Sprievodca
Tepelné čerpadlá sú v súčasnosti zlosťou, najmä v Európe, kde niektoré krajiny pracujú na zakázaní inštalácie sporákov a kotlov fosílnych palív v prospech možností šetrných k životnému prostrediu vrátane energeticky efektívnych tepelných čerpadiel. (Pece tepelný vzduch a distribuovaný cez potrubia v celom dome, zatiaľ čo kotly tepeli vodu, aby zabezpečili horúcu vodu alebo parné kúrenie.) Tento rok vláda USA začala ponúkať daňové stimuly na inštaláciu tepelných čerpadiel, ktoré majú tendenciu stáť vopred viac ako tradičné pece ale z dlhodobého hľadiska sú oveľa efektívnejšie.
V oblasti nových energetických vozidiel, pretože kapacita batérie je obmedzená, tiež vyzvala odvetvie, aby sa obrátil na tepelné čerpadlá. Možno je čas rýchlo sa dozvedieť, čo znamenajú tepelné čerpadlá a čo robia.
Aký je najbežnejší typ tepelného čerpadla?
Vzhľadom na nedávne zvuky by vás mohlo byť prekvapení, keď sa dozviete, že už používate atepelné čerpadlo- Pravdepodobne máte vo svojom dome viac ako jeden a viac ako jeden v aute. Len im nenazýte tepelné čerpadlá: Používate výrazy „chladnička“ alebo „klimatizácia“.
V skutočnosti sú tieto stroje tepelné čerpadlá, čo znamená, že pohybujú teplo z relatívne chladného miesta na relatívne horúce miesto. Teplo tečie spontánne z horúceho po chlad. Ale ak to chcete zmeniť z chladu na horúcu, musíte to „pumpovať“. Najlepšia analógia je tu voda, ktorá sama tečie z kopca, ale je potrebné ju napumpovať do kopca.
Keď čerpáte teplo obsiahnuté v nejakom druhu chladiarenského skladu (vzduch, voda atď.) Na horúce skladovanie, studené úložisko je chladnejšie a horúce skladovanie sa zohrieva. To je vlastne to, o čom je vaša chladnička alebo klimatizácia - pohybuje sa teplom z miesta, kde nie je potrebné niekde inde, a je vám jedno, či strácate trochu horúčavy navyše.
Ako vyrobiť praktický chladič s tepelným čerpadlom?
Kľúčový pohľad, ktorý sa vytvoriltepelné čerpadlá Prišlo začiatkom 19. storočia, keď si niekoľko vynálezcov vrátane Jacob Perkinsa uvedomilo, že takto dokážu niečo ochladiť bez straty prchavých tekutín, ktoré sa odparili na dosiahnutie chladenia. Namiesto toho, aby tieto pary uvoľnili do atmosféry, tvrdili, že by bolo lepšie ich zbierať, kondenzovať do tekutiny a znova použiť túto tekutinu ako chladivo.
To je to, pre čo sú chladničky a klimatizácie. Odparujú tekuté chladivá a používajú studenú paru na absorbovanie tepla zvnútra chladničky alebo auta. Potom stlačia plyn, ktorý kondenzuje späť do tekutej formy. Táto tekutina je teraz horúca, ako keď sa začala, takže niektoré z tepla, ktoré drží, môže ľahko (pravdepodobne pomocou ventilátora) prúdiť do okolitého prostredia - či už vonku alebo inde v kuchyni.
To znamená: Ste veľmi oboznámení s tepelnými čerpadlami; Je to len to, že ich stále odkazujete ako na klimatizáciu a chladničky.
Teraz urobme ďalší myšlienkový experiment. Ak máte klimatizáciu okien, môžete to dokonca urobiť ako skutočný experiment. Nainštalujte dozadu. To znamená, že nainštalujte svoje ovládacie prvky mimo okna. Urobte to v chladnom a suchom počasí. Čo sa stane?
Ako ste očakávali, do vášho domu fúka studený vzduch a uvoľňuje teplo. Takže stále prepravuje teplo, vďaka čomu je váš domov pohodlnejším jeho vykurovaním. Iste, ochladzuje vzduch vonku, ale tento efekt sa stáva minimálnym, keď ste mimo okien.
Teraz máte tepelné čerpadlo na zahrievanie vášho domu. Nemusí to byť najlepšietepelné čerpadlo, ale bude to fungovať. A čo viac, keď príde leto, môžete ho tiež otočiť hore nohami a použiť ho ako klimatizáciu.
To, samozrejme, to vlastne nerobte. Ak to vyskúšate, nepochybne zlyhá pri prvom prší a voda vstúpi do ovládača. Namiesto toho si môžete kúpiť komerčné tepelné čerpadlo „zdroja vzduchu“, ktoré využíva rovnaký princíp na vykurovanie vášho domu.
Problém je, samozrejme, v tom, že vodka je drahá a rýchlo z nej dôjde, aby ste ochladili víno. Aj keď nahradíte vodku lacnejším alkoholom, čoskoro sa sťažujete na náklady.
Niektoré z týchto zariadení majú to, čo sa nazýva reverzné ventily, ktoré umožňujú rovnakému zariadeniu vykonávať duálnu úlohu: môžu čerpať teplo z vonkajšej strany vo vnútri alebo zvnútra von, čím poskytujú teplo aj klimatizáciu, ako je opísané nižšie.
Prečo sú tepelné čerpadlá efektívnejšie ako elektrické ohrievače?
Tepelné čerpadlá sú efektívnejšie ako elektrické ohrievače, pretože na výrobu tepla nevyžadujú elektrinu. Elektrina, ktorú používa atepelné čerpadloVytvára určité teplo, ale čo je dôležitejšie, čerpá teplo zvonka do vášho domu. Pomer tepla uvoľňovaného do domu k energii odoslanej do elektrického kompresora sa nazýva koeficient výkonu alebo COP.
Jednoduchý ohrievač elektrického priestoru, ktorý poskytuje všetko teplo generované elektrickým vykurovacím prvkom, má policajt 1. Na druhej strane môže byť policajt tepelného čerpadla vyššie.
Policajt tepelného čerpadla však nie je pevná hodnota. Je nepriamo úmerný teplotnému rozdielu medzi dvoma nádržami, v ktorých sa čerpá teplo. To znamená, že ak čerpáte teplo z nie príliš studenej nádrže do nie príliš hornej budovy, policajt bude mať veľkú hodnotu, čo znamená, že vaše tepelné čerpadlo je veľmi efektívne pri používaní elektriny. Ale ak sa pokúsite čerpať teplo z extrémne studeného nádrže do už teplej budovy, zníži sa hodnota policajta, čo znamená, že účinnosť trpí.
Výsledkom je to, čo intuitívne očakávate: Najlepšie je použiť najteplejšiu vec, ktorú nájdete ako vonkajší horúčavový nádrž.
Tepelné čerpadlá zdroja vzduchu, ktoré používajú vonkajší vzduch ako nádržku, sú v tomto ohľade najhoršou voľbou, pretože vonkajší vzduch je počas zimnej vykurovacej sezóny veľmi chladný. Ešte lepšie sú tepelné čerpadlá zdroja (známe tiež ako geotermálne tepelné čerpadlá), pretože aj v zime je zem v stredných hĺbkach stále dosť teplá.
Aký je najlepší zdroj tepla pre tepelné čerpadlá?
Problém so zdrojom pozemného zdrojatepelné čerpadláje, že potrebujete spôsob, ako získať prístup k tejto zakopanej nádrži tepla. Ak máte okolo domu dostatok priestoru, môžete vykopať priekopy a pochovať veľa potrubí v primeranej hĺbke, napríklad hlboké pár metrov. Potom môžete cez tieto potrubia cirkulovať kvapalinu (zvyčajne zmes vody a nemrznúcu zmes), aby ste absorbovali teplo zo zeme. Prípadne môžete vŕtať hlboké otvory do zeme a do týchto otvorov sa zvisle nainštalovať potrubia. To všetko však bude drahé.
Ďalšou stratégiou, ktorá je k dispozícii pre šťastných ľudí, je extrahovať teplo z neďalekého vodného útvaru ponorením potrubia do vody do určitej hĺbky. Nazývajú sa tepelné čerpadlá zdroja vody. Niektoré tepelné čerpadlá využívajú neobvyklejšiu stratégiu extrahovania tepla zo vzduchu opúšťajúceho budovu alebo zo solárnej horúcej vody.
Vo veľmi chladnom podnebí má zmysel, ak je to možné, nainštalovať tepelné čerpadlo zdroja. To je pravdepodobne dôvod, prečo väčšina tepelných čerpadiel vo Švédsku (ktoré má jedno z najvyšších počtu tepelných čerpadiel na obyvateľa) je tohto typu. Ale dokonca aj Švédsko má veľké percento tepelných čerpadiel vzduchového zdroja, ktoré sú v rozpore so spoločným tvrdením (aspoň v Spojených štátoch), že tepelné čerpadlá sú vhodné iba na zahrievanie domov v miernom podnebí.
Takže kdekoľvek ste, ak si môžete dovoliť vyššie vopred náklady, nabudúce, keď budete čeliť rozhodnutiu o tom, ako zohriať svoj domov, zvážte použitie tepelného čerpadla namiesto tradičného sporáka alebo kotla.
Čas príspevku: október 19-2023