Diagrami in analiza evropskega klasičnega ogrevalnega sistema s toplotno črpalko zrak-voda
Izvor Toplotne črpalke segajo v 19. stoletje. Po dolgem obdobju praktičnega razvoja so tako vrste tehnologij toplotnih črpalk (kot so toplotne črpalke voda-voda, toplotne črpalke zemlja-voda, toplotne črpalke zrak-voda itd.) kot tudi področja uporabe toplotnih črpalk (velike komercialne, majhne gospodinjske, topla voda, ogrevanje in hlajenje itd.) v tujini zelo dozorele. Zlasti v Evropi, rojstnem kraju toplotnih črpalk, je razvoj toplotnih črpalk relativno napreden. Predstavljamo si klasične inženirske sistemske diagrame ogrevanja s toplotnimi črpalkami v Nemčiji in na Švedskem ter si oglejmo, kako delujejo njihovi sistemi ogrevanja s toplotnimi črpalkami.
Projekt ogrevanja s toplotno črpalko v Nemčiji
Večvirno usklajevanje sončne energije, toplotnih črpalk itd. z ločeno kopalno vodo in vodo za toplotne črpalke
Poudarki:
1. Konfiguracija z več viri: Na voljo so tako sončna energija kot toplotne črpalke in celo rezervna električna pomoč.
2. Voda za sončno energijo in voda za ogrevanje se izmenjujeta z izmenjavo toplote voda-voda, pri čemer se voda strogo ne meša.
3. Kopalna voda in voda toplotnega medija se izmenjujeta tudi z izmenjavo toplote voda-voda, voda pa se strogo ne meša.
4. Voda kot toplotni medij na vsaki lokaciji dnevno kroži z majhno črpalko, namesto da bi jo nadomestila velika črpalka.
5. Recirkulacija tople kopalne vode je bistvenega pomena za preprečevanje potrate vode.
Na inženirskem diagramu je razvidno, da je veliko ventilov, senzorjev, ekspanzijskih posod itd. Treba je opozoriti, da gre le za običajen sistem ogrevanja gospodinjstev. Mnogi domači potrošniki, trgovci in celo proizvajalci toplotnih črpalk menijo, da je preprosto nepotreben. Zahteve za ogrevanje s toplotnimi črpalkami v naši državi poudarjajo dobro kakovost in nizko ceno, prihranki pa se izvajajo povsod, kjer je to mogoče. To resnično odraža strogost Nemcev.
Iz zgornjega diagrama ogrevanja s toplotno črpalko lahko razberemo, da je pravzaprav vsaka nemška družina zgrajena po standardu toplotne postaje. To bi lahko bila tudi vizija prihodnjega razvoja domačih sistemov – domača energetska postaja, kombinirana z velikimi podatki o domu, bi analizirala, kje je potrebno hlajenje, kot so hladilniki, razpršilniki vode, klimatske naprave in obdelava svežega zraka, in ga tja usmerila; in kje je potrebno ogrevanje, kot so ogrevanje, sušenje, pranje perila in kopanje, in ga tja usmerila, hkrati pa bi rekuperirala hladilno toploto za uporabo v stanju pripravljenosti! Vendar je to zelo ambiciozna vizija z dolgo potjo pred nami.
Risba projekta ogrevanja s toplotno črpalko na Švedskem
Sistem preklapljanja črpalke in tripotnega ventila, ločena kopalna in ogrevalna voda
Poudarki:
1. Toplotna črpalka je glavni vir toplote in je opremljena z električno pomočjo.
2. Rezervoar za vodo je standarden in obstaja zelo jasna formula za izračun velikosti in prostornine.
3. Za preklapljanje med toplotno potrebo za kopanje in ogrevanje se uporablja tripotni ventil.
4. Kopalna voda in toplotni medij voda se izmenjujeta z izmenjavo toplote voda-voda, pri čemer se voda strogo ne meša, kot v nemškem sistemu.
5. Ta rešitev si deli eno vodno črpalko.
Sistem z dvema črpalkama, ločena kopalna voda in ogrevalna voda
Poudarki:
1. Konfiguracija z več viri: Na voljo so tako sončna energija kot toplotne črpalke in celo rezervna električna pomoč.
2. Voda za sončno energijo in voda za ogrevanje se izmenjujeta z izmenjavo toplote voda-voda, pri čemer se voda strogo ne meša.
3. Kopalna voda in voda toplotnega medija se izmenjujeta tudi z izmenjavo toplote voda-voda, voda pa se strogo ne meša.
4. Voda kot toplotni medij na vsaki lokaciji dnevno kroži z majhno črpalko, namesto da bi jo nadomestila velika črpalka.
5. Ta rešitev uporablja dve črpalki za zadovoljevanje potreb po topli vodi oziroma ogrevanju.
Toplotna črpalka v kombinaciji s stenskim plinskim kotlom za radiatorsko ogrevanje
Poudarki:
1. Toplotna črpalka je glavni vir toplote in je opremljena tudi s stenskim plinskim kotlom ali električnim pomožnim ogrevanjem.
2. Za preklapljanje med toplotno potrebo za kopanje in ogrevanje se uporablja tripotni ventil.
3. Kopalna voda in toplotni medij voda se izmenjujeta z izmenjavo toplote voda-voda, pri čemer se voda strogo ne meša, kot v nemškem sistemu.
4. Ta rešitev si deli eno vodno črpalko.
5. Radiatorji so nameščeni vzporedno, da se zmanjša vodoodpornost.
Iz zgornjih diagramov ogrevanja s toplotno črpalko lahko povzamemo dve točki:
1. Ogrevanje s toplotno črpalko zrak-voda je v Evropi zelo razvito. Še posebej je ogrevanje s toplotnimi črpalkami in radiatorji razvito tudi v tujini.
2. Ne glede na to, ali gre za rešitev ogrevanja s toplotno črpalko v Nemčiji ali na Švedskem, obstajajo dobave iz več virov, sanitarna voda in ogrevalna voda pa se obdelujeta ločeno brez mešanja vode.
Mnogi Kitajci menijo, da bi morala biti voda za kopanje vroča, po možnosti 50–60 °C. Kako lahko izmenjava toplote med vodo doseže tako visoko temperaturo? Pravzaprav Evropejci pri izmenjavi toplote med vodo zagotavljajo zanesljivost sistema, strogo zahtevajo stik vode s telesom in zadostujejo za kopanje s temperaturo nad 45 °C, če ima cevovod dobro izolacijo in popolno recirkulacijo tople vode.
Poleg tega je vrednost obremenitve konfiguracije toplotnih črpalk v tujini v osnovi 40–60 vatov/kvadratni meter (w/㎡), kar na Kitajskem preprosto ni izvedljivo. Glavni razlog je slaba izolacija stavb na Kitajskem. Čeprav je država v zadnjih letih zvišala standarde varčevanja z energijo v stavbah, se stanje izolacije hiš na podeželju, obrobju mesta in v starih mestnih območjih ni spremenilo. Še posebej za odjemalce ogrevanja na jugu je to v očeh Nemcev enakovredno nični izolaciji!
