Průvodce čtením
Tepelná čerpadla jsou v dnešní době v módě, zejména v Evropě, kde některé země usilují o zákaz instalace kamen a kotlů na fosilní paliva ve prospěch ekologičtějších možností, včetně energeticky účinných tepelných čerpadel. (Pece ohřívají vzduch a rozdělují ho potrubím po celém domě, zatímco kotle ohřívají vodu, aby zajistily ohřev teplé vody nebo páry.) V letošním roce začala americká vláda nabízet daňové pobídky na instalaci tepelných čerpadel, která obvykle stojí předem více než tradiční pece. ale z dlouhodobého hlediska jsou mnohem efektivnější.
V oblasti nových energetických vozidel, protože kapacita baterie je omezená, to také přimělo průmysl k tomu, aby se obrátil k tepelným čerpadlům. Možná je tedy čas rychle se naučit, co tepelná čerpadla znamenají a k čemu slouží.
Jaký je nejběžnější typ tepelného čerpadla?
Vzhledem k nedávnému rozruchu vás možná překvapí, že již používáte atepelné čerpadlo- pravděpodobně máte více než jeden doma a více než jeden v autě. Jen jim neříkáte tepelná čerpadla: používáte termíny „chladnička“ nebo „klimatizace“.
Ve skutečnosti jsou tyto stroje tepelnými čerpadly, což znamená, že přenášejí teplo z relativně chladného místa do relativně horkého místa. Teplo samovolně proudí z tepla do chladu. Pokud ho ale chcete otočit ze studeného do horkého, musíte ho „napumpovat“. Nejlepší analogií je zde voda, která stéká z kopce sama, ale je potřeba ji do kopce načerpat.
Když přečerpáte teplo obsažené v nějakém chladírenském zásobníku (vzduch, voda atd.) do teplého zásobníku, chladí se chladný zásobník a teplý zásobník se zahřeje. To je vlastně to, o čem vaše lednička nebo klimatizace je – přesouvá teplo z místa, kde není potřeba, někam jinam a je vám jedno, jestli plýtváte trochou tepla navíc.
Jak vyrobit praktický chladič s tepelným čerpadlem?
Klíčový poznatek, který přinesltepelná čerpadla přišel na počátku 19. století, kdy si řada vynálezců, včetně Jacoba Perkinse, uvědomila, že mohou něco chladit tímto způsobem, aniž by se plýtvaly těkavými kapalinami, které se odpařovaly, aby se dosáhlo chlazení. Namísto vypouštění těchto par do atmosféry, tvrdili, by bylo lepší je shromáždit, zkondenzovat do kapaliny a znovu použít tuto kapalinu jako chladivo.
K tomu slouží ledničky a klimatizace. Odpařují kapalná chladiva a využívají studené páry k absorbování tepla z vnitřku chladničky nebo auta. Poté stlačují plyn, který kondenzuje zpět do kapalné formy. Tato tekutina je nyní teplejší, než když začínala, takže část tepla, které drží, může snadno (případně pomocí ventilátoru) proudit do okolního prostředí - ať už venku nebo jinde v kuchyni.
To znamená: velmi dobře znáte tepelná čerpadla; Jen je pořád označujete jako klimatizace a ledničky.
Nyní udělejme další myšlenkový experiment. Pokud máte okenní klimatizaci, můžete to udělat i jako skutečný experiment. Nainstalujte zpět. To znamená, že nainstalujte jeho ovládací prvky mimo okno. Udělejte to v chladném a suchém počasí. co se stane?
Jak byste očekávali, fouká studený vzduch do vašeho dvorku a uvolňuje teplo do vašeho domova. Stále tedy přenáší teplo a díky vytápění je váš domov pohodlnější. Jistě, ochlazuje vzduch venku, ale jakmile se vzdálíte od Windows, tento efekt bude minimální.
Nyní máte tepelné čerpadlo pro vytápění vašeho domova. Nemusí to být nejlepšítepelné čerpadlo, ale bude to fungovat. A co víc, když přijde léto, můžete ho také otočit vzhůru nohama a používat jako klimatizaci.
Samozřejmě, ve skutečnosti to nedělejte. Pokud to zkusíte, nepochybně selže, když poprvé zaprší a do ovladače vnikne voda. Místo toho si můžete koupit komerční tepelné čerpadlo „zdroj vzduchu“, které používá stejný princip k vytápění vašeho domova.
Problém je samozřejmě v tom, že vodka je drahá a rychle vám dojde, abyste víno vychladili. I když vodku nahradíte levnějším lihem, brzy si budete stěžovat na náklady.
Některá z těchto zařízení mají takzvané reverzní ventily, které umožňují stejnému zařízení vykonávat dvojí roli: mohou čerpat teplo zvenčí dovnitř nebo zevnitř ven a poskytovat jak teplo, tak klimatizaci, jak je popsáno níže.
Proč jsou tepelná čerpadla účinnější než elektrická topidla?
Tepelná čerpadla jsou účinnější než elektrická topidla, protože k výrobě tepla nepotřebují elektřinu. Elektřina používaná atepelné čerpadlogeneruje určité teplo, ale co je důležitější, čerpá teplo zvenčí do vašeho domova. Poměr tepla uvolněného do domácnosti k energii odeslané do elektrického kompresoru se nazývá koeficient výkonu neboli COP.
Jednoduché elektrické topné těleso, které poskytuje veškeré teplo generované elektrickým topným tělesem, má COP 1. Na druhou stranu COP tepelného čerpadla může být o řád vyšší.
COP tepelného čerpadla však není pevná hodnota. Je nepřímo úměrná rozdílu teplot mezi dvěma zásobníky, ve kterých se čerpá teplo. To znamená, že pokud přečerpáte teplo z ne příliš studeného zásobníku do nepříliš horké budovy, bude COP velkou hodnotou, což znamená, že vaše tepelné čerpadlo je velmi účinné při využívání elektřiny. Ale pokud se pokusíte přečerpat teplo z extrémně studeného zásobníku do již vyhřáté budovy, hodnota COP se sníží, což znamená, že účinnost trpí.
Výsledek je to, co intuitivně očekáváte: jako venkovní zásobník tepla je nejlepší použít to nejteplejší, co najdete.
Vzduchová tepelná čerpadla, která využívají venkovní vzduch jako zásobník tepla, jsou v tomto ohledu nejhorší variantou, protože venkovní vzduch je v zimní topné sezóně velmi studený. Ještě lepší jsou tepelná čerpadla země-voda (také známá jako geotermální tepelná čerpadla), protože i v zimě je půda ve středních hloubkách stále dost teplá.
Jaký je nejlepší zdroj tepla pro tepelná čerpadla?
Problém se zemním zdrojemtepelná čerpadlaje, že potřebujete způsob, jak se dostat k tomuto skrytému zásobníku tepla. Pokud máte kolem svého domova dostatek místa, můžete vykopat příkopy a zakopat hromadu trubek v přiměřené hloubce, například v hloubce několika metrů. Těmito trubkami pak můžete cirkulovat kapalinu (obvykle směs vody a nemrznoucí směsi), aby absorbovala teplo ze země. Alternativně můžete vyvrtat hluboké díry do země a nainstalovat trubky svisle do těchto otvorů. To vše se však prodraží.
Další strategií dostupnou pro pár šťastlivců je extrahovat teplo z nedaleké vodní plochy ponořením potrubí do vody v určité hloubce. Říká se jim vodní tepelná čerpadla. Některá tepelná čerpadla využívají neobvyklou strategii odebírání tepla ze vzduchu opouštějícího budovu nebo ze solární horké vody.
Ve velmi chladném klimatu má smysl instalovat tepelné čerpadlo země-voda, pokud je to možné. To je pravděpodobně důvod, proč většina tepelných čerpadel ve Švédsku (které má jeden z nejvyšších tepelných čerpadel na hlavu) je tohoto typu. Ale i Švédsko má velké procento vzduchových tepelných čerpadel, což popírá běžné tvrzení (alespoň ve Spojených státech), že tepelná čerpadla jsou vhodná pouze pro vytápění domů v mírném klimatu.
Ať už jste kdekoli, pokud si můžete dovolit vyšší počáteční náklady, až budete příště stát před rozhodnutím, jak vytápět svůj domov, zvažte použití tepelného čerpadla místo tradičních kamen nebo kotle.
Čas odeslání: 19. října 2023