Toplotna pumpa je termodinamički sitem koji oduzetu energiju jednog medijuma (obično nižeg nivoa), predaje drugom medijumu.

Sam naziv “pumpa” dovoljno govori o tome šta ona zapravo radi. Vodena pumpa podiže nivo vode, na račun utrošene energije, a toplotna pumpa podiže nivo energije na račun oduzete energije od drugog medijuma (obično vode, vazduha ili zemlje). Grejanje sa toplotnom pompom može doneti uštedu i do 75% u odnosu na druge vidove grejanja.

Prednosti upotrebe toplotne pumpe se ogledaju u sledećem:
• Koristi obnovljivu energiju (geotermalna energija se ubraja u obnovljive energente),
• Koristi samo 20–25% električne energije za svoj rad,
• Ne zahteva upotrebu dimnjaka (oko 30% energije proizvedene u kotlu na čvrsto gorivo, odlazi kroz dimnjak),
• Automatizovano radi
• Ne zahteva nikakvo održavanje,
• Ne postoji potreba za kupovinom energenta unapred,
• Mogućnost programiranja rada za vreme niže tarife,
• Nema otvorenog plamena (nema mogućnosti izazivanja požara).

Prostor se zagreva pomoću radijatora, ventilokonvektora (fancoil-a) ili podnog grejanja. Najveća ušteda se postiže kombinacijom toplotne pumpe i podnog grejanja, jer se sa snižavanjem temperature u sistemu, značajno povećava koeficijent grejanja, a poznato je da podno grejanje zahteva niže temperature od radijatorskog.
Sa druge strane, ventilokonvektor je dobro rešenje zato što je proctor moguće i grejati i hladiti, što kod podnog i radijatorskog grejanja nije slučaj.
Za korisnika je najvažnije da zna da upotrebom toplotne pumpe za grejanje prostora i sanitarne vode, može ostvariti značajne uštede.

SISTEM RADA TOPLOTNE PUMPE

Tehnologija rada toplotnih pumpi slična је tehnologiji rada frižidera, ali sa obrnutim principom. U jednom kružnom procesu (Cornotov proces), toplota izvučena iz podzemnih voda predaje se radnom mediju (gas R22) koji se komprimuje i dovodi na viši temperaturni nivo. Na taj način se neprimetna toplota zemlje i vazduha pretvara u korisnu energiju u svrhu grejanja.

Proces rada toplotne pumpe moze se podeliti u četiri osnovna koraka:
1. U isparivaču se radnom mediju, gas R22, dovodi toplota podzemne vode, gas se zagreva na 3 do 7°С, isparava i prelazi iz tecnog u gasovito agregatno stanje.
2. Radni medij se potom komprimuje u kompresoru usled cega mu raste pritisak i temperatura 65°С. Za taj proces potrebno je 25% dodatne (električne) energije.
3. Toplotna energija dobijena komprimovanjem radnog medija direktno se prosleđuje polaznom vodu našeg sistema grejanja. Radni medij se na taj način pothlađuje, kondenzuje i pretvara u tečno agregatno stanje.
4. Putem dekomprimovanog radnog medija u ekspanzionom ventilu, usled naglog pada pritiska, radni medij se znatno pothlađuje tako da je ponovo u stanju da primi toplotu iz vode.

Ukoliko je Vase zemljište pogodno za tu svrhu, korišćenje podzemnih voda putem usisnog i ispusnog izvora podzemne vode može biti vrlo efikasno. Podzemna voda je vrlo dobar rezervoar za dozraćenu sunčevu energiju i čak i za vreme zimskih dana održava konstantnu temperaturu izmedu 8°С i 15°С. Podzemne vode nema svuda u dovoljnoj količini i odgovarajućeg kvaliteta. Međutim tamo gde su uslovi ispunjeni, iskoristivost је velika.

lzvor toplote – podzemna voda

Podzemne vode su najizdašniji izvor akumulirane toplote, budući da zadržavaju stalnu temperaturu od 8° do 15°С i daju najveći postignuti učinak eksploatacije toplote. Kako bi se navedena toplota mogla iskorišćavati neophodno je imati eksploatacioni izvor podzemne vode iz kojeg se voda transportuje do toplotne pumpe i apsorpcionu bušotinu/bunar u koji se ohlađena voda vraća nazad. Vraćena voda nazad ne menja svoj hemijski sastav, a pritom ni kap vode se ne troši, vraća se ista količina vode u drugu bušotinu. Voda ostaje potpuno ekološki čista (nezagađena). Usisni i ispusni bunar instaliraju se na razmaku od minimalno 10m. Kod korišćenja ovog izvora toplote preporucuje se upotreba dodatnog izmenjivača toplote u slučajevima kada kvalitet podzemnih voda premašuje neke preporučene vrednosti. Osim toga štete koje mogu nastati usled nedovoljnog održavanja primarnog protoka (sakupljanje taloga, mulja ili smrzavanje, kod direktnog pogona bez među izmenjivača mogu biti totalne i ne podležu garantnom roku.

Ugradnja međuizmenjivaca ne može sprečiti zaprljanje (korisnik mora konstantno vršiti kontolu filtera za vodu), ali je primena znatno sigurnija i jednostavnija za održavanje. Međuizmenjivač је moguće jednostavno rasklopiti i po potrebi očistiti.

Prilikom projektovanja ovakvih sistema potrebno je obratiti pažnju na sledeće:
– osigurati dodatnu količinu podzemnih voda na dubini od cca. 30 metara
– maksimalna količina vode koju je moguće iscrpeti i kvalitet vode su od velikog značaja
– usisni bunar za crpljenje vode mora biti postavljen u smeru toka podzemne vode, odnosno ispred ispusnog bunara
– eksploatacija toplote podzemnih voda mora biti odobrena od strane službe nadležne za vodo- privredu.