Toplotne črpalke zrak/voda: učinkovite tudi v hišah z radiatorji

Cilj projekta ni bil pridobiti zgolj podatke o grelnem številu in stroških ogrevanja s toplot­no črpalko, kar sicer najbolj zanima uporabnike, spremljali in analizirali so še številne druge parametre, ki pri delovanju toplotne črpalke niso neposredno vidni, vendar vplivajo na rabo končne energije za ogrevanje in stroške za električno energijo, ki jo črpalka porabi za svoje delovanje. Rezultati meritev sicer še niso v celoti analizirani, a dr. Alojz Poredoš, predstojnik katedre za toplot­no in okoljsko tehniko ter vodja laboratorija za hlajenje in daljinsko energetiko na ljubljanski fakulteti za strojništvo, pravi, da potrjujejo in v nekaterih točkah celo presegajo pričakovanja, predvsem pa so zelo uporabni. Proizvajalec toplotne črpalke je namreč nekatere podatke, pridobljene med ogrevalno sezono, že implementiral v proizvodnjo.

Optimizirano odtaljevanje uparjalnika

Dejavnik, ki močno zmanjšuje energijsko učinkovitost toplotnih črpalk tipa zrak/voda, je odtaljevanje sreža na uparjalniku v zunanji enoti, kar je pozimi zelo pogosto. Alojz Poredoš nam je že januarja povedal, da je sreženje po njegovem mnenju bolj odvisno od zračne vlage kot od nizkih zunanjih temperatur. Še nepopolne analize meritev kažejo, da je imel prav. Novembra, na primer, je bilo kar 26 meglenih dni in zračna vlaga zelo visoka. Srež je v tistih dneh intenzivno nastajal, moč toplotne črpalke se je hitro zmanjševala, zato je bilo potrebno pogosto odtaljevanje, kar je povečevalo rabo električne energije za delovanje toplotne črpalke. Povprečna temperatura v novembru je bila 3,8 stopinje Celzija, v decembru pa pol stopinje nižja. Kljub temu je bila poraba elektrike decembra manjša, kar pomeni, da je bila učinkovitost toplotne črpalke večja. To bi bilo nelogično, če ne bi upoštevali vpliva vlage, razloži sogovornik. Da so pri višji zunanji temperaturi zabeležili nižje grelno število, pripisuje ravno temu, da se je moral uparjalnik zaradi visoke zračne vlage večkrat odtaljevati. Žal novembra še ni bilo vgrajeno posebno tipalo za merjenje zračne vlage, s katerim od januarja spremljajo vpliv vlage na delovanje toplotne črpalke, zato Poredoš ne more z gotovostjo potrditi svojih opažanj, a pričakuje, da jih bodo potrdile analize meritev vlage in temperature v januarju, februarju in marcu.

Na podlagi sprotnega analiziranja meritev, opravljenih v Poredoševi hiši, so lahko v podjetju Termotehnika Kronovšek, kjer so izdelali toplotno črpalko, optimizirali sam proces odtaljevanja uparjalnika. Tako v toplotne črpalke že dober mesec serijsko vgrajujejo nov program za regulacijo odtaljevanja, ki so ga razvili ravno na podlagi izsledkov pri Alojzu Poredošu. Predvsem pri zelo nizkih zunanjih temperaturah in visoki relativni vlagi jim je tako uspelo pogostost in čas odtaljevanja uparjalnika zmanjšati tudi do 70 odstotkov. Gre za problem, ki ga vsi proizvajalci želijo »skriti«, a dejstvo je, da ga uporabnik občuti, saj toplotna črpalka med odtaljevanjem sreža ne ogreva objekta, ampak iz njega toploto črpa. To pa celostno gledano pomeni zmanjšanje učinkovitosti sistema med odtaljevanjem in večje stroške za električno energijo, pravi Bogdan Kronovšek.

Po standardih in parametrih, ki so podani v katalogih proizvajalcev, se meritve v laboratorijih (v Termotehniki Kronovšek testirajo funkcionalnost in učinkovitost vsake toplotne črpalke, ki jo izdelajo) izvajajo na eni obratovalni točki, pri določeni relativni vlagi in zunanji temperaturi. »Za to točko je v laboratoriju mogoče zelo dobro optimizirati delovanje, naš interes pa je,« pravi Kronovšek, »da toplotna črpalka učinkovito deluje v celotnem delovnem območju, torej od plus 35 stopinj Celzija poleti, ko ogreva le sanitarno vodo, do minus 20 ali še manj, ko je njena naloga tudi ogrevanje prostorov.« Prijetno je bil presenečen, da je bil vso ogrevalno sezono strošek ogrevanja in delovanja toplotne črpalke v skladu z njihovimi laboratorijskimi testi, v katerih delovanja črpalke ne sprem­ljajo vse leto in v dejanskih razmerah, ampak le krajši čas v različnih razmerah.

Deluje tudi brez dodatnega vira toplote

Za ogrevanje s toplotno črpalko tipa zrak/voda velja, da poleg toplotne črpalke potrebujemo še dodaten vir toplote (običajno je to ogrevalni kotel), ki zagotavlja nemoteno ogrevanje ob nizkih zunanjih temperaturah, ko črpalka sama ne zmore več zadostiti vsem potrebam po toploti. Da to ni nujno res in da lahko hišo ogrevamo tudi brez dodatnega vira toplote, dokazujejo meritve delovanja toplotne črpalke v hiši Alojza Poredoša.

Toplotna črpalka 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 je namreč brez težav sama zagotavljala dovolj toplote, da je bilo v bivalnih prostorih približno 200 kvadratnih metrov velike hiše vedno 22 do 23 stopinj Celzija. Le februarja, ko je živo srebro več dni zapored kazalo precej pod ničlo, se je nekajkrat vključil električni grelnik z močjo 6 kW, standardno integriran v napravo, a vsega skupaj ne več kot za deset ur. Če bi v tem času znižali temperaturo v hiši za stopinjo ali dve, se električni grelnik ne bi vključil, je prepričan Poredoš. Vendar tega niso naredili – po eni strani so želeli preveriti, kdaj se bo električni grelnik vključil, po drugi pa niso hoteli spreminjati svojih bivalnih navad in zmanjševati udobja v hiši.

Če torej vzamemo, da v ogrevalni sezoni v Ljubljani deluje grelna naprava približno 1900 ur, je toplotna črpalka za svoje delovanje neposredno iz električnega omrežja porabila manj kot pol odstotka vse porabljene energije, kar je zanemarljivo. To je prijetno presenetilo tudi proizvajalca. Ne nazadnje gre za 28 let staro hišo, ki ni bila energijsko obnovljena, lastnik se je odločil zgolj za prenovo ogrevalnega sistema, pravi Bogdan Kronovšek. Pri tem je treba povedati, da je v večjem delu hiše že od vsega začetka talno ogrevanje, v manjšem pa radiatorsko, kar pomeni, da toplotna črpalka ves čas deluje tako, kot bi bili radiatorji povsod, torej s temperaturo predtoka od 38 do 55 stopinj Celzija, odvisno od temperature okolice, doda sogovornik.

Lastnik je sicer ves čas verjel, da bo toplotna črpalka kljub radiatorjem zmogla samostojno ogrevati hišo, pričakoval pa je, da bo ravno zaradi radiatorjev strošek za porabljeno električno energijo večji. A je ta razmeroma majhen (675 evrov), kar po besedah Alojza Poredoša dokazuje, da so toplotne črpalke vsekakor primerne tudi za ogrevanje hiš, v katerih so grelna telesa radiatorji. Zelo priporočljivo pa je, da povečamo površino radia­torjev oziroma jih ustrezno dimenzioniramo in s tem znižamo temperaturo, potrebno za njihovo ogrevanje, strošek pa se pri obratovalnih stroških toplotne črpalke povrne v letu do dveh, doda Kronovšek.

Manj energije za delovanje obtočnih črpalk

Poredoš je pri prenovi ogrevalnega sistema iz kotlovnice odstranil cisterno in kotel za kurilno olje. Za primer, da toplotna črpalka ne bi mogla zagotavljati dovolj toplote ali da bi celoten sistem odpovedal, je zato v 300-litrski zalogovnik vgrajen dodaten 6-kilovatni pretočni grelnik. Tega je mogoče vključiti ročno in tako pognati obtočne črpalke, ki skrbijo za pretok vode po radiatorjih in ceveh talnega ogrevanja. Energija, ki jo za delovanje porabijo obtočne črpalke, se prišteje k energiji, potrebni za delovanje toplotne črpalke, zato so poskušali z meritvami ugotoviti, kako bi lahko zmanjšali porabo energije za njihovo delovanje. Ugotovili so, da je mogoče delovanje obtočnih črpalk optimizirati z večjimi pretoki, ki omogočajo znižanje temperature, pri kateri deluje toplotna črpalka, in s tem doseči višje grelno število. Pred začetkom nove ogrevalne sezone bodo zato po Poredoševih besedah vgradili novi, energijsko učinkovitejši obtočni črpalki.

Prihranek pri stroških za ogrevanje: 1225 evrov

Skupni strošek za ogrevanje hiše in pripravo tople sanitarne vode od 3. oktobra lani, ko se je začela ogrevalna sezona, do konca letošnjega aprila, je bil 675 evrov. V tem času je toplotna črpalka proizvedla 21.400 kilovat­nih ur toplote, kolikor bi je, na primer, dobili iz približno 2300 litrov kurilnega olja. Pri povprečni ceni kurilnega olja v preteklem letu bi bil strošek zanj približno 1900 evrov. Prihranek je torej 1225 evrov v primerjavi s predpreteklo ogrevalno sezono, ko so se Poredoševi še ogrevali s kurilnim oljem. Če bi pri prenovi ogrevalnega sistema obstoječe radiatorje nadomestili z nizkotemperaturnim talnim ogrevanjem, bi bili stroški ogrevanja še manjši in prihranek večji.

Po besedah Alojza Poredoša je bila celotna naložba v toplotno črpalko za 3000 do 4000 evrov višja, kakor bi bila naložba v posodobitev ogrevalnega sistema s plinom ali kurilnim oljem, a se bo ob sedanjem prihranku za ogrevanje povrnila v treh letih oziroma v letu in pol, saj je treba upoštevati še nepovratne spodbude Eko sklada v višini 1500 evrov, ki jih je mogoče pridobiti za vgradnjo toplotne črpalke. Seveda izračunana vračilna doba velja le v primeru, ko v celoti zamen­jamo dotrajani ogrevalni sistem, kakor je to storil naš sogovornik. Če bi toplotno črpalko priključili na stari, a še delujoči sistem, bi se naložba povrnila v petih do šestih letih.