Na področju ogrevanja in hlajenja so se toplotne črpalke izkazale kot zelo učinkovita in okolju prijazna rešitev. Široko se uporabljajo v stanovanjskih, poslovnih in industrijskih okoljih za ogrevanje in hlajenje. Da bi resnično razumeli vrednost in delovanje toplotnih črpalk, se je bistveno poglobiti v njihova načela delovanja in koncept koeficienta učinkovitosti (COP).
Načela delovanja toplotnih črpalk
Osnovni koncept
Toplotna črpalka je v bistvu naprava, ki prenaša toploto z enega mesta na drugo. Za razliko od tradicionalnih ogrevalnih sistemov, ki ustvarjajo toploto z zgorevanjem ali električnim uporom, toplotne črpalke premikajo obstoječo toploto iz hladnejšega območja v toplejše. Ta postopek je podoben delovanju hladilnika, vendar obratno. Hladilnik črpa toploto iz svoje notranjosti in jo oddaja v okolico, medtem ko toplotna črpalka črpa toploto iz zunanjega okolja in jo oddaja v notranjost.
Hladilni cikel
Delovanje toplotne črpalke temelji na hladilnem ciklu, ki vključuje štiri glavne komponente: uparjalnik, kompresor, kondenzator in ekspanzijski ventil. Tukaj je podrobna razlaga, kako te komponente delujejo skupaj:
- UparjalnikPostopek se začne z uparjalnikom, ki se nahaja v hladnejšem okolju (npr. zunaj hiše). Hladilno sredstvo, snov z nizkim vreliščem, absorbira toploto iz okoliškega zraka ali tal. Ko absorbira toploto, se hladilno sredstvo spremeni iz tekočine v plin. Ta fazna sprememba je ključna, ker hladilnemu sredstvu omogoča, da prenaša znatno količino toplote.
- KompresorPlinasto hladilno sredstvo se nato premakne v kompresor. Kompresor s stiskanjem poveča tlak in temperaturo hladilnega sredstva. Ta korak je bistven, ker dvigne temperaturo hladilnega sredstva na raven, ki je višja od želene notranje temperature. Visokotlačno in visokotemperaturno hladilno sredstvo je zdaj pripravljeno sprostiti svojo toploto.
- KondenzatorNaslednji korak vključuje kondenzator, ki se nahaja v toplejšem okolju (npr. v hiši). Tukaj vroče hladilno sredstvo pod visokim tlakom odda svojo toploto okoliškemu zraku ali vodi. Ko hladilno sredstvo oddaja toploto, se ohladi in spremeni nazaj iz plina v tekočino. Ta fazna sprememba sprosti veliko količino toplote, ki se uporablja za ogrevanje notranjega prostora.
- Ekspanzijski ventilKončno tekoče hladilno sredstvo prehaja skozi ekspanzijski ventil, ki zniža njegov tlak in temperaturo. Ta korak pripravi hladilno sredstvo, da ponovno absorbira toploto v uparjalniku, in cikel se ponovi.
Koeficient učinkovitosti (COP)
Definicija
Koeficient učinkovitosti (COP) je merilo učinkovitosti toplotne črpalke. Opredeljen je kot razmerje med količino oddane (ali oddane) toplote in količino porabljene električne energije. Preprosto povedano, pove nam, koliko toplote lahko toplotna črpalka proizvede za vsako enoto električne energije, ki jo porabi.
Matematično se COP izrazi kot:
COP=Porabljena električna energija (W)Oddana toplota (Q)
Ko ima toplotna črpalka COP (koeficient učinkovitosti) 5,0, lahko znatno zmanjša račune za elektriko v primerjavi s tradicionalnim električnim ogrevanjem. Tukaj je podrobna analiza in izračun:
Primerjava energetske učinkovitosti
Tradicionalno električno ogrevanje ima COP 1,0, kar pomeni, da proizvede 1 enoto toplote za vsako porabljeno kWh električne energije. Nasprotno pa toplotna črpalka s COP 5,0 proizvede 5 enot toplote za vsako porabljeno kWh električne energije, zaradi česar je veliko učinkovitejša od tradicionalnega električnega ogrevanja.
Izračun prihrankov pri stroških električne energije
Ob predpostavki potrebe po proizvodnji 100 enot toplote:
- Tradicionalno električno ogrevanjeZahteva 100 kWh električne energije.
- Toplotna črpalka s COP 5,0Zahteva le 20 kWh električne energije (100 toplotnih enot ÷ 5,0).
Če je cena elektrike 0,5 € na kWh:
- Tradicionalno električno ogrevanjeStroški elektrike znašajo 50 € (100 kWh × 0,5 €/kWh).
- Toplotna črpalka s COP 5,0Stroški elektrike znašajo 10 € (20 kWh × 0,5 €/kWh).
Razmerje varčevanja
Toplotna črpalka lahko prihrani 80 % pri računih za elektriko v primerjavi s tradicionalnim električnim ogrevanjem ((50 - 10) ÷ 50 = 80 %).
Praktični primer
V praktičnih aplikacijah, kot je oskrba s toplo vodo, predpostavimo, da je treba dnevno segreti 200 litrov vode s 15 °C na 55 °C:
- Tradicionalno električno ogrevanjePorabi približno 38,77 kWh električne energije (ob predpostavki 90-odstotne toplotne učinkovitosti).
- Toplotna črpalka s COP 5,0Porabi približno 7,75 kWh električne energije (38,77 kWh ÷ 5,0).
Pri ceni elektrike 0,5 € na kWh:
- Tradicionalno električno ogrevanjeDnevni stroški elektrike znašajo približno 19,39 € (38,77 kWh × 0,5 €/kWh).
- Toplotna črpalka s COP 5,0Dnevni stroški elektrike znašajo približno 3,88 € (7,75 kWh × 0,5 €/kWh).
Ocenjeni prihranki za povprečna gospodinjstva: toplotne črpalke v primerjavi z ogrevanjem na zemeljski plin
Na podlagi ocen za celotno industrijo in trendov cen energije v Evropi:
| Predmet | Ogrevanje na zemeljski plin | Ogrevanje s toplotno črpalko | Ocenjena letna razlika |
| Povprečni letni stroški energije | 1.200–1.500 € | 600–900 € | Prihranek približno 300–900 € |
| Emisije CO₂ (tone/leto) | 3–5 ton | 1–2 toni | Zmanjšanje za približno 2–3 tone |
Opomba:Dejanski prihranki se razlikujejo glede na nacionalne cene električne energije in plina, kakovost izolacije stavb in učinkovitost toplotnih črpalk. Države, kot so Nemčija, Francija in Italija, običajno kažejo večje prihranke, zlasti kadar so na voljo državne subvencije.
Toplotna črpalka Hien R290 EocForce serije 6-16kW: Monoblok toplotna črpalka zrak-voda
Ključne lastnosti:
Funkcionalnost vse v enem: ogrevanje, hlajenje in priprava tople vode za gospodinjstvo
Prilagodljive možnosti napetosti: 220–240 V ali 380–420 V
Kompaktna zasnova: kompaktne enote 6–16 kW
Okolju prijazno hladilno sredstvo: Zeleno hladilno sredstvo R290
Izjemno tiho delovanje: 40,5 dB(A) na razdalji 1 m
Energetska učinkovitost: SCOP do 5,19
Ekstremna temperaturna zmogljivost: Stabilno delovanje pri –20 °C
Vrhunska energijska učinkovitost: A+++
Pametno upravljanje in pripravljenost za fotovoltaiko
Funkcija proti legioneli: najvišja temperatura izhodne vode 75 °C
Čas objave: 10. september 2025