Водич за читање
Топлотне пумпе су ових дана у моди, посебно у Европи, где неке земље раде на забрани уградње пећи и котлова на фосилна горива у корист еколошки прихватљивијих опција, укључујући енергетски ефикасне топлотне пумпе. (Пећи загревају ваздух и дистрибуирају га кроз цеви по целој кући, док котлови загревају воду да би обезбедили топлу воду или парно грејање.) Ове године, америчка влада је почела да нуди пореске олакшице за инсталирање топлотних пумпи, које обично коштају више унапред од традиционалних пећи али су дугорочно много ефикаснији.
У области нових енергетских возила, јер је капацитет батерије ограничен, то је такође подстакло индустрију да се окрене топлотним пумпама. Дакле, можда је време да брзо научите шта топлотне пумпе значе и шта раде.
Који је најчешћи тип топлотне пумпе?
Имајући у виду недавну буку, можда ћете бити изненађени када сазнате да већ користите атоплотна пумпа- вероватно имате више од једног у свом дому и више од једног у аутомобилу. Једноставно их не називате топлотним пумпама: користите изразе „фрижидер“ или „клима уређај“.
У ствари, ове машине су топлотне пумпе, што значи да преносе топлоту са релативно хладног места на релативно топло место. Топлота спонтано тече са топлог на хладно. Али ако желите да га претворите из хладног у топло, потребно је да га "пумпате". Најбоља аналогија овде је вода, која сама тече низ брдо, али је треба пумпати уз брдо.
Када топлоту садржану у некој врсти расхладног складишта (ваздух, вода, итд.) пумпате у топло складиште, хладњача постаје хладнија, а топло складиште постаје топлије. То је заправо оно о чему се ради у вашем фрижидеру или клима-уређају – он преноси топлоту са места где није потребна на неко друго место, и није вас брига да ли трошите мало додатне топлоте.
Како направити практичан расхладни уређај са топлотном пумпом?
Кључни увид који је произвеотоплотне пумпе дошло је почетком 19. века, када су бројни проналазачи, укључујући Џејкоба Перкинса, схватили да могу да расхладе нешто на овај начин без трошења испарљивих течности које су испариле да би се постигло хлађење. Уместо испуштања ових испарења у атмосферу, тврдили су, било би боље да се сакупе, кондензују у течност и поново користе ту течност као расхладно средство.
За то служе фрижидери и клима уређаји. Они испаравају течна расхладна средства и користе хладну пару да апсорбују топлоту из унутрашњости фрижидера или аутомобила. Затим компресују гас, који се поново кондензује у течни облик. Ова течност је сада топлија него када је почела, тако да део топлоте коју задржава може лако (могуће уз помоћ вентилатора) да пређе у околно окружење - било напољу или негде другде у кухињи.
Речено је: веома сте упознати са топлотним пумпама; Само их стално називате клима уређајима и фрижидерима.
Хајде сада да урадимо још један мисаони експеримент. Ако имате прозорски клима уређај, можете то учинити чак и као прави експеримент. Инсталирајте уназад. То јест, инсталирајте његове контроле изван прозора. Урадите то по хладном и сувом времену. Шта ће се десити?
Као што бисте и очекивали, он дува хладан ваздух у ваше двориште и ослобађа топлоту у ваш дом. Дакле, још увек преноси топлоту, чинећи ваш дом удобнијим грејањем. Наравно, хлади ваздух напољу, али тај ефекат постаје минималан када се удаљите од Виндовс-а.
Сада имате топлотну пумпу за загревање вашег дома. Можда није најбољетоплотна пумпа, али ће радити. Штавише, када дође лето, можете га и окренути наопачке и користити као клима уређај.
Наравно, немојте то заправо радити. Ако покушате, несумњиво ће пропасти када први пут падне киша и вода уђе у контролер. Уместо тога, можете себи купити комерцијалну топлотну пумпу "извор ваздуха" која користи исти принцип за грејање вашег дома.
Проблем је, наравно, у томе што је вотка скупа и брзо ће вам понестати да охладите вино. Чак и ако замените вотку јефтинијим алкохолом за трљање, ускоро ћете се жалити на трошак.
Неки од ових уређаја имају такозване реверзне вентиле, који омогућавају истом уређају да обавља двоструку улогу: могу да пумпају топлоту споља унутра или изнутра ка споља, обезбеђујући и топлоту и климатизацију, као што је описано у наставку.
Зашто су топлотне пумпе ефикасније од електричних грејача?
Топлотне пумпе су ефикасније од електричних грејача јер им није потребна електрична енергија за производњу топлоте. Електрична енергија коју користи атоплотна пумпаствара нешто топлоте, али што је још важније, пумпа топлоту споља у ваш дом. Однос топлоте која се ослобађа у кући и енергије која се шаље електричном компресору назива се коефицијент перформанси или ЦОП.
Једноставан електрични грејач простора који обезбеђује сву топлоту коју генерише електрични грејни елемент има ЦОП од 1. С друге стране, ЦОП топлотне пумпе може бити за ред величине већи.
Међутим, ЦОП топлотне пумпе није фиксна вредност. Она је обрнуто пропорционална температурној разлици између два резервоара у које се пумпа топлота. Међутим, ако пумпате топлоту из не превише хладног резервоара у зграду која није превише врућа, ЦОП ће бити велика вредност, што значи да је ваша топлотна пумпа веома ефикасна у коришћењу електричне енергије. Али ако покушате да пумпате топлоту из изузетно хладног резервоара у већ топлу зграду, вредност ЦОП се смањује, што значи да ефикасност пати.
Резултат је оно што интуитивно очекујете: најбоље је користити најтоплију ствар коју можете пронаћи као спољни резервоар топлоте.
Топлотне пумпе са ваздушним извором, које користе спољни ваздух као резервоар топлоте, су најгора опција у том погледу јер је спољни ваздух веома хладан током зимске грејне сезоне. Још боље су топлотне пумпе из земље (познате и као геотермалне топлотне пумпе), јер је чак и зими тло на средњим дубинама још увек прилично топло.
Који је најбољи извор топлоте за топлотне пумпе?
Проблем са извором земљетоплотне пумпеје да вам треба начин да приступите овом закопаном резервоару топлоте. Ако имате довољно простора око куће, можете ископати јарке и закопати гомилу цеви на разумној дубини, на пример неколико метара. Затим можете циркулисати течност (обично мешавина воде и антифриза) кроз ове цеви да апсорбује топлоту из земље. Алтернативно, можете избушити дубоке рупе у земљи и поставити цеви вертикално у ове рупе. Међутим, све ово ће бити скупо.
Још једна стратегија доступна неколицини срећника је извлачење топлоте из оближње водене површине потапањем цеви у воду на одређеној дубини. Оне се зову топлотне пумпе са извором воде. Неке топлотне пумпе користе необичнију стратегију извлачења топлоте из ваздуха који излази из зграде или из соларне топле воде.
У веома хладним климатским условима, има смисла инсталирати топлотну пумпу из земље ако је могуће. Ово је вероватно разлог зашто је већина топлотних пумпи у Шведској (која има једну од највећих топлотних пумпи по глави становника) овог типа. Али чак и Шведска има велики проценат топлотних пумпи са извором ваздуха, што је у супротности са уобичајеном тврдњом (барем у Сједињеним Државама) да су топлотне пумпе погодне само за грејање домова у благим климатским условима.
Дакле, где год да сте, ако можете да приуштите веће трошкове унапред, следећи пут када будете суочени са одлуком о томе како да загрејете свој дом, размислите о коришћењу топлотне пумпе уместо традиционалне пећи или бојлера.
Време поста: 19.10.2023