U području tehnologija grijanja i hlađenja, toplinske pumpe su se pojavile kao vrlo učinkovito i ekološki prihvatljivo rješenje. Široko se koriste u stambenim, komercijalnim i industrijskim okruženjima za grijanje i hlađenje. Kako bismo istinski razumjeli vrijednost i rad toplinskih pumpi, bitno je proučiti njihove principe rada i koncept koeficijenta učinkovitosti (COP).
Principi rada toplinskih pumpi
Osnovni koncept
Toplinska pumpa je u biti uređaj koji prenosi toplinu s jednog mjesta na drugo. Za razliku od tradicionalnih sustava grijanja koji stvaraju toplinu izgaranjem ili električnim otporom, toplinske pumpe prenose postojeću toplinu iz hladnijeg u toplije područje. Ovaj proces je sličan načinu na koji radi hladnjak, ali obrnuto. Hladnjak izvlači toplinu iz svoje unutrašnjosti i oslobađa je u okolni prostor, dok toplinska pumpa izvlači toplinu iz vanjskog okruženja i oslobađa je u zatvorenom prostoru.
Ciklus hlađenja
Rad toplinske pumpe temelji se na rashladnom ciklusu koji uključuje četiri glavne komponente: isparivač, kompresor, kondenzator i ekspanzijski ventil. Evo detaljnog objašnjenja kako te komponente rade zajedno:
- IsparivačProces započinje isparivačem, koji se nalazi u hladnijem okruženju (npr. izvan kuće). Rashladno sredstvo, tvar s niskom točkom vrelišta, apsorbira toplinu iz okolnog zraka ili tla. Dok apsorbira toplinu, rashladno sredstvo prelazi iz tekućine u plin. Ova promjena faze ključna je jer omogućuje rashladnom sredstvu da prenosi značajnu količinu topline.
- KompresorPlinovito rashladno sredstvo zatim se kreće prema kompresoru. Kompresor povećava tlak i temperaturu rashladnog sredstva komprimiranjem. Ovaj korak je ključan jer podiže temperaturu rashladnog sredstva na razinu višu od željene unutarnje temperature. Rashladno sredstvo visokog tlaka i visoke temperature sada je spremno otpustiti svoju toplinu.
- KondenzatorSljedeći korak uključuje kondenzator, koji se nalazi u toplijem okruženju (npr. unutar kuće). Ovdje vruće rashladno sredstvo pod visokim tlakom otpušta svoju toplinu okolnom zraku ili vodi. Kako rashladno sredstvo otpušta toplinu, ono se hladi i vraća iz plinovitog u tekuće stanje. Ova promjena faze oslobađa veliku količinu topline koja se koristi za zagrijavanje unutarnjeg prostora.
- Ekspanzijski ventilKonačno, tekuće rashladno sredstvo prolazi kroz ekspanzijski ventil, što smanjuje njegov tlak i temperaturu. Ovaj korak priprema rashladno sredstvo za ponovnu apsorpciju topline u isparivaču, a ciklus se ponavlja.
Koeficijent učinkovitosti (COP)
Definicija
Koeficijent učinkovitosti (COP) je mjera učinkovitosti toplinske pumpe. Definira se kao omjer količine isporučene (ili odvedene) topline i količine potrošene električne energije. Jednostavnije rečeno, govori nam koliko topline toplinska pumpa može proizvesti za svaku jedinicu električne energije koju potroši.
Matematički, COP se izražava kao:
COP=Potrošena električna energija (W)Isporučena toplina (Q)
Kada toplinska pumpa ima COP (koeficijent učinka) od 5,0, može značajno smanjiti račune za struju u usporedbi s tradicionalnim električnim grijanjem. Evo detaljne analize i izračuna:
Usporedba energetske učinkovitosti
Tradicionalno električno grijanje ima COP od 1,0, što znači da proizvodi 1 jedinicu topline za svakih 1 kWh potrošene električne energije. Nasuprot tome, toplinska pumpa s COP-om od 5,0 proizvodi 5 jedinica topline za svakih 1 kWh potrošene električne energije, što je čini daleko učinkovitijom od tradicionalnog električnog grijanja.
Izračun uštede troškova električne energije
Uz pretpostavku potrebe za proizvodnjom 100 jedinica topline:
- Tradicionalno električno grijanjePotrebno je 100 kWh električne energije.
- Toplinska pumpa s COP-om od 5,0Potrebno je samo 20 kWh električne energije (100 toplinskih jedinica ÷ 5,0).
Ako je cijena električne energije 0,5 € po kWh:
- Tradicionalno električno grijanjeCijena električne energije je 50 € (100 kWh × 0,5 €/kWh).
- Toplinska pumpa s COP-om od 5,0Cijena električne energije je 10 € (20 kWh × 0,5 €/kWh).
Omjer štednje
Toplinska pumpa može uštedjeti 80% na računima za struju u usporedbi s tradicionalnim električnim grijanjem ((50 - 10) ÷ 50 = 80%).
Praktični primjer
U praktičnim primjenama, kao što je opskrba toplom vodom, pretpostavimo da je potrebno dnevno zagrijati 200 litara vode s 15°C na 55°C:
- Tradicionalno električno grijanjePotrošnja električne energije je otprilike 38,77 kWh (uz pretpostavku toplinske učinkovitosti od 90%).
- Toplinska pumpa s COP-om od 5,0Troši približno 7,75 kWh električne energije (38,77 kWh ÷ 5,0).
Po cijeni električne energije od 0,5 € po kWh:
- Tradicionalno električno grijanjeDnevni trošak električne energije iznosi oko 19,39 € (38,77 kWh × 0,5 €/kWh).
- Toplinska pumpa s COP-om od 5,0Dnevni trošak električne energije iznosi oko 3,88 € (7,75 kWh × 0,5 €/kWh).
Procijenjene uštede za prosječna kućanstva: toplinske pumpe u odnosu na grijanje na prirodni plin
Na temelju procjena za cijelu industriju i europskih trendova cijena energije:
| Artikal | Grijanje na prirodni plin | Grijanje toplinskom pumpom | Procijenjena godišnja razlika |
| Prosječni godišnji trošak energije | 1.200–1.500 € | 600–900 € | Ušteda od cca. 300–900 € |
| Emisije CO₂ (tone/godina) | 3–5 tona | 1–2 tone | Smanjenje od cca. 2-3 tone |
Bilješka:Stvarne uštede variraju ovisno o nacionalnim cijenama električne energije i plina, kvaliteti izolacije zgrade i učinkovitosti toplinske pumpe. Zemlje poput Njemačke, Francuske i Italije obično pokazuju veće uštede, posebno kada su dostupne državne subvencije.
Hien R290 EocForce Serie 6-16kW toplinska pumpa: Monoblok toplinska pumpa zrak-voda
Ključne značajke:
Sve-u-jednom funkcionalnost: funkcije grijanja, hlađenja i tople vode
Fleksibilne opcije napona: 220–240 V ili 380–420 V
Kompaktni dizajn: kompaktne jedinice 6–16 kW
Ekološki prihvatljivo rashladno sredstvo: Zeleno rashladno sredstvo R290
Tihi rad: 40,5 dB(A) na 1 m
Energetska učinkovitost: SCOP do 5,19
Ekstremne temperaturne performanse: Stabilan rad na –20 °C
Vrhunska energetska učinkovitost: A+++
Pametno upravljanje i spremno za fotonaponske sustave
Funkcija protiv legionele: Maks. temperatura izlazne vode 75ºC
Vrijeme objave: 10. rujna 2025.