Průvodce čtením
Tepelná čerpadla jsou v dnešní době vzteky, zejména v Evropě, kde některé země pracují na zakázání instalace kamen a kotlů fosilních paliv ve prospěch ekologičtějších možností, včetně energeticky účinných tepelných čerpadel. (Pece na tepelném vzduchu a distribuovat jej přes potrubí po celém domě, zatímco kotle teplá voda za účelem zajištění horké vody nebo parního vytápění.) Letos americká vláda začala nabízet daňové pobídky pro instalaci tepelných čerpadel, která mají tendenci stát předem více než tradiční pece ale z dlouhodobého hlediska jsou mnohem efektivnější.
V oblasti nových energetických vozidel, protože kapacita baterie je omezená, přiměla také průmysl, aby se obrátil na tepelná čerpadla. Možná je tedy čas rychle se dozvědět, co znamenají tepelná čerpadla a co dělají.
Jaký je nejběžnější typ tepelného čerpadla?
Vzhledem k nedávnému bzučení můžete být překvapeni, když zjistíte, že již používáte atepelné čerpadlo- Pravděpodobně máte ve svém domě více než jeden a více než jeden ve vašem autě. Prostě jim neříkáte tepelná čerpadla: Používáte termíny „lednička“ nebo „klimatizace“.
Ve skutečnosti jsou tyto stroje tepelná čerpadla, což znamená, že pohybují teplem z relativně chladného místa na relativně horké místo. Tepelné toky spontánně od horkého do chladu. Ale pokud to chcete proměnit z chladu na horké, musíte to „pumpovat“. Nejlepší analogií je zde voda, která teče sama z kopce, ale musí být čerpána do kopce.
Když pumpujete teplo obsažené v nějakém druhu chladicího úložiště (vzduch, voda atd.) K horkému úložišti, chladírkovou úložiště bude chladnější a horké úložiště se zahřeje. To je vlastně to, o čem je vaše lednička nebo klimatizace - pohybuje se teplem od místa, kde není potřeba někde jinde, a je vám jedno, jestli ztrácíte trochu navíc tepla.
Jak vyrobit praktický chladič s tepelným čerpadlem?
Klíčový vhled, který vytvořiltepelná čerpadla Přišel na počátku 19. století, kdy si řada vynálezců, včetně Jacoba Perkinse, uvědomila, že by něco takového mohli vychladnout, aniž by plýtvali těkavými kapalinami, které se odpařily k dosažení chlazení. Místo toho, aby tyto páry uvolnili do atmosféry, tvrdili, že by bylo lepší je sbírat, kondenzovat je do kapaliny a znovu použít tuto kapalinu jako chladicí kapalinu.
To je to, pro co jsou chladničky a klimatizace. Odpařují tekuté chladiva a používají studenou páru k absorbování tepla zevnitř chladničky nebo automobilu. Potom stlačují plyn, který kondenzuje zpět do tekuté formy. Tato kapalina je nyní teplejší, než když začala, takže část tepla, které drží, mohou snadno (možná pomocí ventilátoru) proudit do okolního prostředí - ať už venku nebo jinde v kuchyni.
To znamená: Jste velmi obeznámeni s tepelnými čerpadly; Je to jen to, že na ně stále odkazujete jako na klimatizace a chladničky.
Nyní pojďme udělat další experiment s myšlenkou. Pokud máte klimatizaci oken, můžete to dokonce udělat jako skutečný experiment. Nainstalovat zpět. To znamená, nainstalujte jeho ovládací prvky mimo okno. Udělejte to za chladného a suchého počasí. Co se stane?
Jak byste očekávali, fouká studený vzduch do vašeho dvorku a uvolňuje teplo do vašeho domova. Takže je to stále přepravující teplo, takže je váš domov pohodlnějším zahříváním. Jistě, ochlazuje vzduch venku, ale tento efekt se stane minimální, jakmile jste pryč od Windows.
Nyní máte tepelné čerpadlo, jak zahřát váš domov. Nemusí to být nejlepšítepelné čerpadlo, ale bude to fungovat. A co víc, až přijde léto, můžete jej také obrátit vzhůru nohama a použít jako klimatizaci.
Samozřejmě to vlastně nedělejte. Pokud to zkusíte, nepochybně selže poprvé, když prší a voda vstoupí do ovladače. Místo toho si můžete koupit komerční tepelné čerpadlo „zdroje vzduchu“, které používá stejný princip k zahřívání vašeho domu.
Problém je samozřejmě v tom, že vodka je drahá, a rychle z ní dojde ochlazení vína. I když nahradíte vodku levnějším třením alkoholu, brzy si stěžujete na náklady.
Některá z těchto zařízení mají to, co se nazývají reverzní ventily, které umožňují stejnému zařízení vykonávat duální roli: mohou čerpat teplo z vnějšku venku nebo zevnitř ven a poskytují teplo i klimatizaci, jak je popsáno níže.
Proč jsou tepelná čerpadla účinnější než elektrické ohřívače?
Tepelná čerpadla jsou účinnější než elektrické ohřívače, protože pro výrobu tepla nevyžadují elektřinu. Elektřina používaná atepelné čerpadloVytváří nějaké teplo, ale co je důležitější, čerpá teplo zvenčí do vašeho domova. Poměr tepla uvolněného do domu k energii odeslaným do elektrického kompresoru se nazývá koeficient výkonu nebo COP.
Jednoduchý elektrický ohřívač prostoru, který poskytuje veškeré teplo generované elektrickým topným prvkem, má COP 1. Na druhé straně může být Cop tepelného čerpadla o velikost vyšší.
Cop tepelného čerpadla však není pevná hodnota. Je nepřímo úměrný teplotnímu rozdílu mezi dvěma nádržemi, ve kterých je čerpáno teplo. To znamená, že pokud pumpujete teplo z ne příliš studené nádrže do ne příliš horké budovy, bude COP velká hodnota, což znamená, že vaše tepelné čerpadlo je velmi efektivní při využívání elektřiny. Pokud se však pokusíte čerpat teplo z extrémně studené nádrže do již tak teplé budovy, hodnota COP je snížena, což znamená, že účinnost trpí.
Výsledkem je to, co intuitivně očekáváte: Nejlepší je použít nejteplejší věc, kterou najdete jako venkovní tepelné nádrž.
Tepelná čerpadla zdroje vzduchu, která používají venkovní vzduch jako tepelný nádrž, jsou v tomto ohledu nejhorší volbou, protože venkovní vzduch je během zimního vytápění velmi chladný. Ještě lepší jsou tepelná čerpadla země (také známá jako geotermální tepelná čerpadla), protože i v zimě je země ve střední hloubce stále docela teplá.
Jaký je nejlepší zdroj tepla pro tepelná čerpadla?
Problém se zdrojem pozemníhotepelná čerpadlaje to, že potřebujete způsob, jak získat přístup k tomuto pohřbenému rezervoáru tepla. Pokud máte kolem svého domova dostatek místa, můžete kopat příkopy a pohřbít spoustu potrubí v rozumné hloubce, jako je několik metrů hluboko. Poté můžete skrz tyto trubky cirkulovat kapalinu (obvykle směs vody a nemrznoucí směsi), abyste absorbovali teplo ze země. Alternativně můžete vyvrtat hluboké otvory do země a nainstalovat trubky svisle do těchto otvorů. To vše však bude drahé.
Další strategií, které má štěstí, má jen málo lidí, je extrahovat teplo z nedalekého vodního útvaru ponořením trubky do vody v určité hloubce. To se nazývá tepelná čerpadla zdroje vody. Některá tepelná čerpadla používají neobvyklejší strategii extrahování tepla ze vzduchu opouštějícího budovu nebo ze sluneční horké vody.
Ve velmi chladném podnebí má smysl nainstalovat tepelné čerpadlo pozemního zdroje, pokud je to možné. To je pravděpodobně důvod, proč většina tepelných čerpadel ve Švédsku (která má jeden z nejvyšších počtu tepelných čerpadel na obyvatele) je tohoto typu. Ale dokonce i Švédsko má velké procento tepelných čerpadel vzduchového zdroje, která věří společnému tvrzení (alespoň ve Spojených státech), že tepelná čerpadla jsou vhodná pouze pro vytápění domů v mírném podnebí.
Takže kdekoli jste, pokud si můžete dovolit vyšší počáteční náklady, příště budete čelit rozhodnutí o tom, jak zahřát svůj domov, zvažte použití tepelného čerpadla namísto tradičního sporáku nebo kotle.
Čas příspěvku: OCT-19-2023