pravi, da testirajo funkcionalnost in učinkovitost vsakega izdelka, preden ga dajo na trg: »Kot proizvajalca nas predvsem zanima, kaj vse vpliva na letno delovno število toplotne črpalke, torej na njeno učinkovitost v celem letu ali več sezonah, a tega v laboratoriju ne moremo preveriti. Največ nam bodo o tem povedale meritve na sami lokaciji, pri uporabniku. Res je sicer, da se objekti med seboj močno razlikujejo, ne moremo kar tako primerjati dveh sosednjih hiš. Menim pa, da bomo s spremljanjem delovanja konkretne toplotne črpalke dobili kazalnike in smernice, ki nam bodo v pomoč pri nadaljnjem delu.«

Poredoš je k sodelovanju povabil še druga podjetja, saj je želel zagotoviti čim bolj optimalno delovanje sistema in predvsem čim bolj natančno spremljanje različnih parametrov delovanja toplotne črpalke. Za meritve so poskrbeli v podjetju Enerkon, grafična podoba in vizualizacija spremljanih podatkov na računalniku je bila v domeni podjetja El-tec Mulej, obtočne črpalke je priskrbelo podjetje Grundfos, celoten sistem pa je vgradil in zmontiral Jože Madjar iz podjetja Sprim. Toplotna črpalka skupaj z merilniki toplote in električne energije je povezana s sistemom CNS, ki zajema vse podatke iz naprave, vse meritve in hkrati spremlja delovanje posameznih komponent celotnega sistema, vse informacije pa se shranjujejo v bazi podatkov, pravi Milan Jungič iz podjetja El-tec Mulej. Sistem prek vmesnika, ki deluje kot komunikacijski prehod, komunicira z regulacijo toplotne črpalke, s toplotnim števcem, števcem vode in električnim števcem. Za računalniško podporo je pri investitorju poskrbel Primož Poredoš, mladi raziskovalec na fakulteti za strojništvo. Pred kratkim so vgradili še tipalo za zračno vlago, s katerim bodo spremljali, kako toplotna črpalka deluje v odvisnosti od vlage. Poredoš je namreč prepričan, da je nastajanje sreža na zunanji enoti, kar je pozimi pogosto, bolj odvisno od vlage kot od same temperature: »Poiskali bomo korelacijo med zračno vlago in funkcijo odtaljevanja sreža, kar bo zelo pomemben podatek, saj se toplotna moč črpalke zaradi sreža precej zmanjša.«

Pomemben del merilne opreme je toplotni števec za merjenje toplotne energije in/ali hladu, ki je zelo občutljiv del inštalacije, pravi Janez Kodra iz Enerkona. Z njim so si pomagali pri montaži in med zagonom sistema, saj pokaže marsikatero anomalijo ali celo nepravilnost v delovanju sistema. Pri montaži omogoča opazovanje trenutnih pretokov, temperatur in podobno, kar je inštalaterju v veliko pomoč, pojasni Jože Madjar in napol v šali doda, da ne bo več vgrajeval toplotne črpalke brez toplotnega števca, ki ga zlasti za individualne hiše toplo priporoča.

Hiša ni bila energijsko obnovljena

Toplotne črpalke za ogrevanje prostorov in pripravo tople sanitarne vode so v novograd­njah že stalnica, čedalje pogosteje pa jih vgrajujejo tudi lastniki starejših hiš, ki želijo zmanjšati rabo energije. Strokovnjaki poudarjajo, da je vgradnja smiselna le, če so bili prej izvedeni nekateri drugi ukrepi energijske sanacije, kot sta toplotni ovoj in zamenjava stavbnega pohištva. Alojz Poredoš jo je vgradil v 28 let staro hišo, na kateri omenjeni ukrepi niso bili izvedeni. Za zdaj se za to ni odločil, saj ima hiša dovolj kakovosten toplotni ovoj – na osnovno nosilno 30-centimetrsko opeko je v dveh slojih (štiri plus štiri centimetre) vgrajena osemcentimetrska izolacija iz lendaporja, obložena še s šestimi centimetri porolita, ki mu sledi zaključni sloj, tako da je toplotna prehodnost zunanjih sten blizu tisti, ki jo zahteva pravilnik o učinkoviti rabe energije v stavbah (Pures).

Tudi lesena okna so kljub starosti še vedno dovolj kakovostna, zagotavlja sogovornik, saj so že takrat vgradili trislojna. Njihova toplot­na prehodnost je razmeroma majhna, res pa je, da imajo po vseh teh letih nekaj ventilacijskih izgub zaradi netesnosti na nekaterih mestih. Poredoš ugotavlja, da so te izgube v mejah dopustnega, ne nazadnje v hiši potrebujejo svež zrak, zato ni potrebe po menjavi oken. Prepričan je, da bi bile pri prezračevanju prostorov z odpiranjem kakovostnejših zrakotesnih oken toplotne izgube enake ali celo večje. Vsekakor bi bili mogoči prihranki energije s prisilnim prezračevanjem in rekuperacijo zraka, vendar je to za obstoječe stanje investicijsko in izvedbeno zahtevno.

V hiši imajo že ves čas talno ogrevanje na 80 odstotkih bivalnih površin, preostali del pa ogrevajo z radiatorji, ki so jih pred vgradnjo toplotne črpalke povečali za količnik 2,5. S tem so znižali temperaturo, potrebno za ogrevanje radiatorjev. Ko je bilo zunaj minus pet stopinj Celzija, je bila najvišja potrebna temperatura za ogrevanje radiatorjev 35 do 36 stopinj Celzija, v ceveh talnega ogrevanje pa je vedno približno 30 stopinj Celzija, pravi sogovornik.

Za ogrevanje namesto 1900 evrov le približno 750

Za ogrevanje 130 kvadratnih metrov velikega bivalnega pritličja in prav toliko velikih spodnjih, polkletnih prostorov, kjer so pravzaprav občasno ogrevali samo delovno sobo, so pred vgradnjo toplotne črpalke porabili blizu 2000 litrov kurilnega olja. S pečjo na olje so pozimi ogrevali tudi sanitarno vodo, le zadnjih sedem let so jo poleti ogrevali s top­lotno črpalko za sanitarno vodo, vgrajeno v shrambi v kletnem delu hiše.

Toplotna črpalka za ogrevanje deluje od 25. septembra lani, prihranki pa so že veliki, pravi sogovornik. Poraba električne energije se je sicer zaradi delovanja toplotne črpalke povečala, a po drugi strani je to tudi edini strošek, saj so se znebili kurilnega olja. Oktobra lani so na račun ogrevanja za električno energijo plačali 45 evrov več, kot je bilo povprečje za prvih devet mesecev, novembrski račun pa je bil višji za 92 evrov. »Če to projiciram na celotno ogrevalno sezono, bo strošek ogrevanja do konca ogrevalne sezone med 700 in 750 evri, kar je skoraj trikrat manj, kakor če bi uporabljali kurilno olje, saj bi morali za 2000 litrov kurilnega olja po današnjih cenah odšteti približno 1900 evrov,« pravi Alojz Poredoš.

Pa bo toplotna črpalka zadoščala za vse potrebe po toploti, tudi če bodo zunanje temperature dalj časa pod ničlo? Čeprav v hiši ni dodatnih virov ogrevanja, se sogovornik ne boji, da bi ostali na mrzlem. Za ekstremne vremenske razmere, ko bi bile zunanje temperature več dni zapored minus deset stopinj Celzija, na primer, je v toplotno črpalko vgrajen (standardno integriran) električni grelnik z močjo 6 kW. Poredoš je poleg tega predvidel možnost, da odpove celotni sistem in ga torej sploh ne bi mogel uporabljati. Za tak primer so v 300-litrski zalogovnik vgradili še dodaten pretočni grelnik z močjo 6 kW, ki ga je mogoče ročno vključiti in tako zagnati obtočne črpalke, ki skrbijo za pretok vode po radiatorjih in ceveh talnega ogrevanja. S šestimi kilovati lahko vzdržujemo sicer nekoliko nižjo temperaturo, vendar hišo obvarujemo, saj temperatura ne more pasti pod kritično mejo, pove sogovornik.

Kako še zmanjšati porabo elektrike za delovanje

Toplotna črpalka in vsi z njo povezani sistemi delujejo dobro, a sodelujoči v projektu se vedno znova sprašujejo, kaj bi lahko še izboljšali. Poredoš tako med drugim s podjetjem Grundfos išče odgovor na vprašanje, kako bi lahko črpalke, ki skrbijo za pretok vode, porabile še manj energije. Energija za pogon črpalk se namreč prišteje k energiji, potrebni za delovanje toplotne črpalke. Edina stvar, ki ga nekoliko skrbi, je nezanesljiva preskrba z električno energijo, saj imajo – kljub temu da so le nekaj kilometrov oddaljeni od Ljubljane – več prekinitev na leto. Navadno so sicer kratkotrajne, dve- ali triminutne, včasih tudi daljše, a to je dovolj, da se sistem sesuje. To se je zgodilo tudi malo pred našim obiskom, a so ga hitro postavili na noge. Vsekakor bo treba poskrbeti za zaščito sistema pred nihanjem električne napetosti, razmišlja Alojz Poredoš, ki se že veseli konca ogrevalne sezone, ko bodo začeli analizirati podatke o delovanju sistema. O rezultatih bomo pisali tudi v prilogi Deloindom.