Toplotne pumpe

Heat Pumps

Zgrade su postale mnogo energetski efikasnije poslednjih decenija. Kao posledica toga, toplotno opterećenje za grejanje prostora kao i potreba za toplotnom energijom za grejanje po jedinici grejanog prostora zgrada su mnogo niže u poređenju sa zgradama iz prethodnih perioda. Dalje, niža nazivna toplotna snaga generatora toplote znači da bi i temperatura fluida za prenos toplote mogla biti i niža. To je glavni razlog što su generatori toplote zvani toplotne pumpe (TP) postali vrlo popularni u poslednje vreme. Toplotne pumpe stvaraju korisnu toplotu koristeći okolinu (obnovljivu) toplotu spoljnjeg vazduha, tla ili podzemne vode i pretvaraju energiju tih izvora u energiju za grejanje. Termodinamički ciklus u TP sastoji se od četiri procesa prikazanih na slici.

Buildings have become much more energy-efficient in recent decades. As a result, the thermal load for space heating and the need for thermal energy per unit of heated building space are much lower compared to buildings from previous periods. Furthermore, a lower nominal thermal power of heat generators means that the temperature of the heat transfer fluid could also be lower. This is the main reason why heat generators called heat pumps (HP) have become very popular recently. Heat pumps create useful heat using ambient (renewable) heat from outdoor air, soil, or groundwater and convert the energy from these sources into heating energy. The thermodynamic cycle in HP consists of four processes shown in the diagram.

Efikasnost toplotne pumpe

Heat Pump Efficiency

Efikasnost toplotne pumpe definiše se odnosom izlazne toplote (Qout) i isporučene energije za rad toplotne pumpe (W TP) u unapred definisanom konstantnom režimu rada (pri konstantnoj temperaturi izvora toplote, konstantnoj temperaturi hladnjaka, i stalnoj brzini uklanjanja toplote). Ovaj odnos se naziva koeficijentom performansi (COP TP) toplotne pumpe.

The efficiency of a heat pump is defined by the ratio of output heat (Qout) to the energy supplied for the operation of the heat pump (W HP) in a predefined constant operating mode (at a constant source temperature, constant sink temperature, and steady heat removal rate). This ratio is called the coefficient of performance (COP HP) of the heat pump.

Teorijska vrednost COP TP zavisi od apsolutne temperature hladnjaka T sink (apsolutna temperatura tečnosti za prenos toplote koja ulazi u sistem grejanja) i apsolutne temperature izvora toplote u okolini T source i izražava se jednačinom.

The theoretical value of COP HP depends on the absolute temperature of the sink T sink (the absolute temperature of the heat transfer fluid entering the heating system) and the absolute temperature of the heat source in the environment T source and is expressed by the equation.

Izvori energije za toplotne pumpe

Energy Sources for Heat Pumps

Tip toplotne pumpe označava izvor spoljne toplote i tečnosti koji toplotu prenose iz TP u sistem grejanja. TP „Vazduh-Voda“ izvlači toplotu iz okolnog vazduha, dok se voda koristi kao fluid za prenos toplote, TP „Zemlja-Voda“ izvlači toplotu iz zemlje, i TP „Voda-Voda“ izvlači toplotu iz podzemne vode. TP „Vazduh-Vazduh“ izvlači toplotu iz spoljnjeg vazduha i u većini slučajeva greje unutrašnjost vazduha direktnim isparavanjem radne tečnosti u unutrašnjoj jedinici.

The type of heat pump indicates the source of external heat and the fluid that transfers heat from the HP to the heating system. HP "Air-Water" extracts heat from the surrounding air, while water is used as the heat transfer fluid. HP "Ground-Water" extracts heat from the ground, and HP "Water-Water" extracts heat from groundwater. HP "Air-Air" extracts heat from outdoor air and in most cases heats indoor air by direct evaporation of the working fluid in the indoor unit.

Ambijentni vazduh je najčešći izvor toplote za toplotne pumpe uprkos činjenici da takve toplotne pumpe imaju najmanju efikasnost. To se uglavnom dešava zbog brzog pada kapaciteta i performansi sa smanjenjem temperature spoljnjeg vazduha, relativno velike temperaturne razlike u isparivaču i energije potrebne za povremeno odmrzavanje isparivača i rada ventilatora, što povećava protok vazduha kroz isparivač. U blagom i vlažnom podneblju, mraz će se akumulirati na površini izmenjivača isparivača pri spoljnjoj temperaturi od 0–6 °C, što dovodi do smanjenog kapaciteta i performansi toplotne pumpe. Odmrzavanje izmenjivača postiže se preokretom ciklusa toplotne pumpe ili drugim, manje energetski efikasnim sredstvima.

Ambient air is the most common heat source for heat pumps despite the fact that such heat pumps have the lowest efficiency. This mainly occurs due to the rapid decline in capacity and performance with decreasing outdoor air temperature, relatively large temperature differences in the evaporator, and the energy required for periodic defrosting of the evaporator and fan operation, which increases airflow through the evaporator. In mild and humid climates, frost will accumulate on the surface of the evaporator heat exchanger at an outdoor temperature of 0–6 °C, leading to reduced capacity and performance of the heat pump. Defrosting of the heat exchanger is achieved by reversing the heat pump cycle or other, less energy-efficient means.

Otpadni vazduh je prilično uobičajen izvor toplote u komercijalnim zgradama. Kontinuirani rad ventilacionog sistema potreban je tokom grejne sezone ili tokom cele godine. Za velike zgrade često se koriste toplotne pumpe za odvod vazduha u kombinaciji sa jedinicama za rekuperaciju toplote vazduh-vazduh instaliranim u sistemima mehaničke ventilacije. Toplotne pumpe sa tlom kao izvorom toplote se koriste za stambenu i komercijalnu upotrebu i imaju slične prednosti kao toplotne pumpe iz izvora vode: kao i kod podzemne vode, temperature tla nekoliko metara ispod površine relativno su visoke (u poređenju sa okolnim vazduhom) i prilično su konstantne tokom cele godine. Toplota se odvodi cevima postavljenim vodoravno ili vertikalno u tlo (horizontalni/vertikalni zemljani izmenjivači toplote/zavojnice). Površinska i podzemna voda su dostupne sa konstantnim temperaturama između 4 i 10 °C u mnogim regionima tokom čitave godine.

Exhaust air is quite a common heat source in commercial buildings. Continuous operation of the ventilation system is required during the heating season or throughout the year. For large buildings, exhaust air heat pumps are often used in combination with air-to-air heat recovery units installed in mechanical ventilation systems. Heat pumps with ground as the heat source are used for residential and commercial use and have similar advantages to water source heat pumps: like groundwater, soil temperatures several meters below the surface are relatively high (compared to ambient air) and quite constant throughout the year. Heat is extracted through pipes laid horizontally or vertically in the ground (horizontal/vertical ground heat exchangers/coils). Surface and groundwater are available with constant temperatures between 4 and 10 °C in many regions throughout the year.

Toplotne pumpe vazduh-vazduh

Air-Air Heat Pumps

Kako snabdevanje električnom energijom iz obnovljivih izvora i dalje raste, a elektroenergetske mreže se postepeno dekarbonizuju i fosilna goriva ukidaju, grejanje domova električnim tehnologijama poput toplotnih pumpi počinje dobijati više smisla. Elektrifikacija sistema grejanja možda se dešava sporije, ali jasno je da će toplotne pumpe izvora vazduha (TP vazduh) imati veliku ulogu u prelasku sa fosilnih goriva na obnovljive izvore energije. Potencijal da se TP vazduh koriste u novoizgrađenim objektima je velik, jer oni mogu jasno pomoći u ispunjavanju strogih ciljeva za efikasnost i obnovljive izvore energije, uključujući i nZEB zahteve koje imaju sve članice EU.

As the supply of electricity from renewable sources continues to grow, and power grids are gradually decarbonized and fossil fuels phased out, heating homes with electric technologies like heat pumps makes more sense. The electrification of heating systems may be happening more slowly, but it is clear that air-source heat pumps (ASHPs) will play a significant role in the transition from fossil fuels to renewable energy sources. The potential for ASHPs to be used in new buildings is significant, as they can clearly help meet strict efficiency and renewable energy targets, including nZEB requirements that all EU member states have.

Kako funkcionišu?

How Do They Work?

Toplotna pumpa je slična frižideru u načinu na koji radi, jer se toplota oduzima iz unutrašnjosti frižidera i odaje sa zadnje strane. Kod toplotne pumpe proces je obrnut - toplota se uzima iz vazduha, zemlje i vode i pušta se u zgradu. Svakoj toplotnoj pumpi je potrebna električna energija da bi radila, ali treba da koristi daleko manje električne energije od toplote koju proizvodi. Temperature vazduha variraju sezonski, sadržaj vlage takođe, tako da će toplotna pumpa sa vazduhom kao izvorom uvek zavisiti od klimatskih uslova. Što je temperatura vazduha niža, to toplotna pumpa mora raditi jače da podigne temperaturu do one koja je potrebna za grejanje. Ono što takođe utiče na njihovu efikasnost u poređenju sa drugim tipovima toplotnih pumpi je sklonost da se mraz skuplja na kolektoru pri nižim temperaturama. Većina TPvazduh će imati režim „odmrzavanja“ da to spreči, ali to znači da troši više električne energije.

A heat pump is similar to a refrigerator in the way it works, as heat is taken from the inside of the refrigerator and released at the back. With a heat pump, the process is reversed - heat is taken from the air, ground, and water and released into the building. Every heat pump needs electricity to operate, but it should use far less electricity than the heat it produces. Air temperatures vary seasonally, as does moisture content, so an air-source heat pump will always depend on climatic conditions. The lower the air temperature, the harder the heat pump has to work to raise the temperature to the required heating level. What also affects their efficiency compared to other types of heat pumps is the tendency for frost to accumulate on the collector at lower temperatures. Most air-source heat pumps will have a "defrost" mode to prevent this, but this means using more electricity.

Tipovi

Types

Najčešća vrsta TPvazduh koji se koristi u stanovima je toplotna pumpa vazduh-voda, gde rashladni fluid prenosi energiju prikupljenu iz vazduha putem izmjenjivača toplote, koji zagreva vodu za distribuciju toplote sa sistemom podnog grejanja ili radijatora, zajedno sa sistemom za pripremu tople vode. Dok TPvazduh obično koriste spoljni vazduh kao izvor energije, jedna vrsta TPvazduh na bazi otpadnog vazduha - prikuplja energiju iz toplog unutrašnjeg vazduha, dok napušta zgradu kroz ventilacioni sistem i koristi je ponovo za zagrevanje prostora i/ili sanitarnu toplu vodu. Najprikladnije su za male, niskoenergetske ili pasivne kuće sa dobrim ventilacionim sistemima. Postoje i toplotne pumpe za pripremu tople vode, koje mogu da koriste 70% manje električne energije od klasičnih grejača kada se koriste u tandemu sa rezervoarom za toplu vodu. Toplotne pumpe vazduh-vazduh koriste sistem ventilacije za distribuciju toplote, ali ne mogu da greju sanitarnu vodu.

The most common type of air-source heat pump used in apartments is an air-water heat pump, where the refrigerant fluid transfers energy collected from the air through a heat exchanger, which heats water for distribution through a underfloor heating or radiator system, along with a hot water preparation system. While air-source heat pumps typically use outdoor air as an energy source, one type of air-source heat pump based on exhaust air collects energy from warm indoor air as it leaves the building through the ventilation system and reuses it for space heating and/or domestic hot water. They are most suitable for small, low-energy, or passive houses with good ventilation systems. There are also heat pumps for hot water preparation, which can use 70% less electricity than conventional heaters when used in tandem with a hot water tank. Air-to-air heat pumps use a ventilation system to distribute heat but cannot heat sanitary water.

Razlika izmedju COP i SCOP

Difference Between COP and SCOP

Dve najčešće korišćene vrednosti za merenje efikasnosti toplotne pumpe su koeficijent performansi (CoP) i sezonski koeficijent performansi (SCoP). CoP je jednostavan odnos toplotne energije koji obezbeđuje toplotna pumpa i potrošnje električne energije. Dakle, CoP od 3 znači da će pumpa pretvoriti 1kWh električne energije u 3kWh toplote. Što je topliji spoljni izvor energije, to je manje električne energije potrebno da bi se ta energija isporučila objektu, a to znači da se CoP menja tokom cele godine. Dakle, CoP je niži u zimskim mesecima nego s jeseni i proleća.

The two most commonly used values for measuring the efficiency of a heat pump are the coefficient of performance (CoP) and the seasonal coefficient of performance (SCoP). CoP is a simple ratio of the heat energy provided by the heat pump to the electricity consumption. So, a CoP of 3 means the pump will convert 1kWh of electricity into 3kWh of heat. The warmer the external energy source, the less electricity is needed to deliver that energy to the building, meaning that the CoP varies throughout the year. Therefore, CoP is lower in winter months than in autumn and spring.

Sezonski koeficijent performansi (SCoP), međutim, uzima u obzir koliko efikasno toplotna pumpa radi i na niskim i na visokim temperaturama, istovremeno uzimajući u obzir i dodatnu upotrebu energije kao što su cirkulacione pumpe, režim odmrzavanja itd. SCoP se meri kao odnos isporučene toplotne energije i ukupne električne energiji utrošene za rad toplotne pumpe tokom cele godine, što znači da je ovaj faktor mera performansi toplotne pumpe u stvarnim uslovima.

The seasonal coefficient of performance (SCoP), however, takes into account how efficiently the heat pump operates at both low and high temperatures, while also considering additional energy use such as circulation pumps, defrost mode, etc. SCoP is measured as the ratio of the delivered heat energy to the total electrical energy consumed by the heat pump over the year, meaning that this factor is a measure of the heat pump's performance in real conditions.

Rad i vek trajanja

Operation and Lifespan

Za efikasano korišćenje toplotnih pumpi potrebna je edukacija krajnjih korisnika. Tipični kotao sa fosilnim gorivom radi po sistemu uključen/isključen i na visokim temperaturama povremeno pušta toplotu u sistem grejanja. Optimalan način rada toplotne pumpe je da se duži vremenski period temperatura prostorija održava na nešto višu vrednost od minimalne. Suprotno intuiciji, ostavljanjem sistema grejanja da radi se štedi energija.

For efficient use of heat pumps, end-user education is necessary. A typical fossil fuel boiler operates on an on/off system and intermittently releases heat into the heating system at high temperatures. The optimal way to operate a heat pump is to maintain room temperatures slightly higher than the minimum over a longer period. Contrary to intuition, leaving the heating system running saves energy.

Ako korisnici upravljaju sa njima kao sa kotlovima na fosilna goriva, to utiče na životni vek kompresora. Kompresor koji ima kontinuirani profil opterećenja može da traje oko 15 do 20 godina u poređenju sa često prekidanim, koji će možda morati biti zamenjen nakon samo šest godina. Kotao se može uključiti i isključiti bez ograničavanja životnog veka sistema. Opcije da se obezbedi veća dugovečnost su modeli sa promenljivom toplotnom snagom, zajedno sa akumulatorima toplote. Projektovanje i dimenzionisanje takođe su presudni za životni vek TPvazduh. Veličinu toplotne pumpe treba uskladiti što je moguće bliže projektovanim toplotnim gubicima objekta, idealno omogućavajući malo slobodnog kapaciteta. Ali izbor prevelike toplotne pumpe (a mnogi stručnjaci kažu da se ovo dešava često) može dovesti do toga da ona troši previše vremena pokušavajući da radi sa svojim minimalnim podešavanjem sa čestim gašenjem i paljenjem sistema, umesto da radi u efikasnijem srednjem opsegu snage tokom dužeg vremenskog perioda.

If users operate them like fossil fuel boilers, it affects the compressor's lifespan. A compressor with a continuous load profile can last about 15 to 20 years compared to a frequently interrupted one, which may need to be replaced after only six years. A boiler can be turned on and off without limiting the system's lifespan. Options to ensure greater longevity include models with variable heat output, along with heat accumulators. Design and sizing are also crucial for the lifespan of air-source heat pumps. The size of the heat pump should be matched as closely as possible to the building's designed heat losses, ideally allowing for some free capacity. However, choosing an oversized heat pump (and many experts say this happens often) can result in it spending too much time trying to operate at its minimum setting with frequent system on/off cycles, instead of operating in a more efficient mid-range power band for longer periods.

Postoji određena rasprava o prikladnosti TPvazduh u pasivnim kućama, s jednim argumentom da će on raditi samo za grejanje prostora kad je napolju jako hladno. To će uticati na CoP, koji se takođe može umanjiti jer se uređaj više sati nalazi u stanju pripravnosti. Ali pošto su računi za energiju i dalje niski, ovo pitanje može se zanemariti. Sa druge strane, pasivne kuće dizajnirane su na takav način da, čak i u nepovoljnim uslovima, stalno strujanje toplotnog izvora realtivno male snage može biti idealan način za zagrevanje zgrade.

There is some debate about the suitability of air-source heat pumps in passive houses, with one argument being that it will only work for space heating when it is very cold outside. This will affect the CoP, which can also be reduced because the device spends more hours in standby mode. But since energy bills are still low, this issue can be overlooked. On the other hand, passive houses are designed in such a way that, even in adverse conditions, a constant flow of relatively low-power heat sources can be an ideal way to heat the building.

Spoljne jedinice toplotne pumpe ne izgledaju previše lepo na fasadama zgradama – te je stoga potrebno posvetiti pažnju pri planiranju i određivanju njene lokacije. Umesto toga, spoljne jedinice se mogu nalaziti u blizini zgrade, mada je važno da postoji dovoljna cirkulacija vazduha oko spoljašnje jedinice, jer prepreke potencijalno ograničavaju efikasnost toplotne pumpe.

External units of heat pumps do not look very nice on building facades – therefore, it is necessary to pay attention when planning and determining their location. Instead, external units can be located near the building, although it is important to have sufficient air circulation around the external unit, as obstacles can potentially limit the heat pump's efficiency.

Monoblok ili split sistem

Monoblock or Split System

Postavlja se pitanje da li koristiti monoblok ili split sistem. Split sistem, gde se prenos toplote iz rashladnog gasa u vodu odvija unutar zgrade dok kolektor ostaje napolju, je efikasniji od monoblok sistema, ali postoje i određena pitanja vezana za lokaciju, pa se bilo koja opcija mora razmatrati od slučaja do slučaja. Monoblokovi su uglavnom pogodni za blaža klimatska podneblja; njihova upotreba predstavljala bi problem samo na lokacijama koje imaju dugotrajne uslove zamrzavanja - proizvođači bi to morali potvrditi preporučivanjem upotrebe antifriza (a raste i rizik od nižih CoP-a). Čak i tada, ako su cevi koje rade unutar i izvan jedinice dobro izolovane, sistem se može koristiti. Osim što su nešto jeftiniji, monoblok sistemi su jednostavniji za instalaciju; za razliku od split sistema, nisu potrebni stručnjaci, rashladni tehničari koji su zaduženi za instalaciju cevne mreže. Smeštanje u središte objekta smatra se najboljom praksom za minimiziranje gubitaka toplote i cevne mreže.

The question arises whether to use a monoblock or split system. The split system, where the heat transfer from the refrigerant gas to water occurs inside the building while the collector remains outside, is more efficient than the monoblock system, but there are also certain location-related issues, so either option must be considered on a case-by-case basis. Monoblocks are generally suitable for milder climates; their use would pose a problem only in locations with prolonged freezing conditions - manufacturers would have to confirm this by recommending the use of antifreeze (and the risk of lower CoPs increases). Even then, if the pipes operating inside and outside the unit are well insulated, the system can be used. Besides being somewhat cheaper, monoblock systems are easier to install; unlike split systems, no experts, refrigeration technicians responsible for installing the pipe network are needed. Placing it centrally in the building is considered best practice to minimize heat and pipe network losses.

Distribucija toplote

Heat Distribution

TPvazduh će najbolje raditi sa podnim grejanjem, jer može da distribuira toplotu na velikoj površini i na temperaturama do 35° C. Standardni čelični panelni i aluminijumski radijatori obično su projektovani za temperaturu vode znatno višom od 70 ° C, ali se takođe mogu podesiti za temperature od 40 do 45 ° C, kao i za fan-coil jedinice, čime se postiže veća efikasnost. Što je niža temperatura polazne vode, veći je SCoP.

Air-source heat pumps will work best with underfloor heating, as it can distribute heat over a large area at temperatures up to 35°C. Standard steel panel and aluminum radiators are usually designed for water temperatures significantly higher than 70°C, but they can also be adjusted for temperatures of 40 to 45°C, as well as for fan-coil units, achieving greater efficiency. The lower the supply water temperature, the higher the SCoP.

Ovo naročito dolazi do izražaja prilikom energetske sanacije objekta koja uključuje poboljšanje zaptivenosti objekta, izolaciju termičkog omotača i dodavanje energetski efikasnih sistema mehaničke ventilacije. U ovom slučaju toplotnu pumpu je moguće povezati sa postojećim radijatorima u kući (možda sa nekoliko dodatnih radijatora), i podesiti je da radi na vrlo niskim temperaturama skoro čitavo vreme, koristeći prednost poboljšanog zadržavanja toplote kao rezultat drugih mera u paketu. U principu, ako se udvostruči vreme rada sistema grejanja, možemo prepoloviti temperaturnu razliku između emiter-a i prostorije u odnosu na sistem sa kotlovima na lož ulje ili gas. Takođe povećava se trajanje rada sistema grejanja što omogućava da sistem grejanja radi zaista efikasno.

This is particularly evident during energy renovation of a building, which includes improving the building's airtightness, insulating the thermal envelope, and adding energy-efficient mechanical ventilation systems. In this case, the heat pump can be connected to existing radiators in the house (possibly with a few additional radiators) and set to operate at very low temperatures almost all the time, taking advantage of the improved heat retention resulting from other measures in the package. In principle, if the heating system operating time is doubled, we can halve the temperature difference between the emitter and the room compared to an oil or gas boiler system. It also increases the operating time of the heating system, allowing it to operate truly efficiently.

Režim odmrzavanja

Defrost Mode

Jedan od faktora koji će direktno uticati na CoP ili SCoP TPvazduh je ako se na isparivaču pojavi mraz. To znači da se tada mora koristiti režim odmrzavanja kako bi se sprečilo zaleđivanje isparivača (kolektora), što smanjuje CoP za oko 10 procenata. U većini sistema toplotna pumpa ne može da radi ni u režimu grejanja ni PTV-a dok se isparivač ne odmrzne. Ako je toplotna pumpa premale snage, to može rezultirati velikim brojem ciklusa odmrzavanja što smanjuje efikasnost toplotne pumpe, a samim tim i manjom efikasnošću sistema. Jeftiniji sistemi nude samo osnovnu kontrolu odmrzavanja i imaju tendenciju da imaju smanjeni SCoP zbog toga, dok su noviji sistemi u ovom pogledu efikasniji. Neki uređaji će jednostavno povećati brzinu ventilatora u uslovima kada dolazi do kondenzacije kako bi sprečili smrzavanje kolektora. Nova tehnologija je „dvostruki isparivač“ koji omogućava odmrzavanje uz neprekidno snabdevanje toplotom.

One of the factors that will directly affect the CoP or SCoP of an air-source heat pump is if frost appears on the evaporator. This means that a defrost mode must be used to prevent the evaporator (collector) from freezing, which reduces the CoP by about 10 percent. In most systems, the heat pump cannot operate in heating or DHW mode until the evaporator is defrosted. If the heat pump is undersized, this can result in a high number of defrost cycles, reducing the heat pump's efficiency and thus the system's efficiency. Cheaper systems offer only basic defrost control and tend to have reduced SCoP due to this, while newer systems are more efficient in this regard. Some devices will simply increase fan speed in conditions where condensation occurs to prevent the collector from freezing. New technology includes the "dual evaporator," which allows defrosting while continuously supplying heat.

Priključak na druge izvore grejanja

Connection to Other Heating Sources

Pored slučaja da kompanije koje proizvode kotlove na fosilna goriva prelaze na proizvodnju toplotnih pumpi sa kotlovima na fosilna goriva kao rezervom u slučaju niskih temperatura, toplotne pumpe mogu biti uparene sa postojećim i drugim izvorima energije. Uz inteligentno upravljanje, neke toplotne pumpe mogu komunicirati sa solarnim PV sistemima, tako da se uključuju kada PV sistem proizvodi više električne energije. Takođe se mogu kombinovati sa solarnim kolektorima, bojlerima na biomasu i sistemima ventilacije sa rekuperacijom toplote.

In addition to the case of companies that produce fossil fuel boilers transitioning to producing heat pumps with fossil fuel boilers as a backup in case of low temperatures, heat pumps can be paired with existing and other energy sources. With intelligent management, some heat pumps can communicate with solar PV systems, so they turn on when the PV system produces more electricity. They can also be combined with solar collectors, biomass boilers, and heat recovery ventilation systems.

Noćni režim rada

Night Mode Operation

Većina toplotnih pumpi radi kako u režimu skuplje dnevne tako i jeftinije noćne tarife električne energije. Svakako ima smisla pokretati toplotne pumpe vazduh/voda noću, čak i kada je verovatno da će temperature biti niže (a time i CoP). Preporuka je da se noću koristi električna energija za proizvodnju tople vode i za pokretanje kućnih uređaja (ako je moguće). Teoretski, pametna mreža može se povezati sa inteligentnim upravljanjem toplotnim pumpama, tako da toplotne pumpe (i drugi uređaji za koje nije potrebno da se odmah uključe) mogu biti uključeni/isključeni zavisno od odnosa ponude i potražnje električne energije. Ovo bi takođe moglo pomoći u ublažavanju bilo kakvih potencijalnih problema s prekidima napajanja električnom energijom.

Most heat pumps operate in both the more expensive daytime and cheaper nighttime electricity rates. It certainly makes sense to run air-water heat pumps at night, even when temperatures are likely to be lower (and thus CoP). It is recommended to use electricity at night to produce hot water and run household appliances (if possible). Theoretically, a smart grid can be connected with intelligent heat pump management so that heat pumps (and other devices that do not need to be turned on immediately) can be turned on/off depending on the electricity supply and demand ratio. This could also help mitigate any potential power outage issues.

Primarna energija

Primary Energy

Iako su toplotne pumpe očigledno “zelenije” od gasnih ili kotlova na lož ulje, njihova stvarna “zelenost”, naravno, zavisi od izvora proizvodnje električne energije koja ga napaja. Tako ista toplotna pumpa može imati veoma različite vrednosti zasnovane na miksu električne energije u kojoj god zemlji da je instalirana, a takođe i kada je ugrađena. Na primer, ako je primarni energetski faktor za električnu mrežu 2,5 to znači da je 1kW korišćen za napajanje toplotne pumpe ekvivalentno 2,5 kW proizvedene električne energije u elektrani. On progresivno pada ako je u proizvodnji električne energije sve veći udeo obnovljivih izvora energije. S obzirom na preuzete obaveze zemalja članica Energetske Zajednice po pitanju povećanja proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora u kratkom, srednjem i dugoročnom periodu, ovaj faktor će sigurno dalje opadati, što znači da će se vrednosti primarne energije i emisije CO2 za zgrade koje se greju iz električnih izvora nastaviti vremenom da poboljšavaju.

Although heat pumps are obviously "greener" than gas or oil boilers, their actual "greenness" depends, of course, on the source of the electricity that powers them. So the same heat pump can have very different values based on the electricity mix in whichever country it is installed, and also when it is installed. For example, if the primary energy factor for the electricity grid is 2.5, it means that 1kW used to power the heat pump is equivalent to 2.5 kW of electricity generated at the power plant. It progressively decreases as the share of renewable energy in electricity production increases. Given the commitments of Energy Community member states to increase the production of electricity from renewable sources in the short, medium, and long term, this factor will surely continue to decline, meaning that primary energy values and CO2 emissions for buildings heated by electric sources will continue to improve over time.

Proizvodnja tople vode

Hot Water Production

Tipična vrednost CoP za TPvazduh za proizvodnju tople vode u domaćinstvu je niža nego za grejanje prostora, a često se bore da pređu preko vrednosti 3, čak i leti. Presudno je optimalno podešavanje sistema kako biste osigurali da sistem ima toplu vodu na zahtev. Na primer, tajmer se može podesiti tako da toplotna pumpa zagreva sanitarnu vodu samo u recimo, dva vremenska perioda dnevno. Na početku dnevnog zagrevanja tople vode kada je dno akumulatora prilično hladno, početni period rada može imati CoP od 4. On može pasti na 2 do trenutka kada je temperatura vode dostigla 55°C, ali prosek je sasvim dobar.

The typical CoP value for an air-source heat pump for domestic hot water production is lower than for space heating, and they often struggle to exceed a value of 3, even in summer. Crucial is the optimal system setup to ensure that the system has hot water on demand. For example, a timer can be set so that the heat pump heats sanitary water only at, say, two time periods per day. At the start of the daily hot water heating when the bottom of the accumulator is quite cold, the initial operating period can have a CoP of 4. It may drop to 2 by the time the water temperature reaches 55°C, but the average is quite good.

Upravljanje

Management

Postoje debate o tome da li toplotne pumpe najbolje rade kada u objektu nema previše zona. Mnogi ljudi više vole da su njihove spavaće sobe hladnije od dnevnih soba, a u nekim pasivnim kućama, njihovi vlasnici odlučili su da ne uključuju podno grejanje u spavaćim sobama kako bi to omogućili. Postavljanje previše termostata u prostorijama može zbuniti regulator toplotne pumpe, što dovodi do većeg broja uključivanja i isključivanja tokom rada, a što uzrokuje veće troškove i smanjenje životnog veka opreme. Ako je to slučaj, akumulator toplote može biti rešenje.

There are debates about whether heat pumps work best when there are not too many zones in the building. Many people prefer their bedrooms to be cooler than living rooms, and in some passive houses, their owners have decided not to include underfloor heating in the bedrooms to allow this. Installing too many room thermostats can confuse the heat pump controller, leading to more frequent on/off cycles during operation, resulting in higher costs and reduced equipment lifespan. If that is the case, a heat accumulator might be the solution.