Kot toplotni vir je ob ustreznih pogojih možno uporabljati podtalne, površinske in odpadne vode.

To vodo s pomočjo vodne črpalke prenesemo na uparjalnik toplotne črpalke. Najbolj uporabljen vir v praksi je podtalna voda, ki ima skozi celotno leto precej konstantno temperaturo (odvisno od globine) in izredno visok termični potencial (v primerjavi z drugimi viri).

Podtalnica se v sistemih voda-voda uporablja kot toplotni vir in kot medij, ki se uporablja za prenos toplote do uparjalnika.

Takšni sistemi s podtalnico ali s površinsko vodo so odprti sistemi. Najnižja temperatura, pri kateri še lahko takšen sistem deluje, je 7 °C.

Podtalnica tudi v najhladnejših dneh ohranja temperaturo med 8 in 12 °C, toplotna moč znaša 6,5 kW/m3.

Hladilni krog toplotne črpalke voda-voda

Za črpanje podtalne vode skozi uparjalnik se uporabi potopna črpalka. Voda odda toploto uparjalniku kjer se ta toplota prenese na hladilno sredstvo. Hladilno sredstvo nato v kondenzatorju odda toploto ogrevalni vodi, ki jo lahko uporabimo za ogrevanje objektov ali sanitarne vode.

Grelno število je zaradi konstantnega in visokega nivoja temperature visoko in posledično toplotne črpalke voda-voda dosegajo večje moči, 8-40 kW.

Na sliki je predstavljeno razmerje med vloženo (električno) energijo in pridobljeno (grelno) energijo.

Za prenos toplote podtalnice na delovni medij (hladivo) se uporablja ploščati upaijalnik, katerega oblika je primerna za podtalno vodo. Sam dizajn omogoča, da se uparjalnik sam očisti raznih delcev, kot so: mivka, droben pesek in ostale nečistoče. Zaradi same narave izvora toplote (podtalne in površinske vode) je potrebno pred uparjalnik na vodni strani vgraditi vodni filter, samo vrtino pa pred uporabo dobro izprati in preveriti, ali nam zagotavlja zadostno količino vode.

Pogoj za uporabo podtalne vode kot toplotni vir je njena kvaliteta. Zaradi nalaganja vodnega kamna in drugih usedlin se lahko uparjalnik zamaši ali poškoduje. S tem se mu zmanjša življenjska doba. Vse to privede do predčasnega servisnega posega, ki je povezan s precej visokimi stroški popravila ali še huje, zamenjave.

Za koriščenje podtalne vode je potrebno izvrtati dve vrtini. Ena za črpanje (sesalna vrtina) in ena za vračanje podtalnice (ponoma vrtina) v razmiku okoli 15 m. Primerne podtalne vode se nahajajo na globini 5 m in več.

V sesalno vrtino vstavimo cev, v katero je vgrajena potopna črpalka, ki potiska vodo skozi uparjalnik. V uparjalniku voda odda toploto in se tako ohladi 2-5 K in se po ponomi vrtini vme v podtalnico. Zaradi relativno visoke in konstantne temperature je podtalnica idealen vir toplote, s katerim dosegamo precej visoka grelna števila (COP).

Težavo nam lahko predstavlja pomanjkanje pitne vode in s tem pridemo do omejitev uporabe pitne podtalne vode. V Skandinaviji so zaradi tega že pred leti omejili izkoriščanje podtalnih vodnih virov. V Sloveniji takšne omejitve trenutno še ni, je pa potrebno pridobiti določena soglasja in dovoljenja na ustreznih zavodih za varstvo okolja.

Rešitev omenjene problematike je v nekoliko prilagojenem sistemu, s katerim z zaprtim krožnim sistemom odvzamemo toploto podtalnice. Takšen sistem se imenuje voda-slanica-voda, kjer v vrtino vstavimo sondo s slanico in le-ta odvzame toploto podtalni vodi.

Prednosti toplotnih črpalk voda-voda

  • zavzamejo malo prostora na zemljišču,
  • visoka grelna števila (COP = 5 in več) pri koriščenju podtalne vode,
  • konstantno grelno število skozi celo leto,
  • možnost pasivnega hlajenja,
  • monovalentno obratovanje (ni potrebe po dodatnem ogrevalnem sistemu)
  • dolga življenjska doba (25 let).

Slabosti toplotnih črpalk voda-voda

  • visoki stroški izdelave vrtin in
  • potreba po potopni črpalki, ki poveča porabo električne energije.