janez basej

Biotehniški center Naklo, 18. oktober 2007

Janez Basej

Izkoriščanje toplote zemlje s toplotno črpalko


Kazalo

UVOD

DELOVANJE TOPLOTNE ČRPALKE

VIRI TOPLOTE

STROŠKI IN PRIHRANKI

TOPLOTNA ČRPALKA V PRAKSI

NASVETI


UVOD

Del sončne energije, ki doseže zemljo se vskladišči v zraku, vodi, zemlji, kameninah in rastlinah (biomasi).

Vskladiščena energija, ki jo je mogoče izkoriščati, ne onesnažuje okolja, je brezplačna in cca 15-tisočkrat presega vse človeške potrebe po energiji.

Toplotna energija je povsod okoli nas, vendar na nizki temperaturni ravni. Toplotna črpalka je naprava, ki izrablja toploto iz okolja in jo pretvarja v toploto za segrevanje zgradb in sanitarne vode.

Ogrevanje s toplotno črpalko predstavlja energetsko učinkovit in okolju prijazen način ogrevanja


DELOVANJE TOPLOTNE ČRPALKE• Toplotne črpalke izkoriščajo toploto, ki je shranjena v zemlji,

kameninah ali površinskih vodah.

• Princip delovanja temelji na v naravi shranjeni sončni toploti, ki ogreje medij v kolektorskem sistemu za nekaj stopinj.

• Toplotna črpalka dvigne prejeto toploto na višji temperaturni nivo, primeren za ogrevanje radiatorskega sistema in sanitarne vode.

• Razmerje med vloženo in prejeto energijo je v nekaterih sistemih lahko že preko 4,5.

• Medij, ki kroži v zaprtem kolektorskem sistemu je nestrupen in razgradljiv.


DELOVANJE TOPLOTNE ČRPALKE

1 – hladivo v uparjalniku odvzame toploto iz okolice (5) in se upari

2 – kompresor uparjeno hladivo komprimira (zvišata se tlak in temperatura)

3 – visoka temperatura hladiva ogreje v kondenzatorju ogrevalno vodo sistema (6)

4 – pri pretoku skozi ekspanzijski ventil se visoki tlak hladiva zniža in utekočini.


VIRI TOPLOTE

Toplotne črpalke se razlikujejo glede na vir energije, ki ga izrabljajo. Kateri vir toplotne energije je najprimernejši je odvisno od:

Energetske porabe hiše

Instaliranega ogrevalnega sistema

Pogojev, ki jih nudi narava v okolici hiše


VIRI TOPLOTE

IZKORIŠČANJE TOPLOTE ZEMLJE

Sonce, veter in dež ogrevajo zemljo, kjer se toplota shranjuje za hladnejše dni.

S toplotno črpalko izkoriščamo toploto zemlje v globljih plasteh (1 – 2 m)

V zemljo položimo kolektorsko cev, v kateri se pretaka nestrupena tekočina, ki se zaradi toplote ogreje za nekaj stopinj.

Položitev kolektorja je prilagojena tako, da je delovanje sistema uravnovešeno preko celega leta.

Pravilno dimenzioniran zemeljski kolektor ne vpliva na rast zelenja in dreves.


VIRI TOPLOTE

IZKORIŠČANJE TOPLOTE ZEMLJE


VIRI TOPLOTE

IZKORIŠČANJE TOPLOTE KAMENIN

Izkoriščamo toploto kamenin – preizkušen, zanesljiv in trajen vir toplote

Poseg na zemljišču majhen, vendar zelo drag – ena ali več vrtin, v katere vstavimo kolektorske cevi.

Uporablja pri velikih porabnikih energije – visoki prihranki upravičijo investicijo.

Princip delovanja podoben kot pri zemeljskem kolektorju.

Medij, ki kroži v kolektorju se v kameninah ogreje za nekaj stopinj.


VIRI TOPLOTE

IZKORIŠČANJE TOPLOTE KAMENIN


VIRI TOPLOTE

IZKORIŠČANJE TOPLOTE POVRŠINSKIH VODA

Izkoriščamo toploto vode v jezerih, počasi tekočih rekah, zajezitvah in morjih.

Ogreva se pomladi in poleti, jeseni se počasi ohlaja, pozimi pa zadrži toploto zaradi ledenega pokrova s snegom in zaradi toplote dna.

Toploto lahko izkoriščamo z namestitvijo kolektorja na dno vode ali v primerih velike količine vode, ko ta poleti ne zamrzne, toploto izkoriščamo neposredno preko prenosnikov toplote – sistem je potrebno zavarovati proti zamrznitvi.


VIRI TOPLOTEIZKORIŠČANJE TOPLOTE POVRŠINSKIH VODA


VIRI TOPLOTEIZKORIŠČANJE TOPLOTE PODTALNICE

Sistemi s podtalnico so odprti sistemi (najnižja tempetratura vode za izkoriščanje je 3°C)

Vrtina ne sme biti preplitva, da zagotovimo enakomerni dotok in konstantno temperaturo preko celega leta.

Izkoriščena (ohlajena) voda odteka v ponikalno vrtino ali kanalizacijo meteornih vodá.

S potopno črpalko črpamo vodo iz vodnjaka ali vrtine do toplotne črpalke.

Boljši izkoristek ogrevanja kot pri kolektorskem sistemu.


VIRI TOPLOTE

IZKORIŠČANJE TOPLOTE PODTALNICE


VIRI TOPLOTEIZKORIŠČANJE TOPLOTE ZUNANJEGA ZRAKA

Zunanji zrak je neizčrpen vir toplotne energije. Toploto se da izkoriščati tudi pri zelo nizkih temperaturah.

Ni potrebna investicija v vir toplote. Moč toplotne črpalke se znižuje s temperaturo zunanjega zraka.

Izkoriščamo toploto zunanjega zraka do -15 °C.

Toplotna črpalka dvigne pridobljeno toploto na višji temperaturni nivo za ogrevanje.

Prednost je v nizki investiciji in relativno visokem prihranku energije.


VIRI TOPLOTEIZKORIŠČANJE TOPLOTE ZUNANJEGA ZRAKA


VIRI TOPLOTE

IZKORIŠČANJE ODPADNE TOPLOTE PREZRAČEVALNIH SISTEMOV

Izkoristimo odpadno toploto, kjer je že urejen prisilno (ventilatorsko) prezračevanje

IZKORIŠČANJE ODPADNE TOPLOTE TEHNOLOŠKIH SISTEMOV

Izkoriščanje odpadne toplote v industriji (tehnološke vode, kanalizacijske odplake,…)

SPECIALNE REŠITVEIzkoriščanje toplote podzemne vode



STROŠKI (PRIHRANKI) IZGRADNJE

Vgradnja toplotne črpalke ni nujno draga investicija, če upoštevamo specifičnosti gradnje že v fazi načrtovanja doma.

Investicija je odvisna tudi od vira toplote, ki ga izkoriščamo

Ogrevalni sistem s toplotno črpalko ne potrebuje:Kislinoodpornega šamotnega (nujno pri kurilnem olju in večini plinskih kotlov)

Prostora za shrambo kurilnega olja (običajno velik vsaj 6 m2)

Posebnega prostora za “kurilnico” (običajno velik vsaj 6 m2)

Za toplotno črpalko potrebujemo okoli 2 m2 nezahtevnega prostora (v garderobi, garaži,…)



STROŠKI (PRIHRANKI) IZGRADNJE

Ker ne potrebujemo shrambe za kurilno olje in kurilnice, je lahko hiša nekoliko manjša, prihranjen znesek pa namenimo za toplotno črpalko. Investicija v toplotno črpalko tako ni znatno višja kot je cena klasičnega ogrevalnega sistema na kurilno olje.

Za vgradnjo toplotne črpalke je možno dobiti subvencijo države v obliki nepovratnih sredstev.

Za zamenjavo starega ogrevalnega sistema s toplotno črpalko je mogoče dobiti tudi ugoden ekološki kredit.



PRIHRANKI ENERGIJE

Doseženi prihranki so visoki (od 50 – 80% energije za ogrevanje hiše in sanitarne vode). Odvisni so od:

Temperature vira toplote

Temperature vode v ogrevalnem sistemu

Dodatne prihranke energije lahko dosežemo z dobro izolacijo hiše.

Prihranek energije lahko dosežemo z spremembo režima ogrevanja (iz visokotemperaturnega ogrevanja na nizkotemperaturno ogrevanje)



V Gorenjskih elektrarnah smo novembra 2004 vgradili dve toplotni črpalki moči 26 kW.

Celotna investicija je bila 40.000 EUR. Pridobili smo 40% nepovratnih sredstev.

Toplotna črpalka izkorišča toploto vode reke Save, katero zajemamo iz jezu za HE Sava ter jo vanjo vračamo še pred vstopom v elektrarno.

Zajeto vodo preko izoliranih cevi vodimo skozi 4 prenosnike toplote, kjer voda odda toploto in se pri tem ohladi za max. 2°C.

Oddano toploto s pomočjo toplotnih črpalk dvignemo na višji nivo in tako ogrevamo radiatorski sistem.

Zaradi določanja učinka toplotne črpalke merimo urno porabo električne energije in urno pridobljeno toploto



V letu 2006 smo s toplotno črpalko proizvedli 174 MWh toplotne energije in pri tem porabili 64,5 MWh električne energije.

Proizvedeno toploto iz toplotnih črpalk predstavlja prihranek 19.300 l kurilnega olja.

V letu 2006 je bil skupni prihranek zaradi ogrevanja s toplotno črpalko 4.000 EUR.

Zmanjšanje emisije CO2 je bilo 18 t v letu 2006.


NASVETI

Pri načrtovanju objekta upoštevajte:dobra izolacija objekta zniža toplotne izgube in zniža potrebno maksimalno moč ogrevanja,

vgradite nizkotemperaturni ogrevalni režim – talno ogrevanje, s katerim dosežemo visok izkoristek,

izberite najprimernejši nizkotemperaturni vir toplote,

v sistem vgradite primerno velik akumulator tople vode – bojler, da je zagotovljena količina tople vode tudi pri večji porabi,

v dobro izoliranem objektu zagotovite dobro prezračevanje.


Hvala za pozornost!

[email protected]

Tel: 04/ 2083 586

GSM: 041/706-252

janez basej

Documents