Energetska efikasnost

Kada se govori o vodi kao toplotnom izvoru za toplotne pumpe, misli se na toplotnu energiju površinskih (potoka, reka, kanala, jezera, mora), podzemnih ili otpadnih voda. Ona potiče od sunčeve energije ili raznih procesa (u slučaju podzemnih voda). Osnovni značaj vode kao toplotnog izvora je srazmerno konstantna temperatura cele godine.

Voda se iz jedne bušotine (usisne), vodene površine ili vodotoka crpi, a kroz drugu (utisnu ili povratnu) vraća u podzemne slojeve, vodenu površinu ili vodotok. Takođe u slučaju površinskih voda, sistem može biti izveden kao kod energije zemlje gde se na dno (jezera, reke, mora) postavljaju kolektori.

Kod sistema toplotnih pumpi koje eksploatišu vodu dobija se veoma visok koeficijent energetske efikasnosti. U Srbiji temperatura podzemne vode u toku cele godine se kreće u rasponu od +10°C do +15°C što ovaj sistem čine dodatno pogodnim za eksploataciju u našim krajevima.

Toplotna pumpa ne menja fizičke, hemijske i bakteriološke karakteristike podzemnih voda! Zimi toplotna pumpa uzima energiju iz podzemne vode (temperatura vode utisnog bunara je za 4-6 stepeni niža od temperature vode usisnom bunaru), a leti daje energiju podzemnoj vodi (temperatura vode utisnog bunara je za 4-6 stepeni viša od temperature vode usisnog bunara). Godišnji energetski bilans toplotne pumpe prema podzemnim vodama je jednak nuli (koliko uzme zimi, toliko vrati leti).

Podzemne vode kao izvor energije (karakteristike)

  1. minimalne temperaturne oscilacije tokom godine.
  2. može se koristiti kako za grejanje i hlađenje objekta, tako i za pripremanje tople vode u objektu (bojleri, zagrevanje bazenske vode i tako dalje)
  3. sistem omogućava pasivno hladjenje objekta (free-cooling
  4. VODENI AKUMULATORI TOPLOTE

    Najčešće, provereni sistemi skladištenja toplote u „baferima“ zasnivaju se na vodi kao akumulatoru toplote, uz dobru izolaciju i pametnu hidrauliku.flexiheatuk+1​

    Klasični vodeni bafer kotla

    Kod kotlova na čvrsto gorivo (drva, pelet, biomasa) standardno se koristi veliki vodeni rezervoar (npr. 800–2000 l) koji „proguta“ višak snage kotla i kasnije je polako predaje grejanju.kwb+2​
    Primer iz prakse: drveni kotao od oko 30 kW sa baferom od oko 1000 l omogućava da se kotao puni jednom dnevno pri spoljašnjim temperaturama oko nekoliko stepeni iznad nule, a kuća od oko 280 m² ostaje zagrejana iz bafera.madaboutheat​

    Bafer za toplotnu pumpu

    U sistemima sa toplotnom pumpom, bafer (obično 50–500 l za manje objekte, više za veće) služi da poveća zapreminu vode, smanji često uključivanje kompresora i obezbedi stabilne temperature u sistemu grejanja (podno, radijatori).velasolaris+1​
    Često se koristi pravilo reda veličine oko 20–30 l zapremine bafera po kW snage pumpe, kako bi se omogućio stabilan rad i eventualno odleđivanje kod vazdušnih pumpi.flexiheatuk​

    Bivalentni i slojeviti bafer

    Bivalentni baferi imaju više izvora toplote spojene u isti rezervoar (npr. toplotna pumpa + solarni kolektori + postojeći kotao), sa unutrašnjim izmenjivačima (spiralama) i često slojevitim (stratifikovanim) skladištenjem po temperaturama.autarc+1​
    Takvi rezervoari omogućavaju da se solar koristi na višoj temperaturi u gornjoj zoni, toplotna pumpa na nižoj u donjoj, a grejanje i priprema potrošne tople vode vuku ispravnu temperaturnu „zonu“ iz bafera.solarbayer+1​

    Bafer u staklenicima i većim objektima

    U plastenicima i staklenicima često se koristi veliki, dobro izolovan rezervoar (više hiljada litara) koji skladišti višak toplote iz kotla ili pumpe i otpušta je kada noću ili u oblačnim danima padne temperatura.akvedukts+1​
    Sličan princip koriste hoteli, bolnice ili veći objekti, gde slojeviti bafer napaja više krugova grejanja različitih temperatura (podno, radijatori, ventilokonvektori).velasolaris+1​

    Baferi sa materijalima fazne promene (PCM)

    Naprednija, ali već ispitana varijanta je korišćenje materijala fazne promene (PCM) u baferu – ovi materijali pri topljenju i očvršćavanju akumuliraju mnogo više energije po zapremini nego sama voda (često i do 3–4 puta).pureportal.strath+2​
    PCM se smešta u posebne kapsule ili pakete unutar rezervoara, pa se dobija kompaktan bafer koji omogućava pomeranje opterećenja (load-shifting) kod toplotnih pumpi, uz manju zapreminu u odnosu na klasični vodeni rezervoar.heatwater+1​

    .istockphoto+1​

    Zidni baferi za toplotne pumpe

    • Mali cilindrični spremnici (50–100 l), kače se na zid, često beli ili sivi, sa 4 priključka i izolacionim „mantilom“.tesy+1​

    • Traži slike pod pojmovima “buffer tank for heat pump” i „wall-hung buffer tank“ – to su najčešći baferi u modernim kućnim sistemima.buffertanks+1​

    Podni vertikalni baferi (klasični)

    • Veliki vertikalni rezervoari (300–1000+ l) sa debljom izolacijom, često plavi, beli ili inox, sa više priključaka po visini.jinyi-solar+1​

    • Na slikama proizvođača kao što su Kermi, Cordivari, Jinyi videćeš standardne „toplotne bojlere bez izmenjivača“ koji služe kao baferi.kermi+2​

    Kombi i slojeviti baferi

    • Spolja izgledaju kao veliki izolovani cilindri, ali na šemama (preseci) vidi se više zona i spirala (izmenjivača) za solar, PTV i grejanje.kwb+1​

    • Traži „combi storage tank“ ili „stratified buffer tank“ – slike pokazuju slojevito skladištenje sa različitim temperaturama po visini.kwb+1​

    Horizontalni baferi

    • Ležeći cilindri koji se koriste kad nema visine u kotlarnici, često kod većih sistema ili specifičnih instalacija.chiltrix+1​

    • Na fotografijama su to „horizontal hot water buffer tanks“ sa nogarama ili postoljem, obično u čeličnoj ili inox izvedbi.hansontank+1​

    Specijalni/PCM baferi

    • Spolja liče na klasične bojlere, ali u presecima ili dijagramima vidi se da su unutra kapsule ili moduli sa materijalom fazne promene (PCM).heatwater+1​

    • Traži pojmove „PCM thermal storage tank“ ili „phase change material thermal energy storage“ da vidiš primere ovih naprednih „toplotnih baterija“.sciencedirect+1