Водич за читање
Топлинските пумпи се многу популарни денес, особено во Европа, каде што некои земји работат на забрана на инсталирање на печки и котли на фосилни горива во корист на поеколошки опции, вклучувајќи енергетски ефикасни топлински пумпи. (Печките го загреваат воздухот и го дистрибуираат низ цевки низ целата куќа, додека котлите ја загреваат водата за да обезбедат топла вода или греење со пареа.) Оваа година, владата на САД почна да нуди даночни олеснувања за инсталирање на топлински пумпи, кои имаат тенденција да чинат повеќе однапред од традиционалните печки, но се многу поефикасни на долг рок.
Во областа на возилата на нова енергија, бидејќи капацитетот на батериите е ограничен, тоа ја поттикна и индустријата да се сврти кон топлинските пумпи. Па можеби е време брзо да научиме што значат топлинските пумпи и што прават.
Кој е најчестиот тип на топлинска пумпа?
Со оглед на неодамнешната врева, можеби ќе бидете изненадени кога ќе дознаете дека веќе користитетоплинска пумпа- веројатно имате повеќе од еден во вашиот дом и повеќе од еден во вашиот автомобил. Само не ги нарекувате топлински пумпи: ги користите термините „фрижидер“ или „клима уред“.
Всушност, овие машини се топлински пумпи, што значи дека тие ја преместуваат топлината од релативно ладно место на релативно топло место. Топлината спонтано тече од топло кон ладно. Но, ако сакате да ја претворите од ладно кон топло, треба да ја „пумпате“. Најдобрата аналогија овде е водата, која тече сама по рид, но треба да се пумпа нагоре по ридот.
Кога ја пумпате топлината содржана во некаков вид ладилник (воздух, вода итн.) во топлиот склад, ладилникот станува постуден, а топлиот склад станува потопол. Всушност, тоа е суштината на вашиот фрижидер или клима уред - тој ја преместува топлината од местото каде што не е потребна на друго место, и не ви е грижа ако потрошите малку дополнителна топлина.
Како да направите практичен ладилник со топлинска пумпа?
Клучниот увид што го произведетоплински пумпи се појави на почетокот на 19 век, кога голем број пронаоѓачи, вклучувајќи го и Џејкоб Перкинс, сфатија дека можат да оладат нешто на овој начин без да ги трошат испарливите течности што испаруваат за да се постигне ладењето. Наместо да се испуштаат овие пареи во атмосферата, тврдеа тие, би било подобро да се соберат, да се кондензираат во течност и повторно да се употреби таа течност како средство за ладење.
За тоа се фрижидерите и клима уредите. Тие испаруваат течни фреон-средства и ја користат ладната пареа за да апсорбираат топлина од внатрешноста на фрижидерот или автомобилот. Потоа го компресираат гасот, кој повторно кондензира во течна форма. Оваа течност сега е потопла отколку кога започнала, па дел од топлината што ја задржува лесно може (веројатно со помош на вентилатор) да истече во околната средина - без разлика дали е надвор или на друго место во кујната.
Сепак, многу си запознаен со топлинските пумпи; само што постојано ги нарекуваш клима уреди и фрижидери.
Сега да направиме уште еден мисловен експеримент. Ако имате клима уред на прозорец, можете да го направите дури и како вистински експеримент. Инсталирајте го наназад. Тоа е, инсталирајте ги неговите контроли надвор од прозорецот. Направете го ова на ладно и суво време. Што ќе се случи?
Како што би очекувале, дува ладен воздух во вашиот двор и ослободува топлина во вашиот дом. Значи, сè уште пренесува топлина, правејќи го вашиот дом поудобен со загревање. Секако, го лади воздухот надвор, но тој ефект станува минимален откако ќе се оддалечите од прозорците.
Сега имате топлинска пумпа за греење на вашиот дом. Можеби не е најдобрататоплинска пумпа, но ќе работи. Уште повеќе, кога ќе дојде летото, можете да го превртите наопаку и да го користите како клима уред.
Секако, всушност не го правете тоа. Ако го пробате, несомнено ќе откаже првиот пат кога ќе заврне и вода ќе влезе во контролерот. Наместо тоа, можете да си купите комерцијална топлинска пумпа „извор на воздух“ што го користи истиот принцип за загревање на вашиот дом.
Проблемот, секако, е што вотката е скапа и брзо ќе ви снема за ладење на виното. Дури и ако ја замените вотката со поевтин алкохол за триење, наскоро ќе се жалите на трошокот.
Некои од овие уреди имаат таканаречени обратни вентили, кои му овозможуваат на истиот уред да извршува двојна улога: тие можат да пумпаат топлина однадвор навнатре или одвнатре нанадвор, обезбедувајќи и топлина и климатизација, како што е опишано подолу.
Зошто топлинските пумпи се поефикасни од електричните грејачи?
Топлинските пумпи се поефикасни од електричните греалки бидејќи не им е потребна електрична енергија за производство на топлина. Електричната енергија што ја користитоплинска пумпагенерира одредена топлина, но што е поважно, пумпа топлина однадвор во вашиот дом. Односот на топлината што се ослободува во домот и енергијата испратена до електричниот компресор се нарекува коефициент на перформанси или COP.
Едноставен електричен грејач кој ја обезбедува целата топлина генерирана од електричниот греен елемент има COP од 1. Од друга страна, COP на топлинска пумпа може да биде многу повисок.
Сепак, COP на топлинската пумпа не е фиксна вредност. Тој е обратно пропорционален на температурната разлика помеѓу двата резервоари во кои се пумпа топлина. Сепак, ако пумпате топлина од не премногу ладен резервоар во не премногу топла зграда, COP ќе биде голема вредност, што значи дека вашата топлинска пумпа е многу ефикасна во користењето на електрична енергија. Но, ако се обидете да пумпате топлина од екстремно ладен резервоар во веќе топла зграда, вредноста на COP се намалува, што значи дека ефикасноста страда.
Резултатот е она што интуитивно го очекувате: најдобро е да го користите најтоплото нешто што можете да го најдете како резервоар за топлина на отворено.
Топлинските пумпи со извор на воздух, кои го користат надворешниот воздух како резервоар за топлина, се најлошата опција во овој поглед бидејќи надворешниот воздух е многу ладен за време на зимската грејна сезона. Уште подобри се топлинските пумпи со извор на земја (исто така познати како геотермални топлински пумпи), бидејќи дури и во зима, земјата на средни длабочини е сè уште доста топла.
Кој е најдобриот извор на топлина за топлински пумпи?
Проблемот со изворот на земјатоплински пумпие дека ви е потребен начин да пристапите до овој закопан резервоар на топлина. Ако имате доволно простор околу вашиот дом, можете да ископате ровови и да закопате еден куп цевки на разумна длабочина, како на пример неколку метри длабоко. Потоа можете да циркулирате течност (обично мешавина од вода и антифриз) низ овие цевки за да ја апсорбирате топлината од земјата. Алтернативно, можете да дупчите длабоки дупки во земјата и да инсталирате цевки вертикално во овие дупки. Сепак, сето ова ќе биде скапо.
Друга стратегија достапна за неколку среќници е да се извлече топлина од блиската водна површина со потопување цевка во водата на одредена длабочина. Овие се нарекуваат топлински пумпи со извор на вода. Некои топлински пумпи ја користат поневообичаената стратегија на извлекување топлина од воздухот што ја напушта зградата или од сончевата топла вода.
Во многу ладни клими, има смисла да се инсталира топлинска пумпа со земјен извор, доколку е можно. Веројатно затоа повеќето топлински пумпи во Шведска (која има еден од најголемите броеви на топлински пумпи по глава на жител) се од овој тип. Но, дури и Шведска има голем процент на топлински пумпи со воздух, што го побива вообичаеното тврдење (барем во Соединетите Американски Држави) дека топлинските пумпи се погодни само за греење на домовите во блага клима.
Значи, каде и да сте, ако можете да си ги дозволите повисоките трошоци однапред, следниот пат кога ќе се соочите со одлука за тоа како да го загреете вашиот дом, размислете за користење на топлинска пумпа наместо традиционален шпорет или котел.
Време на објавување: 19 октомври 2023 година