Toplotna črpalka za bazen: merila izbire in pravila namestitve

Toplotne črpalke – so nedvomno eden najboljših izumov na področju ogrevalnih sistemov. Vam dobesedno omogočajo pridobivanje skoraj brezplačne energije neposredno iz zraka, pa tudi iz zemlje ali vode. Če uporabite toplotno črpalko za bazen, lahko stroške ogrevanja vode znatno zmanjšate.

Povedali vam bomo, kako izbrati optimalen model uporabe “zelene” energije za proizvodnjo toplote, ki ogreva vodo. V članku, ki je predstavljen v branje, je podrobno opisan princip delovanja sistema. Pri nas boste izvedeli, kako namestiti agregat, kako ga pravilno uporabljati v domačih pogojih.

Kako deluje takšna črpalka?

Energija je povsod, tudi v tistih objektih, ki se nam zdijo izjemno hladni. Le da ima ta energija nizek potencial. Toplotne črpalke omogočajo, da jo pridobimo iz okolja in pretvorimo v energijo z visokim potencialom. V tem stanju se lahko toplotno energijo uporabi za ogrevanje.

Toplotne črpalke, tako kot hladilniki, delujejo po Carnotovem principu. Hladilnik premika toplotno energijo iz komore v okoliški prostor, da ustvari učinek hlajenja, medtem ko toplotna črpalka deluje v obratni smeri.

Takšen sistem je sestavljen iz dveh glavnih delov – zunanjega in notranjega, med njima sta kompresor in uparjalnik. Torej, toplotni nosilec kroži po sistemu cevi, ki so zunaj. Pri tem absorbira energijo, razpršeno v zemlji, vodi ali zraku, kar je odvisno od vrste črpalke.

Nato toplotni nosilec preide skozi komoro uparjalnika, napolnjenega s hladilnim sredstvom (običajno – freonom). Hladilno sredstvo zavre pri zelo nizki temperaturi. Ko se segreje ob stiku s toplotno energijo nizkega potenciala, preide v plinasto stanje in vstopi v kompresor.

Na tej shemi je nazorno prikazana naprava in načelo delovanja toplotne črpalke, ki zbira toploto z nizkim potencialom iz okolice in jo pretvarja v visokopotencialno toplotno energijo (+)

Tu se plin segreje in premakne v kondenzator. Nato hladilno sredstvo ohladi, spet se povrne v tekoče stanje, toplota, ki jo je zbralo, pa vstopi v notranji ogrevalni sistem, torej v ogrevalni sistem hiše ali, v tem primeru, bazena. Cikel se večkrat ponovi.

Seveda bo za delovanje takšnega sistema, in sicer črpalnih agregatov, potrebna določena količina električne energije, brez dostopa do katere sistem ne more delovati.

Vendar je količina elektrike, ki jo potrebuje toplotna črpalka, približno štirikrat manjša od stroškov neposrednega ogrevanja vode z električnim grelnikom. Pri porabi manj kot 2,5 kW moči za delovanje električne energije lahko toplotna črpalka proizvede več kot 10 kW toplotne energije.

Kako izbrati ustrezen sistem?

Značilnosti konstrukcije toplotne črpalke jo naredijo bolj odporno na vpliv povečane vlažnosti kot kateri koli drug sistem ogrevanja vode. Vendar je treba pravilno izbrati vrsto toplotne črpalke, tj. odločiti se za vir nizkopotenčne toplotne energije.

Bolj kot je temperatura okolice stabilna, učinkoviteje deluje toplotna črpalka. Zemlja v tem pogledu velja za najboljšo možnost, vendar praktična izvedba zahteva izpolnitev številnih ne najpreprostejših pogojev.

Ta tabela omogoča določitev moči toplotne črpalke za bazen. Izračuni so narejeni ob upoštevanju zaščitnega pokrivala pred soncem (+)

Potrebovali boste prostorno zemljišče in obsežna zemeljska dela. Cevi, po katerih kroži voda, bo treba namestiti v globino tal, te zahteve ni vedno mogoče in priročno izpolniti. Toplotne črpalke tipa 'zemlja-voda' se redko uporabljajo za bazene.

Vodno toplotno črpalko je nekoliko lažje urediti, saj kot vir energije uporablja vodo. Optimalna možnost – bližnje vodno telo: ribnik, jezero, reka itd.

Nikakor nimajo vsi lastniki zemljišč dostopa do takih virov. Bolj dostopna rešitev problema – spustiti cevi za vodo v vrtino ali vodnjak. To pomeni, da bo na zemljišču morda treba zgraditi dodaten vir vode.

Manj časa in truda bo potrebno za namestitev toplotne črpalke, ki porablja energijo, razpršeno v zračnih masah. Za organizacijo intenzivnega prezračevanja se uporabljajo močni ventilatorji. Ne bo treba polagati cevi v zemljo niti vrtati nove vrtine.

Toplotne črpalke tipa “zrak-voda” omogočajo ogrevanje velike količine vode v bazenu z minimalnimi stroški električne energije

Seveda je lahko učinkovitost ogrevanja z zračno toplotno črpalko nekoliko nižja kot pri uporabi stabilnih virov energije, kot sta zemlja ali voda. Vendar pa bo tak model idealen za uporabo v sezoni od pomladi do jeseni, ne pa celo leto. Večina bazenov na zemljiščih se uporablja prav v tem obdobju.

Toplotno črpalko je mogoče uporabljati tudi v povezavi z drugimi ogrevalnimi sistemi, na primer z električnim ogrevanjem. Za ogrevanje hiše takšne modele včasih kombinirajo s plinskim ali električnim kotlom. To je še posebej primerno na območjih s hudim podnebjem, saj učinkovitost toplotnih črpalk pri temperaturah zraka pod -20 stopinj močno pade.

Značilnost vsakega industrijskega modela toplotne črpalke – visoka cena. Stroške je mogoče zmanjšati, če takšno napravo izdelate sami. To ni preveč zapletena naloga, marsikateri mojster jo je uspešno opravil. Toda industrijski modeli so zanesljivejši, učinkovitejši in lažji za upravljanje.

Glede na ocene se visoka cena industrijskega modela toplotne črpalke povrne že v prvih nekaj letih uporabe, včasih pa celo v nekaj mesecih. Pri tem je zelo pomembno izbrati model, katerega moč bo natančno ustrezala potrebam objekta po toploti.

Toplotne izgube objekta

Da bi pravilno izbrali toplotno črpalko glede na moč, je treba določiti toplotne izgube bazena, v katerem bo naprava nameščena.

V primeru bazena je treba upoštevati:

• kraj, kjer se bazen nahaja;
• prisotnost in stopnja zanesljivosti bazena;
• prostornina kopalne kadi;
• začetno temperaturo vode;
• optimalno temperaturo vode za kopanje;
• prisotnost dodatnih dejavnikov, ki vplivajo na spremembo temperature vode: ogrevanje zraka v pokritem objektu, klimatizacija in podobno.

Za izračun toplotnih izgub objekta nekateri strokovnjaki priporočajo uporabo metode, opisane v DBN V.2.5-67:2013. Moč črpalke mora za 30 % presegati vrednost toplotnih izgub bazena.

Ta shema omogoča, da si ustvarite predstavo o morebitnih izgubah toplote v bazenu glede na vpliv zunanjih dejavnikov. Čim manjše so te izgube, tem bolj učinkovito bo delovala toplotna črpalka.

Ti izračuni so precej specifični, zato jih je bolje prepustiti strokovnjaku. Koristna priporočila lahko dobite pri izkušenih strokovnjakih, ki se ukvarjajo s proizvodnjo ali prodajo toplotnih črpalk. Pri izbiri toplotne črpalke bodo koristne tudi informacije o moči toplotnega izmenjevalnika naprave.

Pri izbiri zračne toplotne črpalke za ogrevanje vode v bazenu je treba upoštevati vrsto dejavnikov, ki vplivajo na stopnjo toplotnih izgub stavbe, na primer prisotnost ali odsotnost pokrivala.

Ta kazalnik odraža porabo toplotne energije za ogrevanje vode v bazenu v določenem časovnem obdobju.

V poenostavljeni obliki je formula lahko videti takole:

P = 1.16 Х ΔT/t Х V (kW)

Kjer je:

• 1,16 – korekcijski koeficient toplotnih izgub;
• ΔT – število stopinj, ki ločuje začetno in končno vrednost temperature vode v bazenu, °C;
• t – čas delovanja naprave, dokler ni dosežena potrebna temperatura vode, v urah;
• V – prostornina kopalne kad, kubični metri.

Seveda ta formula ne upošteva vrste dejavnikov, kot so vpliv ogrevanja v prostoru kritega bazena, prisotnost klimatizacije zraka, prisotnost izolacije in podobno.

Toda pri izbiri ustreznega modela toplotne črpalke je tak izračun lahko zelo koristen. Med izračuni je koristno upoštevati, da se za kriti bazen optimalna temperatura zraka šteje 28 stopinj, temperatura vode pa – 24 stopinj.

Pomembne točke pri izbiri črpalke

Pri izbiri ustrezne toplotne črpalke se ne smemo osredotočiti le na njeno moč. Pomemben pomen se pripisuje tudi drugim dejavnikom. Na primer, to so dimenzije črpalke, ki spominja na veliko kovinsko škatlo.

Mesto namestitve se običajno izbere vnaprej; prepričati se je treba, da bo izbrani model tam prost stal, pri tem pa pustil dovolj prostora za osebo, ki bo napravo namestila in vzdrževala.

Čim manjša je razlika med temperaturo zraka zunaj in temperaturo vode v bazenu, tem večji učinek bo imela uporaba toplotne črpalke in tem višja bo njena učinkovitost.

Avtomatsko upravljanje nekaterih modelov omogoča spreminjanje delovanja črpalke ob upoštevanju ne le zunanje temperature, ampak tudi hitrosti ohlajanja vode v bazenu ter sposobnosti stavbe (če gre za kriti bazen) za ohranjanje toplote.

Med delovanjem toplotna črpalka vibrira in povzroča hrup. Manj kot je hrupa na območju, tem bolje. Pred nakupom je treba najti način, kako oceniti raven hrupa, ki ga oddajajo različni modeli toplotnih črpalk.

Na ceni naprave se lahko opazno pozna prisotnost avtomatskega krmilnega modula. Če sredstva dopuščajo, se ne splača odreči temu sodobnemu in priročnemu dodatku. Prvič, avtomatika povečuje udobje med uporabo opreme, saj se ni treba nenehno motiti z vklopom, nastavljanjem, izklopom itn.

Avtomatski krmilni sistem sodobnih toplotnih črpalk olajša uporabo naprave, povečuje učinkovitost njenega delovanja in podaljšuje življenjsko dobo

Drugič, delovanje naprave v avtomatskem načinu bistveno poveča njeno življenjsko dobo, tj. trajanje uporabe. A okvare so vseeno možne. Težave, povezane z delovanjem toplotne črpalke, je mogoče zmanjšati s pravilno izpolnjenimi dokumenti za garancijsko vzdrževanje naprave.

Vendar pa prisotnost uradnega obrazca s pečatom ni dovolj. Včasih prodajalci skromno zamolčijo, da garancijsko popravilo izvaja samo specializirano podjetje, ki je oddaljeno sto kilometrov od mesta namestitve opreme.

Zgodilo se je tudi, da je bilo treba napravo popraviti v tujini. Takšno garancijsko vzdrževanje je izjemno neprijetno, saj lastniku vzame več mesecev časa.

Mojstrom, ki obvladajo enostavna popravila gospodinjskih aparatov, se priporoča, da vnaprej preučijo značilnosti izbrane modela in dostop do rezervnih delov. Če potrebnih delov ni na voljo v bližini, jih bo treba posebej naročiti, plačati dolgotrajno dostavo itn. Previdnost bo pomagala preprečiti takšne težave.

Če se cena toplotne črpalke tovarniške proizvodnje zdi “nebeško” visoka, jo je mogoče sestaviti sami. Kako se izdela naprava iz skoraj odpadnih materialov, je opisano v članku, ki ga priporočamo.

Značilnosti montaže naprave

Vrstni red priključitve toplotne črpalke za bazen je odvisen od značilnosti posameznega modela. Zato je treba pred začetkom dela natančno preučiti navodila proizvajalca in natančno upoštevati zahteve in priporočila, ki so v njih navedena. Običajno so industrijski modeli dobavljeni že sestavljeni in s kompletom potrebnih komponent za namestitev.

Shema delovanja toplotne črpalke, priključene na bazen:
1 – Toplotna črpalka za bazen
2 – Daljinska upravljalna naprava
3 – Čista voda za bazen
4 – Cirkulacijska črpalka
5 – Bypass (obvodni kanal) in regulacijski ventili
6 – Cev za dovod vode iz bazena
7 – Filter

Med priključevanjem bo treba namestiti par cevi ter zagotoviti električno napajanje. Grelnik se v sistem za oskrbo bazena namesti tako, da je nameščen za sistemom filtriranja in pred klorinatorjem.

Kot je prikazano na tej shemi, je treba toplotno črpalko priključiti za vodnim filtrom, vendar pred napravo za kloriranje vode.

Zelo pomembno je pravilno izbrati prostor za namestitev opreme. Običajno je toplotna črpalka tipa “zrak-voda” enota impresivnih dimenzij, ki spominja na zunanjo enoto split-sistema klimatske naprave.

Za namestitev zračne toplotne črpalke je treba izbrati dovolj prostoren prostor, ki ga je treba zaščititi pred vplivi zunanjih dejavnikov, na primer s pomočjo nadstreška.

Prostor za namestitev takšne opreme mora izpolnjevati naslednje zahteve:

• dobro prezračevanje;
• odsotnost ovir za gibanje zračnih mas;
• oddaljenost od odprtega ognja in drugih virov toplote;
• zaščita pred vplivi zunanjih okoljskih dejavnikov: padavine, odpadki, ki padajo od zgoraj, itd.;
• dostopnost za tehnično vzdrževanje in potrebna popravila.

Najpogosteje se toplotna črpalka namesti pod nadstrešek. Za dodatno zaščito lahko namestimo par bočnih sten, vendar te nikakor ne smejo ovirati zračnega toka, ki ga poganjajo ventilatorji.

Črpalko montiramo na kovinski okvir; podlaga mora biti strogo vodoravna. To bo omogočilo zmanjšanje težav, kot sta vibriranje in hrup med delovanjem naprave, ter zaščitilo napravo pred okvarami.

Toplotno črpalko z zračnim virom je treba namestiti na trdno in strogo vodoravno podlago. To bo zmanjšalo vibracije med delovanjem in zmanjšalo raven hrupa.

Pri montaži toplotne črpalke in njenem priključitvi na sistem je pomembno zagotoviti, da so vsi njeni elementi čisti. Ni odveč preveriti tudi notranje površine cevi, prek katerih se izvaja priključitev.

Vsa mesta povezav cevi, po katerih kroži voda, morajo biti skrbno zatesnjena in preverjena glede puščanja. Da se vibracije toplotne črpalke med delovanjem ne prenašajo na preostali sistem, je smiselno razmisliti o možnosti priključitve z uporabo gibkljivih cevi.

Posebno pozornost je treba nameniti zagotavljanju napajanja toplotne črpalke. To mora v celoti ustrezati pravilom za namestitev električne opreme ob upoštevanju vseh zahtev požarne varnosti.

V bližini bazena je običajno visoka stopnja vlažnosti, verjetnost stika električne opreme z vodo pa se znatno poveča. Zato je treba skrbno izolirati vsa mesta električnih stikov in jih dodatno zaščititi pred morebitnim stikom z vlago.

V shemo priključitve toplotne črpalke na napajanje je treba obvezno vključiti avtomatske odklopnike, ki so opremljeni s senzorji za povišanje temperature. Potrebne bodo tudi zaščitne naprave, ki preprečujejo uhajanje toka.

Vsa tokovodna vozlišča je treba obvezno ozemljiti. Za priključitev kablov, tako napajalnih kot krmilnih, bodo potrebne posebne sponke. V navodilih proizvajalca je običajno naveden potreben presek električnih kablov, prek katerih je mogoče opremo priključiti na napajanje.

Teh podatkov se je treba držati. Presek kabla je lahko večji od priporočenega, nikakor pa ne manjši.

Namestitev toplotne črpalke za ogrevanje vode v bazenu se izvaja v skladu s priporočili proizvajalca. Običajno se namesti po sistemu za čiščenje vode, vendar pred napravo za kloriranje, če ta obstaja.

Domača toplotna črpalka – ali je to res mogoče?

Če toplotno črpalko izdelate sami, lahko precej prihranite, vendar je učinkovitost takšnih naprav nekoliko nižja kot pri industrijsko izdelanih modelih. Najprej se izdelajo posamezni elementi črpalke, nato pa se povežejo v skupen sistem. Uparjalnik je mogoče izdelati iz velikega plastičnega rezervoarja. V notranjosti je nameščen bakreni spirala.

Za izdelavo spirale lahko bakreno cev previdno navijete na plinsko jeklenko ali drug primeren valjast predmet, da ji daste želeno obliko. Na enak način se naredi še ena spirala – za uparjalnik. Ta element se namesti v notranjost še enega rezervoarja, tokrat kovinskega, potrebno bo varjenje.

Kompresor preprosto kupijo ali ga odstranijo z druge naprave, na primer s pokvarjene klimatske naprave. Ko so te tri naprave pripravljene, jih povežejo v skupen sistem. Nato kompresor napolnijo s hladilnim sredstvom. Preostane le še povezava uparjalnika z ventilatorjem, ki vpihuje zrak, in kondenzatorja – s sistemom za ogrevanje vode v bazenu.

Precej bolj zapletena je naprava toplotne črpalke tipa voda-voda. Za njeno izgradnjo je potrebna prisotnost reke ali naravnega vodnega telesa v bližini parcele; če teh ni, se vrtajo vrtine. Vendar pa je ta možnost uporabna tudi, če pridobivanje energije iz zraka iz tehničnih razlogov ni mogoče.

Zaključki in koristen video na to temo

Praktična izkušnja ogrevanja vode v bazenu s pomočjo toplotnih črpalk je predstavljena v naslednjem videu:

Tukaj je nazorno prikazano načelo delovanja zračne toplotne črpalke:

V tem videu je predstavljen zelo podroben pregled delovanja in zgradbe modela toplotne črpalke tipa “zrak-voda”:

Toplotna črpalka – priročen, učinkovit in okolju prijazen način ogrevanja bazena. Ob pravilni uporabi se bo cena modela zelo hitro povrnila, pravilna namestitev pa bo bistveno podaljšala življenjsko dobo naprave.

Želite deliti koristne informacije o temi članka? Morda veste, kako narediti toplotno črpalko za ureditev zasebnega bazena z lastnimi rokami? Prosimo, napišite komentarje v spodnjem bloku, postavljajte vprašanja, delite svoje mnenje in tematske fotografije.