Princip rada toplotne pumpe

Teorija 

Princip rada toplotne pumpe je vrlo jednostavan. On se ogleda u korišćenju toplotne energije našeg okruženja. Toplotna pumpa koristi energiju vazduha, zemlje i podzemnih voda da bi vršila hlađenje ili grejanje vašeg objekta.

Ime „toplotne pumpe“ je izvedeno od reči toplota i pumpa koje u svom originalnom značenju predstavljaju premeštanje toplotne energije sa jednog prostora na drugi.

U režimu hlađenja toplotna pumpa hladi vodu koja cirkuliše kroz cevi unutar objekta a sakupljenu toplotnu energiju izbacuje u spoljašnji prostor.

Toplotna pumpa je uređaj koji, po definiciji  apsorbuje toplotnu energiju sa jedne lokacije (spoljni izvori energije) i premešta je na drugu lokaciju (objekat koji se greje ili hladi). Za većinu kućnih i komercijalnih primena, dva najbitnija režima rada su hlađenje i grejanje.

Toplotna pumpa radi na približno istom principu kao i kućni rashladni aparati (npr. frižider i klima). Razlika je samo u smeru u kome se vrši predavanje toplotne energije. Zadatak uređaja je da automatski drži temperaturu u odgovarajućem opsegu, u objektu tokom godine, svejedno da li to bilo hlađenje (leti) ili grejanje (zimi). Principijelno, nema razlike u procesu rada uređaja prilikom grejanja ili hlađenja objekta.

Koristi jedan od osnovnih zakona termodinamike da energija se nemože ni stvoriti ni uništiti već samo da promeni svoj oblik i svoje mesto postojanja. Toplotne pumpe NE proizvode energiju samostalno. Sama toplotna pumpa neće imati nikakvog dejstva ukoliko nije priključena na izvor energije tipa zemlje, vode ili vazduha. Toplotna pumpa će doprineti  njenom najboljem i najjevtinijem iskorišćenju.

Naziv toplotne pumpe je relativno nova fraza za većinu ljudi u poslovima grejanja i hlađenja i kao takva prvi put se uvodi na tržište osamdesetih godina prošlog veka. Ipak, toplotna pumpa je samo drugi način za reći rashladni uređaj sa kojima se stalno srećemo tipa kućnih frižidera, klima uređaja, rashladnih vitrina i mnogih drugih. Ovi uređaji mogu punim pravom da se nazovu toplotnim pumpama jer rade na principu uzimanja toplote na jednom mestu i premeštanja na drugo. Ipak, dobili su naziv rashladni uređaji po svojoj primarnoj funkciji hlađenja. Primer nam je frižider koji hladi hranu tako što oslobađa toplotu na svojoj zadnjoj strani (rešetke). Mnogi su primetili toplotnu energiju koja se tu oslobađa i verovatno se pitali kako mogu da je iskoriste. U režimu grejanja one hlade vodu ili vazduh u spoljašnjem prostoru i tako sakupljenu toplotnu energiju prenose u unutrašnji prostor koji grejemo. Nadamo se da smo vam sa ovih par rečenica približili način rada i „misteriju“ oko proizvodnje toplotne energije „ni iz čega“.

Uređaj koji koristi princip rada toplotnih pumpi je prvi put prikazan 1834. godine. Jacob Perkins, američki inženjer, dizajnirao je uređaj koji proizvodi kocke leda i to je bila preteča modernih isparivačkih sistema. 1926. godine General Eletric je napravio sistem rada toplotne pumpe na osnovu kojih funkcionišu i današnji moderni uređaji. Svima je poznato da naftni lobi još uvek drži svoje pozicije, pa je to još jedan razlog zašto ova „zelena“ tehnologija nije doživela ekspanziju u nivou koji opravdano zaslužuje.

Grejanje i hlađenje korišćenjem toplotnih pumpi predstavljaju primarni pravac u svetu i evropskoj uniji skokom cena energenata u poslednjih par godina. Naime, evropska unija je napravila normative u kojima se kaže da svi objekti izgrađeni posle 2015-te godine moraju da imaju energetski efikasan sistem grejanja i hlađenja koji se pored sličnih mahom zasniva na geotermalnoj energiji (toplotnim pumpama).

Praktičan rad  

Sistem grejanja toplotnim pumpama sastoji se od izvora toplotne energije, same toplotne pumpe i sistema za distribuiranje i čuvanje toplotne energije.

1.	Toplotna energija koja se uzima iz okoline (obično, temperature se kreću u intervalu +7°C  do +14°C) ulazi u isparivač pumpe. U cevi se nalazi gas R407c koji preuzima tu energiju. Ovaj gas zadržava svoje stanje čak i na temperaturama ispod nule.
2.	Gas zatim ulazi u kompresor i podiže se na viši pritisak što dovodi do značajnog povećanja njegove temperature (uglavnom +90-95°C, mada može i više).
3.	Unutar zatvorenog sistema izmenjivač toplote vrši predavanje toplote gasa na sistem za grejanje.
4.	Zahvaljujući predaji toplotne energije gas se vraća na prvobitnu temperaturu koji se zatim dovodi do ekspanzionog suda i ventila, čime se pritisak vraća u početno stanje. Potom se gas vraća u isparivač gde proces počinje ponovo. Izvor; toplotnepumpe.rs