Partner u blizini

Toplotna pumpa i potrošnja energije: faktori uticaja, proračun i saveti

Rad toplotne pumpe zasniva se na procesu rashladnog ciklusa u kome se toplota iz okruženja podiže na potreban temperaturni nivo. Ovo zahteva upotrebu spiralnih ili klipnih kompresora. Oni rade efikasno i jedva se čuju, ali obično troše električnu energiju. Potrošnja toplotne pumpe za grejanje, faktori od kojih ona zavisi i kako izračunavate potrošnju energije objašnjeni su u sledećim odeljcima.

Na potrošnju energije toplotne pumpe utiču različiti faktori

U zavisnosti od izvora toplote, toplotnoj pumpi je potrebno oko 20 do 25 procenata električne energije kao pogonske energije za proizvodnju toplote iz vazduha, zemlje ili vode. To znači da je za proizvodnju deset kilovat sati korisne toplote potrebno oko dva kilovat sata (kVh) snage. Godišnja potrošnja toplotne pumpe zavisi od različitih uticajnih faktora. Među najvažnijim su:

  • Tip toplotne pumpe
  • Faktor sezonskih performansi
  • Potreba za toplotom

Izvor toplote koji sistem grejanja sa toplotnom pumpom može da koristi uticaće na troškove električne energije koji nastaju. Kao opšte pravilo: toplotna pumpa sa vazdušnim izvorom ima veću potrošnju energije od toplotne pumpe slana voda ili voda/voda. To je zato što tlo i voda odaju toplotu relativno ravnomerno tokom cele godine. Temperatura ambijentalnog vazduha više varira. Potrebno je više energije da bi se zadovoljile potrebe za toplotom, posebno u zimskim mesecima. S druge strane, toplotne pumpe sa vazdušnim izvorom mogu se instalirati skoro svuda, ne zahtevaju zvanično odobrenje i jeftinije su za kupovinu i ugradnju. To je zato što za povrat toplote nije potrebno ni bušenje ni kopanje. 

Faktor sezonskih performansi (SPF) je potreban za grubo izračunavanje potrošnje energije toplotne pumpe. Ovo postavlja proizvedenu toplotnu energiju u odnosu na utrošenu električnu energiju. Na primer, sa faktorom sezonskog učinka od četiri, toplotna pumpa proizvodi četiri kVh toplotne energije iz jednog kVh električne energije. Shodno tome, što je veći SPF, to je toplotna pumpa efikasnija i štedi energiju.

Napomena: Izračunati faktor sezonskog učinka je teoretska cifra. Proračun se zasniva na standardnim vrednostima kao što su sobna temperatura, potrošnja tople vode za domaćinstvo, klimatske zone i navike ventilacije. U praksi, SPF može odstupiti od teoretski utvrđene vrednosti.

Pored faktora sezonskih performansi, za toplotne pumpe se može odrediti i koeficijent performansi (COP). Ovo takođe predstavlja odnos isporučene i raspršene energije. Međutim, COP važi samo za određeno vreme, na primer za temperaturu vazduha od 15 stepeni Celzijusa i temperaturu polaza od 35 stepeni Celzijusa. To znači da je to samo snimak.

Pored faktora sezonskih performansi i izvora toplote, individualna potreba za toplotom je odlučujući faktor u potrošnji energije toplotne pumpe. Nivo potrebe za toplotom zavisi od individualnog ponašanja korisnika i energetskog stanja zgrade. Starije zgrade koje nisu podvrgnute modernizaciji, na primer, imaju veću potrebu za toplotom nego dobro izolovane nove zgrade. Na kraju, ali ne i najmanje važno, bitno je da li se toplotna pumpa koristi samo za grejanje prostora ili za zagrevanje tople vode za domaćinstvo. Stoga nije moguće dati opštu izjavu.

Izračunavanje potrošnje energije toplotne pumpe

Za grubo određivanje potrošnje energije toplotne pumpe potrebne su tri varijable: toplotna snaga, sezonski faktor učinka i radni ili grejni sati. Proračun se vrši po sledećoj formuli:

Potrošnja energije toplotne pumpe = toplotna snaga/SPF x sati rada

Primer proračuna: Ako toplotna pumpa slana/voda sa 10 kilovata i SPF od 4,0 radi 2000 sati godišnje, potrebno je 5000 kilovat sati (10 / 4,0 k 2000 = 5000 kVh).

Ako vlasnici sistema žele da izračunaju godišnje troškove električne energije, mogu ukupan iznos pomnožiti sa cenom kilovata:

Troškovi električne energije toplotne pumpe = potrošnja energije x cena po kWh

Električna energija toplotne pumpe može smanjiti troškove

Iako posebne tarife ne smanjuju potrošnju toplotne pumpe za grejanje, ipak je moguće uštedeti na troškovima. To je zato što sa električnom energijom toplotnih pumpi, snabdevači imaju pravo da privremeno prekinu snabdevanje električnom energijom tokom perioda vršnog opterećenja. Ovo omogućava bolje upravljanje opterećenjem. Zauzvrat, cene toplotnih pumpi su jeftinije. Međutim, da bi se koristile ove tarife, potrebno je instalirati zasebno brojilo električne energije kako bi se električna energija u domaćinstvu i toplotnoj pumpi mogla zasebno obračunati.

Električna energija toplotne pumpe se karakteristično i kvalitativno ne razlikuje od tradicionalne električne energije. Za vlasnike sistema važna su samo dva faktora – cena i poreklo. Mnogi dobavljači sada nude električnu energiju toplotnih pumpi. Neki od njih u svom opsegu imaju i zelene tarife električne energije. Uvek je preporučljivo uporediti tarife pre zaključenja ugovora. Kada vlasnici sistema pronađu najbolju tarifu toplotnih pumpi za njih, mogu da menjaju tarife kao i obično, uzimajući u obzir standardne rokove za otkaz. Proces se može obaviti na potpuno isti način kao i sa tradicionalnom električnom energijom.

Šta vremena blokiranja znače za toplotne pumpe?

Ako uređaji za napajanje (EVU) isključe sistem iz mreže, to se naziva vreme blokiranja ili isključenje toplotne pumpe. Električni sistem grejanja toplotne pumpe ne može da radi tokom ovog vremena. Međutim, međubojnici mogu da obezbede snabdevanje toplotnom energijom i PTV. Operateri sistema treba da to uzmu u obzir u svom planiranju. Kako toplotna pumpa ne samo da mora da zagreje već i da dopuni akumulaciju tokom ovog vremena, potrebna je veća snaga. Ovaj dodatak se može izračunati korišćenjem faktora vremena blokiranja.

Faktor vremena blokiranja = 24 sata / (24 sata – zbir vremena blokiranja tokom dana)

Primer proračuna: Ako elektrodistribucija prekida napajanje za grejanje toplotnom pumpom tri puta po dva sata svaki put, izlaz mora biti za trećinu veći 24 / (24 - 6) = 1,3.

Broj i trajanje prekida uređuje se zakonom. Dozvoljena su maksimalno tri blokada od dva sata dnevno.

Postoje načini da se utiče na potrošnju energije toplotne pumpe

Veliki deo energije potrebne u domaćinstvu koristi se za zagrevanje prostorija i potrošnu toplu vodu. Zamenom svog zastarelog bojlera za centralno grejanje toplotnom pumpom ili hibridnim sistemom, vlasnici kuća mogu da smanje svoju potražnju za energijom do 30 procenata. Ako, pored modernizacije svog sistema grejanja, preduzmu dalje mere kao što je hidroničko balansiranje ili zamena termostata, mogu postići još veći uspeh. Međutim, da bi se smanjila potrošnja energije, radijatori takođe treba da budu usklađeni sa sistemom grejanja. Efikasna potrošnja toplotne pumpe najbolje se postiže kombinacijom sa panelnim sistemom grejanja.

Mogu li koristiti toplotnu pumpu samo sa podnim grejanjem?

Sistem podnog grejanja je sistem grejanja koji prenosi toplotu u prostoriju putem zračeće toplote. Na ovaj način, toplotna energija se ravnomerno raspoređuje na velike površine i oslobađa svoj efekat samo kada udari u čvrsta tela kao što su zidovi ili ljudi. Zahvaljujući velikoj površini, podno grejanje može da se nosi sa temperaturama protoka od oko 35 stepeni Celzijusa.

Poređenja radi, radijator zahteva temperaturu do 70 stepeni Celzijusa. Pošto se efikasnost sistema grejanja sa toplotnom pumpom povećava što je manja razlika između izvora toplote i temperature polaznog voda sistema grejanja, rad sa podnim grejanjem nije samo moguć već i preporučljiv. To je zato što ova kombinacija je mesto gde toplotna pumpa postiže maksimalnu moguću efikasnost. Toplotne pumpe u dvostrukom režimu rada ili hibridne toplotne pumpe se preporučuju za sisteme radijatora sa višim temperaturama i za starije zgrade. Više o tome možete saznati u odeljcima o toplotnim pumpama i toplotnim pumpama u novogradnji i starijim zgradama.

Pokrivanje potreba za električnom energijom toplotne pumpe sami

Potrošnja toplotne pumpe se takođe može jeftino pokriti solarnom električnom energijom sa sopstvenog krova. Fotonaponski sistemi proizvode električnu energiju iz slobodno dostupne solarne energije. Jedinice za skladištenje osiguravaju da vam ova energija bude dostupna i kada sunce ne sija. Potrošnja energije koju sami generišu tako nudi veću nezavisnost od izvora napajanja. Međutim, da biste ovo iskoristili, važan je pravilan dizajn. Za više informacija pogledajte odeljak o fotonaponu. Primer kako se toplotna pumpa, fotonapon i jedinica za skladištenje međusobno dopunjuju i povećavaju efikasnost celog sistema prikazan je u sledećem videu: