Sprievodca čítaním
Tepelné čerpadlá sú v súčasnosti v móde, najmä v Európe, kde niektoré krajiny pracujú na zákaze inštalácie kachlí a kotlov na fosílne palivá v prospech ekologickejších možností vrátane energeticky účinných tepelných čerpadiel.(Pece ohrievajú vzduch a rozvádzajú ho potrubím po celom dome, zatiaľ čo kotly ohrievajú vodu na ohrev teplej vody alebo pary.) V tomto roku začala vláda USA ponúkať daňové stimuly na inštaláciu tepelných čerpadiel, ktoré zvyčajne stoja viac vopred ako tradičné pece. ale z dlhodobého hľadiska sú oveľa efektívnejšie.
V oblasti nových energetických vozidiel, pretože kapacita batérie je obmedzená, to tiež podnietilo priemysel, aby sa obrátil na tepelné čerpadlá.Možno je teda čas rýchlo sa naučiť, čo tepelné čerpadlá znamenajú a na čo slúžia.
Aký je najbežnejší typ tepelného čerpadla?
Vzhľadom na nedávny rozruch vás možno prekvapí, že už používate atepelné čerpadlo- pravdepodobne máte viac ako jeden vo svojom dome a viac ako jeden v aute.Len ich nenazývate tepelné čerpadlá: používate výrazy „chladnička“ alebo „klimatizácia“.
V skutočnosti sú tieto stroje tepelné čerpadlá, čo znamená, že prenášajú teplo z relatívne chladného miesta do relatívne horúceho.Teplo samovoľne prúdi z horúceho do studeného.Ak ho ale chcete premeniť zo studeného na horúci, musíte ho „napumpovať“.Najlepšou analógiou je tu voda, ktorá tečie z kopca sama, no do kopca ju treba pumpovať.
Keď prečerpáte teplo obsiahnuté v nejakom chladiarenskom sklade (vzduch, voda, atď.) do teplého zásobníka, chladiarenský zásobník sa ochladí a teplý zásobník zohreje.To je vlastne to, o čom je vaša chladnička alebo klimatizácia – prenáša teplo z miesta, kde nie je potrebné, niekam inam a je vám jedno, či plytváte trochou tepla navyše.
Ako vyrobiť praktický chladič s tepelným čerpadlom?
Kľúčový poznatok, ktorý priniesoltepelné čerpadlá prišiel na začiatku 19. storočia, keď si množstvo vynálezcov, vrátane Jacoba Perkinsa, uvedomilo, že môžu niečo týmto spôsobom ochladiť bez plytvania prchavými kvapalinami, ktoré sa vyparili, aby sa ochladenie dosiahlo.Tvrdili, že namiesto vypúšťania týchto výparov do atmosféry by bolo lepšie ich zhromaždiť, skondenzovať na kvapalinu a znovu použiť túto kvapalinu ako chladivo.
Na to slúžia chladničky a klimatizácie.Odparujú tekuté chladivo a využívajú studenú paru na absorbovanie tepla z vnútra chladničky alebo auta.Potom stlačia plyn, ktorý kondenzuje späť do kvapalnej formy.Táto tekutina je teraz teplejšia ako na začiatku, takže časť tepla, ktoré zadržiava, môže ľahko (prípadne pomocou ventilátora) prúdiť do okolitého prostredia – či už vonku alebo inde v kuchyni.
To znamená: veľmi dobre poznáte tepelné čerpadlá;Len ich stále označuješ ako klimatizácie a chladničky.
Teraz urobme ďalší myšlienkový experiment.Ak máte okennú klimatizáciu, môžete to dokonca urobiť ako skutočný experiment.Nainštalujte dozadu.To znamená, že nainštalujte jeho ovládacie prvky mimo okna.Urobte to v chladnom a suchom počasí.Čo sa stane?
Ako by ste očakávali, fúka studený vzduch do vašej záhrady a uvoľňuje teplo do vášho domova.Stále teda prenáša teplo, vďaka čomu je váš domov pohodlnejší jeho vykurovaním.Iste, ochladzuje vonkajší vzduch, ale tento efekt bude minimálny, keď sa vzdialite od Windowsu.
Teraz máte tepelné čerpadlo na vykurovanie vášho domu.Nemusí to byť najlepšietepelné čerpadlo, ale bude to fungovať.A čo viac, keď príde leto, môžete ho aj otočiť hore nohami a použiť ho ako klimatizáciu.
Samozrejme, v skutočnosti to nerobte.
Problém je samozrejme v tom, že vodka je drahá a rýchlo sa vám minie na vychladenie vína.Aj keď vodku nahradíte lacnejším liehom, čoskoro sa budete sťažovať na náklady.
Niektoré z týchto zariadení majú takzvané reverzné ventily, ktoré rovnakému zariadeniu umožňujú vykonávať dvojakú úlohu: môžu čerpať teplo zvonku dovnútra alebo zvnútra von, pričom poskytujú teplo aj klimatizáciu, ako je popísané nižšie.
Prečo sú tepelné čerpadlá efektívnejšie ako elektrické ohrievače?
Tepelné čerpadlá sú efektívnejšie ako elektrické ohrievače, pretože na výrobu tepla nepotrebujú elektrickú energiu.Elektrina spotrebovaná atepelné čerpadlogeneruje určité množstvo tepla, ale čo je dôležitejšie, prečerpáva teplo zvonku do vášho domova.Pomer tepla uvoľneného do domu k energii odoslanej do elektrického kompresora sa nazýva koeficient výkonu alebo COP.
Jednoduchý elektrický ohrievač priestoru, ktorý poskytuje všetko teplo generované elektrickým vykurovacím telesom, má COP 1. Na druhej strane, COP tepelného čerpadla môže byť rádovo vyššie.
COP tepelného čerpadla však nie je pevná hodnota.Je nepriamo úmerná teplotnému rozdielu medzi dvoma zásobníkmi, v ktorých sa čerpá teplo.To znamená, že ak prečerpáte teplo z nie príliš studeného zásobníka do nie príliš horúcej budovy, COP bude veľká hodnota, čo znamená, že vaše tepelné čerpadlo je veľmi efektívne pri využívaní elektriny.Ak sa však pokúsite prečerpať teplo z extrémne studeného zásobníka do už vyhriatej budovy, hodnota COP sa zníži, čo znamená, že účinnosť utrpí.
Výsledkom je to, čo intuitívne očakávate: ako vonkajší zásobník tepla je najlepšie použiť to najteplejšie, čo nájdete.
Vzduchové tepelné čerpadlá, ktoré využívajú vonkajší vzduch ako zásobník tepla, sú v tomto smere najhoršou možnosťou, pretože vonkajší vzduch je počas zimnej vykurovacej sezóny veľmi studený.Ešte lepšie sú zemné tepelné čerpadlá (známe aj 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 zemným zdrojomtepelné čerpadláje, že potrebujete spôsob, ako sa dostať k tomuto zakopanému rezervoáru tepla.Ak máte okolo domu dostatok miesta, môžete vykopať priekopy a zakopať veľa rúr v primeranej hĺbke, napríklad v hĺbke niekoľkých metrov.Potom môžete cez tieto potrubia cirkulovať kvapalinu (zvyčajne zmes vody a nemrznúcej zmesi), aby absorbovala teplo zo zeme.Prípadne môžete vyvŕtať hlboké diery do zeme a do týchto dier vertikálne nainštalovať rúry.Toto všetko však bude drahé.
Ďalšou stratégiou, ktorú má pár šťastlivcov k dispozícii, je extrahovať teplo z blízkeho vodného útvaru ponorením potrubia do vody v určitej hĺbke.Tieto sa nazývajú vodné tepelné čerpadlá.Niektoré tepelné čerpadlá využívajú nezvyčajnejšiu stratégiu získavania tepla zo vzduchu opúšťajúceho budovu alebo zo solárnej teplej vody.
Vo veľmi chladnom podnebí má zmysel, ak je to možné, inštalovať zemné tepelné čerpadlo.To je pravdepodobne dôvod, prečo väčšina tepelných čerpadiel vo Švédsku (ktoré má jeden z najvyšších tepelných čerpadiel na obyvateľa) je tohto typu.Ale aj Švédsko má veľké percento vzduchových tepelných čerpadiel, čo popiera bežné tvrdenie (aspoň v Spojených štátoch), že tepelné čerpadlá sú vhodné len na vykurovanie domácností v miernom podnebí.
Takže nech ste kdekoľvek, ak si môžete dovoliť vyššie počiatočné náklady, nabudúce, keď budete stáť pred rozhodnutím, ako vykurovať svoj dom, zvážte použitie tepelného čerpadla namiesto tradičného sporáka alebo kotla.
Čas odoslania: 19. októbra 2023