Europska unija je prošloga tjedna, točnije, 21. listopada, obilježila prvi Heat Pump Day – Dan dizalica topline. Europsko udruženje dizalica topline (EHPA) taj dan koristi kako bi javnost informiralo o tehnologiji dizalica topline i njihovu doprinosu kreiranju održivog energetskog sustava te poticanju energetske sigurnosti i procesa dekarbonizacije sektora grijanja i hlađenja. Iako su dizalice topline sve zanimljivije i hrvatskim kupcima koji traže čist i financijski prihvatljiv izvor energije za grijanje i hlađenje prostora, u domaćoj javnosti još uvijek je premalo konkretnih informacija o samom sustavu, što od njega možemo očekivati, kolike su početne investicije i može li doista uz minimalnu potrošnju ulazne energije dati višestruko veću toplinsku energiju. Odlučili smo stoga potražiti odgovore na ta pitanja i provjeriti.

Kako funkcioniraju dizalice topline? To su uređaji koji izmjenjuju toplinu između dvaju toplinskih spremnika, koristeći relativno nisku količinu potrebne pogonske energije. Koriste se primarno za grijanje ili hlađenje prostorija i pripremu potrošne tople vode, odnosno, jednim sustavom moguće je zadovoljiti sve navedene potrebe jednog kućanstva. Ti energetski sustavi rade na principu ljevokretnog procesa, odnosno, prenose toplinu iz spremnika s nižom temperaturom u toplinski spremnik s višom temperaturom. Kako bi navedeno bilo moguće, u sustav je potrebno uključiti i dodatnu kompenzacijsku energiju, a u većini slučajeva ta dodatna energija koja omogućuje nesmetanu izmjenu topline je električna energija za pogon kompresora, ali i napajanje drugih komponenti za siguran i učinkovit rad. Preciznije, električna energija omogućuje sustavu dizalica topline prijenos toplinske energije umjesto izravnog sagorijevanja goriva, što ih čini energetski učinkovitijim i ekološki prihvatljivijim sustavima.

Pokušamo li jednostavnije objasniti na kojem principu funkcionira, možemo reći da toplinu iz vanjskog zraka, tla ili vode (ovisno o izvedbi), dizalice topline izmjenjuje s radnom tvari, odnosno, rashladnim sredstvom koje isparava na niskoj temperaturi. Radna tvar, sada u obliku plina, ulazi u kompresor gdje se stlači, a pritom joj se podiže temperatura. Tako zagrijana radna tvar prolazi kroz kondenzator u kojem se toplina oslobađa i prenosi u sustav grijanja (izravno na zrak u prostoru ili ogrjevnu vodu u krugu radijatora ili podnog grijanja). Ohlađena radna tvar prelazi u tekuće stanje. Nakon toga radna tvar prolazi kroz ekspanzijski ventil u kojem joj se smanjuje tlak, čime se ona vraća u početno stanje i spremna je za novi radni ciklus.

Prosječno kućanstvo u Hrvatskoj čak 80 posto ukupno potrošene energije koristi za potrebe grijanja i hlađenja prostora te pripremu tople vode

Efikasnost dizalica topline mjeri se koeficijentom učinka ili faktorom grijanja (COP – Coefficient of Performance) koji označava omjer između toplinskog učinka i utrošene električne snage. Konkretno, ako vrijednost faktora grijanja (COP) dizalice topline iznosi 4, to znači da za svaki kilovat (kW) utrošene električne snage, dizalica topline proizvodi četiri kilovata toplinskog učinka. Pritom viša vrijednost COP-a znači i veću učinkovitost toplinske pumpe. Postoji više vrsta dizalica topline – odnosno, toplinskih pumpi, ovisno o mediju iz kojega crpi energiju. To mogu biti tlo, voda i zrak, a kombinacija tih izvora određuje vrstu dizalice topline. Dizalica „zrak-zrak“ prenosi toplinu između vanjskog zraka i zraka unutar zgrade, za razliku od dizalice „zrak-voda“ koja toplinu iz zraka prenosi u vodeni sustav za grijanje (radijatori, ventilokonvektori ili podno grijanje). Dizalica „tlo-voda“, odnosno, geotermalna dizalica topline koristi toplinu pohranjenu u tlu za grijanje vode ili zraka unutar zgrade, a sustav „voda-voda“ prenosi toplinu iz izvora vode (površinske ili podzemne) u sustav grijanja.

Doc. dr. sc. Luka Boban sa Zavoda za termodinamiku, toplinsku i procesnu tehniku zagrebačkog Fakulteta strojarstva i brodogradnje podsjetio je da prosječno kućanstvo u Hrvatskoj čak 80 posto ukupno potrošene energije koristi za potrebe grijanja, hlađenja prostora i pripreme tople vode. „Ugradnja dizalice topline može značajno utjecati na energetske uštede, osobito u kombinaciji s fotonaponskom elektranom. Prednost dizalica topline je u tome što se mogu ugraditi na različitim geografskim područjima, a povrat investicije bit će kraći u područjima s hladnijom klimom gdje su potrebe za grijanjem veće. Uz to, dizalice topline na mjestu korištenja ne emitiraju po okoliš štetne plinove, zbog čega se smatraju najprihvatljivijim načinom grijanja i hlađenja. Za njihovu ugradnju ujedno nije potrebna infrastruktura kao za plinske sustave, zbog čega su odličan izbor za kuće u novogradnji“, objasnio je Boban. Ugradnja toplinskih pumpi u postojeće objekte nešto je zahtjevnija, a isplativost investicije ovisit će o postojećem stanju objekta i trenutnom sustavu grijanja.

Zanimalo nas je funkcionira li dizalica topline jednako učinkovito u novim kao i u starijim zgradama ili privatnim kućama. „Iako se ugradnja dizalica topline preporučuje u novogradnji, tehnički ih je moguće ugraditi u postojeće objekte jer u posebnim izvedbama mogu osigurati dovoljnu temperaturu ogrjevne vode za radijatore. No pritom treba voditi računa o ukupnom stanju objekta, jer lošija izolacija vodi prema niskoj godišnjoj učinkovitosti sustava pa je samim time i povrat investicije puno dulji. Ako je u pitanju starija kuća, prije ugradnje dizalice topline svakako treba poboljšati energetske karakteristike ugradnjom toplinske izolacije fasade i zamjenom stolarije kako bi se kuća dovela u energetski razred A ili B ako se razmatra dizalica topline zrak-voda, odnosno, energetski razred C ili viši od toga ako se investitor odluči za tip dizalice tlo-voda“, objasnio je Boban, dodajući da takva poboljšanja pridonose većoj učinkovitosti dizalice topline.

Efikasnost dizalica topline mjeri se koeficijentom učinka ili faktorom grijanja (COP) koji označava omjer između toplinskog učinka i utrošene električne snage. FOTO: Luka Boban

Najzastupljeniji oblik dizalica topline koje se koriste kao temeljni sustav grijanja su dizalice „zrak-voda“, tumači Boban. „Takav sustav grijanja oprema se dodatnim električnim grijačem čime se omogućuje potpora radu sustava kod vrlo niskih vanjskih temperatura. Dizalice topline ‘tlo-voda’ ili ‘voda-voda’ izvode se najčešće kao samostalni sustav bez dodatnih izvora grijanja te na godišnjoj razini imaju veću učinkovitost od uređaja zrak-voda. Toplina tla smatra se najsigurnijim izvorom topline za dizalice topline zbog stalne temperature tla koja se tijekom godine kreće između 8°C i 15°C. No izvedba takvih sustava je zahtjevnija i skuplja zbog dodatnih radova na izradi zdenaca za zahvat podzemne vode ili postavljanja izmjenjivača topline u tlu, a što ih onda čini prikladnijim za veće zgrade“, objasnio je. Dizalica topline „zrak-zrak“ najčešće se koristi za hlađenje prostora, ali može biti i vrlo učinkovito rješenje za grijanje u prijelaznim razdobljima te pružiti učinkovitu potporu osnovnom sustavu grijanja.

Mogućnosti primjene dizalica topline zaista su velike. Jedan od vodećih stručnjaka za primjenu dizalica topline u sektoru kućanstva Marek Miara s njemačkog Fraunhofer instituta za primijenjena istraživanja novih tehnologija navodi da se, osim za postojeće i novoizgrađene obiteljske kuće, dizalice topline mogu jednako tako efikasno koristiti i u zgradama s više stambenih jedinica, u javnim zgradama (obrazovnim ustanovama, bolnicama i zgradama lokalne uprave), industrijskim objektima i komercijalnim zgradama, ali i za grijanje i hlađenje cijelih stambenih četvrti. „Visokotemperaturne dizalice topline koje osiguravaju temperature do 160°C već se koriste u industrijskim procesima. Defosilizacija i elektrifikacija opskrbe toplinom putem dizalica topline ne samo da omogućuje učinkovitije korištenje obnovljivih izvora energije, već i čini potrošnju električne energije fleksibilnijom i time stabilizira elektroenergetsku mrežu“, navodi Miara u jednom od niza članaka objavljenih na internetskim stranicama Instituta namijenjenim informiranju javnosti i popularizaciji tehnologije toplinskih pumpi kao energetski najefikasnijeg i ekološki najprihvatljivijeg rješenja za grijanje i hlađenje prostora.

Toplina tla smatra se najsigurnijim izvorom za dizalice topline zbog stalne temperature tla koja se tijekom godine kreće između 8 i 15 Celzijevih stupnjeva. FOTO: Unsplash

Uzevši sve navedene informacije u obzir, isplati li se ozbiljno razmišljati o ugradnji dizalice topline u privatnu kuću? Filip Zoričić iz dubrovačke tvrtke Abitus koja se bavi projektiranjem i tehničkim savjetovanjem oko ugradnje dizalica topline, za Megawatt je objasnio da je, s obzirom na trenutne cijene energenata na tržištu, načelno isplativo ugraditi takav sustav grijanja i hlađenja u svim novogradnjama i u najmanje 50 posto postojećih zgrada. „Dugoročno gledano, moguće su značajne uštede i povećanje komfora korisnika, sustav je u usporedbi s drugim sustavima na tržištu jednostavan za upravljanje i održavanje. Međutim, priča oko ugradnje nije tako jednostavna jer se radi o relativno kompleksnoj tehnici koja zahtijeva kvalitetnog i stručnog izvođača radova i projektanta kako bi se cijeli sustav doveo do pune funkcionalnosti. Današnji standard novogradnje idealan je za ugradnju niskotemperaturnih sustava dizalica topline“, smatra Zoričić.

No postojeći objekti koji i dalje nemaju adekvatnu toplinsku izolaciju i stolariju, mogu biti problematični za zagrijavanje pri niskim vanjskim temperaturama pa takvi objekti i dalje zahtijevaju visokotemperaturni odnosno klasični sustav grijanja. Stariji i lošije izolirani objekti imaju sličan problem i ljeti, kada ih treba rashladiti pri ekstremnim vanjskim vrućinama. „U tim slučajevima potrebno je angažirati projektanta koji će prvo napraviti detaljni pregled postojeće građevine i postojećih strojarskih instalacija kako bi procijenio je li implementacija nove tehnologije dizalica topline uopće tehnički moguća, smislena i isplativa. Nerijetko je potrebno dograditi dodatni prostor strojarnice, zamijeniti svu postojeću cijevnu instalaciju jer je poddimenzionirana ili dotrajala, riješiti problem postojeće vlage u zgradi, obračuna energije i slično. Dok se ti početni problemi ne riješe, nema tehničkog smisla uvoditi nove osjetljive sustave dizalice topline“, upozorio je Zoričić.

I na kraju, koliko košta ugradnja dizalice topline, odnosno, s kakvim iznosima treba računati investitor koji se odluči za takav sustav grijanja i hlađenja? Na temelju vlastitog iskustva i cijena opreme koje redovno prati, Zoričić je naveo neke okvirne iznose na koje valja računati. „Ako korisnik želi izvesti kvalitetni sustav dizalice topline zrak-voda s novim sustavom podnog grijanja i pripreme potrošne tople vode, a na to povezati ventilokonvektore za hlađenje ili klasične ‘split’ sustave za hlađenje, cijena takvog sustava kreće se između 25.000 i 50.000 eura za klasične stambene zgrade raznih oblika i dimenzija.

Neke ozbiljnije i veće vile za odmor idu i do 75.000 do 100.000 eura. Konačna cijena uvelike ovisi o veličini objekta, ciljanoj razini komfora, izboru jeftinije ili kvalitetnije opreme te izvođača radova. Angažman lokalnog izvođača radova s dobrim referencama često je u konačnici isplativiji od predaje posla u ruke nepoznatog izvođača upitne kvalitete koji posao može odraditi s upitnim i skupljim ishodom“, zaključio je Zoričić.