Toplinska pumpa je sustav koji koristeći toplinu iz okoline (zemlje, vode ili zraka) pomoću kompresije i ekspanzije dobiva vruću vodu. Uzmimo na primjer toplinsku pumpu kojoj se kolektor topline nalazi na nekoliko metara ispod površine zemlje. Temperatura ispod površine zemlje je manje više stalna i što idemo dublje to je temperatura veća. Položimo li sustav cijevi ispod površine zemlje kroz koji protiče tekućina onda ćemo lako tu toplinu izvući na površinu i preko izmjenjivača topline lako predati nekom drugom mediju.

PRINCIP RADA TOPLINSKE PUMPE

Prva faza je preuzimanje topline iz tla. Obično se za to koristi sustav cijevi položenih na određenu dubinu kroz koje teče tekućina, zagrijava se i tu toplinu prenosi u sustav centralnog grijanja (toplinsku pumpu). Zagrijana tekućina u izmjenjivaču predaje toplinu drugom mediju u isparivaču koji je u plinovitom stanju.
Zagrijavanjem plinovitog medija povećava se tlak koji se dodatno povećava u kompresoru. Stlačivanjem medija dolazi do prelaska iz plinovitog u tekuće stanje i istovremeno do zagrijavanja sa nekoliko stupnjeva na temperaturu preko 50°C.
Ovako zagrijana tekućina sada se odvodi do drugog izmjenjivača koji toplinu predaje vodi ili mediju za zagrijavanje objekta. Medij se nakon izmjenjivača topline vraća u toplinsku pumpu sa nižom temperaturom i pod tlakom se dovodi do ekspanzijskog ventila gdje se na sapnici naglo širi čime mu temperatura naglo pada na vrijednosti ispod o°C. Ekspanzijom se smanjuje tlak mediju i on prelazi u plinovito stanje u isparivaču gdje preuzima toplinu iz okoline preko izmjenjivača.
Nakon toga cijeli ciklus se ponavlja.

• Toplinska crpka zemlja/voda Vitocal 200-G

ISKORISTIVOST TOPLINSKE PUMPE

Toplinska pumpa za svoj rad treba električnu energiju za kompresiju medija,
Međutim ta je energija nekoliko puta manja od dobivene energije potrebne za grijanje objekta. Omjer dobivene i uložene energije je 2, 3 ili 4 puta što ovisi o izvoru topline, željenoj temperaturi i kvaliteti pumpe.

KOLEKTORI

Toplina iz tla skuplja se pomoću kolektora koji mogu biti podzemni kolektori ili dubinske sonde.

PODZEMNI KOLEKTORI
Ukoliko imamo na raspolaganju dovoljnu površinu tla možemo na dubini od nekoliko metara prostrijeti mrežu cijevi kroz koji će teći medij za sakupljanje topline iz tla. Tako zagrijani medij dovoditi će toplinu tla do toplinske pumpe.
Površinu na koju moramo položiti cijevi trebala bi biti barem dvostruka od površine objekta koji ćemo grijati, a što je dubina polaganja veća to je sustav sigurniji od oštećenja.

DUBINSKE SONDE
Ukoliko nemamo dovoljno veliku površinu za polaganje horizontalnog kolektora možemo izbušiti rupu do dubine 100 m ili dublje i u nju položiti sondu koja će prenositi toplinu do toplinske pumpe.
Dubina ovisi o strukturi tla i ukoliko nije moguće duboko kopati moguće je postaviti nekoliko sondi na manju dubinu.