Toplinske crpke

Toplinske crpke (eng. heat pumps, njem. Wärmepumpen) su uređaji koji rade na termodinamičkom načelu dizalice topline, to jest dovode energiju s niže temperaturne razine na višu uz dodatnu energiju (rad). Za svoj rad dizalice topline zahtijevaju dva toplinska spremnika:

• toplinski izvor (spremnik niže temperaturne razine): prostor ili medij kojemu se uzima toplina, najčešće neposredna okolica: okolni zrak, tlo, površinske ili podzemne vode, onečišćeni zrak iz prostorija, otpadna toplina itd.
• toplinski ponor (spremnik više temperaturne razine): prostor ili medij kojemu se predaje toplina, npr. prostorija, ogrjevni medij sustava grijanja, potrošna topla voda itd.

Za podizanje s jedne temperaturne razine na drugu potrebni su dodatna, pogonska energija koja je funkcija temperaturnih razina izvora i ponora te određena razlika temperatura dvaju spremnika.

Na istom načelu, rade rashladni uređaji (hladnjaci, split klima-uređaji i sl). Osnovna razlika između njih i toplinskih crpki jest u cilju koji se želi postići. Dok je kod rashladnih uređaja cilj hlađenje, odnosno uzimanje topline iz nekog prostora ili medija (toplinskog izvora), kod toplinskih je crpki cilj grijanje, odnosno predavanje topline nekom prostoru ili mediju (toplinskom ponoru). Na primjer, kod rashladnih uređaja toplinski izvor može biti prostorija, zrak u kanalu klima-komore, unutrašnjost i namirnice u hladnjaku, a ponor okolica (vanjski zrak), dok je kod toplinskih crpki toplinski izvor tlo, okolni zrak ili jezerska voda, a toplinski ponor ogrjevni medij sustava grijanja.

MF

Što je jalova energija?

Primjetio sam da je ovaj pojam često predstavlja nepoznanicu ili bar potiče na zanimanje o čemu se radi, tako da je najbolje da potražimo pojašnjenje od stručnjaka elektrotehničke struke. 
Slijedi objašnjenje:

"Pogoni čija namjena uvjetuje potrebu za velikim brojem induktivnih potrošača, crpe iz distributivne mreže jalovu snagu.

Budući jalova snaga nepotrebno opterećuje mrežu, HEP naplaćuje jalovu energiju zabilježenu na mjernom uređaju ukoliko je
njezina vrijednost veća od 1/3 utrošene radne energije. Kako bi se spriječilo uzimanje jalove snage iz mreže, a time i
bespotrebno plaćanje, u pogone takve vrste instaliraju se uređaji koji će nadomjestiti potrebnu jalovu snagu.
Ekonomičnost takvih uređaja je velika, investicija uložena u uređaj za kompenzaciju jalove snage u načelu se vraća u prvoj godini eksploatacije.

Jalova struja potrebna je za rad induktivnih potrošača (motori, transformatori) čiji induktivni otpor uzrokuje fazni pomak za kut ø,
odnosno, vremensko kašnjenje struje za naponom u prolasku kroz nulu. Budući da je kod prijenosa električne energije jalovi dio beskoristan
i nepotrebno opterećuje mrežu, treba ga održavati na najnižim mogućim vrijednostima. U tu svrhu koristimo uređaj za kompenzaciju jalove snage.
Uređaj za kompenzaciju jalove snage sprječava prijenos jalove snage mrežom, odnosno, stvara jalovu snagu potrebnu za rad induktivnih potrošača
u neposrednoj blizini. Kako kod kondenzatora (kapacitivni potrošači) jalova struja prethodi naponu, udjeli kapaciteta i induktiviteta
se međusobno izjednačavaju i tu pojavu koristimo za kompenzaciju jalove snage u mreži.
Drugim riječima, jalova snaga potrebna za rad induktivnih potrošača neće biti uzeta iz mreže, već iz uređaja za kompenzaciju jalove snage.
Pritom treba voditi računa da ne pretjeramo sa kompenzacijom jalove snage, budući to može izazvati gospodarsku štetu i probleme
tehničke prirode. Kako bismo izbjegli navedene probleme, moramo osigurati da vrijednosti električnih i magnetskih polja
(kapacitet i induktivitet) budu istih vrijednosti, ali suprotnih predznaka. To možemo postići:
* fiksnim kompenzacijama (pojedinačnim i grupnim)
* automatskim kompenzacijama
Kod fiksnih kompenzacija, pojedinačnih ili grupnih, moramo osigurati da kondenzatorska baterija bude uključena u vrijeme
kada je uključen potrošač ili grupa potrošača, kako ne bi došlo do prekompenziranja. Ovakva vrsta kompenzacije jalove snage
primjenjiva je kod manjeg broja jačih induktivnih tereta. U slučaju kada imamo velik broj induktivnih potrošača, manjih snaga,
sa čestim uklopima i isklopima, primjena fiksnih kompenzacija nije moguća. U tom slučaju koristimo automatske uređaje za
kompenzaciju jalove snage. Automatski uređaj jalove snage opremljen je mikroprocesorskim regulatorom koji na osnovi podataka
iz mreže uklapa i isklapa određene kondenzatorske grupe, te na taj način održava faktor jalove snage (cos ø) u granicama normale
(što iznosi od 0,95-1 induktivno). Vrijednost cos ø =0,95-1 induktivno osigurava da potrošnja jalove energije ne prelazi 1/3
utrošene radne energije (što HEP ne naplaćuje)."

EV