Ghid de lectură
Pompele de căldură sunt la mare căutare în zilele noastre, mai ales în Europa, unde unele țări depun eforturi pentru a interzice instalarea sobelor și a centralelor termice pe combustibili fosili în favoarea unor opțiuni mai ecologice, inclusiv a pompelor de căldură eficiente din punct de vedere energetic. (Cuptoarele încălzesc aerul și îl distribuie prin țevi în toată casa, în timp ce centralele termice încălzesc apa pentru a furniza apă caldă sau încălzire cu abur.) Anul acesta, guvernul SUA a început să ofere stimulente fiscale pentru instalarea pompelor de căldură, care tind să coste mai mult inițial decât cuptoarele tradiționale, dar sunt mult mai eficiente pe termen lung.
În domeniul vehiculelor cu energie nouă, deoarece capacitatea bateriei este limitată, industria a apelat și la pompele de căldură. Așadar, poate că este timpul să învățăm rapid ce înseamnă pompele de căldură și ce fac ele.
Care este cel mai comun tip de pompă de căldură?
Având în vedere agitația recentă, s-ar putea să fiți surprinși să aflați că deja utilizați unpompă de căldură- probabil ai mai multe aparate acasă și mai multe în mașină. Pur și simplu nu le numești pompe de căldură: folosești termenii „frigider” sau „aparat de aer condiționat”.
De fapt, aceste mașini sunt pompe de căldură, ceea ce înseamnă că mută căldura dintr-un loc relativ rece într-un loc relativ cald. Căldura curge spontan de la cald la rece. Dar dacă vrei să o transformi de la rece la cald, trebuie să o „pompezi”. Cea mai bună analogie aici este apa, care curge singură pe un deal, dar trebuie pompată în sus pe deal.
Când pompezi căldura conținută într-un fel de rezervor de frig (aer, apă etc.) către rezervorul de frig, rezervorul de frig devine mai rece, iar rezervorul de frig devine mai cald. De fapt, acesta este scopul frigiderului sau al aparatului de aer condiționat - mută căldura de unde nu este nevoie în altă parte și nu-ți pasă dacă irosești puțină căldură suplimentară.
Cum să faci un chiller practic cu o pompă de căldură?
Perspectiva cheie care a produspompe de căldură a apărut la începutul secolului al XIX-lea, când o serie de inventatori, inclusiv Jacob Perkins, și-au dat seama că pot răci ceva în acest fel fără a irosi lichidele volatile care se evaporau pentru a realiza răcirea. În loc să elibereze acești vapori în atmosferă, au susținut ei, ar fi mai bine să fie colectați, condensați într-un lichid și reutilizați acel lichid ca agent de răcire.
Pentru asta există frigiderele și aparatele de aer condiționat. Ele evaporă agenții frigorigeni lichizi și folosesc vaporii reci pentru a absorbi căldura din interiorul unui frigider sau al unei mașini. Apoi comprimă gazul, care se condensează înapoi în formă lichidă. Acest lichid este acum mai fierbinte decât atunci când a pornit, astfel încât o parte din căldura pe care o reține poate curge ușor (posibil cu ajutorul unui ventilator) în mediul înconjurător - fie în exterior, fie în altă parte în bucătărie.
Acestea fiind spuse: ești foarte familiarizat cu pompele de căldură; doar că te referi încontinuu la ele ca aparate de aer condiționat și frigidere.
Acum haideți să facem un alt experiment mental. Dacă aveți aer condiționat la fereastră, puteți chiar să îl faceți ca un experiment real. Instalați-l invers. Adică, instalați comenzile în afara ferestrei. Faceți acest lucru pe vreme rece și uscată. Ce se va întâmpla?
Așa cum era de așteptat, suflă aer rece în curtea din spate și eliberează căldură în casă. Așadar, transportă în continuare căldură, făcând locuința mai confortabilă prin încălzirea acesteia. Sigur, răcește aerul de afară, dar acest efect devine minim odată ce nu te afli lângă ferestre.
Acum aveți o pompă de căldură pentru a vă încălzi casa. S-ar putea să nu fie cea mai bunăpompă de căldură, dar va funcționa. Mai mult, când vine vara, îl poți întoarce cu susul în jos și îl poți folosi și pe post de aparat de aer condiționat.
Desigur, nu face asta. Dacă încerci, fără îndoială se va defecta prima dată când plouă și intră apă în regulator. În schimb, poți să-ți cumperi o pompă de căldură comercială „cu sursă de aer” care folosește același principiu pentru a-ți încălzi casa.
Problema, desigur, este că vodca este scumpă și vei rămâne repede fără ea pentru a răcori vinul. Chiar dacă înlocuiești vodca cu un alcool izopropilic mai ieftin, în curând te vei plânge de cheltuieli.
Unele dintre aceste dispozitive au așa-numitele valve de inversare, care permit aceluiași dispozitiv să îndeplinească un rol dublu: pot pompa căldură din exterior spre interior sau din interior spre exterior, furnizând atât căldură, cât și aer condiționat, așa cum este descris mai jos.
De ce sunt pompele de căldură mai eficiente decât încălzitoarele electrice?
Pompele de căldură sunt mai eficiente decât încălzitoarele electrice, deoarece nu necesită electricitate pentru a genera căldură. Electricitatea utilizată de unpompă de căldurăgenerează căldură, dar, mai important, pompează căldură din exterior în casa dumneavoastră. Raportul dintre căldura eliberată în casă și energia trimisă compresorului electric se numește coeficient de performanță sau COP.
Un radiator electric simplu care furnizează toată căldura generată de elementul electric de încălzire are un COP de 1. Pe de altă parte, COP-ul unei pompe de căldură poate fi cu un ordin de mărime mai mare.
Totuși, COP-ul unei pompe de căldură nu este o valoare fixă. Este invers proporțional cu diferența de temperatură dintre cele două rezervoare în care este pompată căldura. Acestea fiind spuse, dacă pompați căldură dintr-un rezervor nu prea rece într-o clădire nu prea caldă, COP-ul va avea o valoare mare, ceea ce înseamnă că pompa de căldură este foarte eficientă în utilizarea energiei electrice. Dar dacă încercați să pompați căldură dintr-un rezervor extrem de rece într-o clădire deja caldă, valoarea COP este redusă, ceea ce înseamnă că eficiența are de suferit.
Rezultatul este cel la care te aștepți intuitiv: cel mai bine este să folosești cel mai cald lucru pe care îl poți găsi ca rezervor de căldură în exterior.
Pompele de căldură cu sursă de aer, care utilizează aerul exterior ca rezervor de căldură, sunt cea mai proastă opțiune în acest sens, deoarece aerul exterior este foarte rece în timpul sezonului de încălzire de iarnă. Și mai bune sunt pompele de căldură geotermale (cunoscute și sub denumirea de pompe de căldură geotermale), deoarece chiar și iarna, solul la adâncimi medii este încă destul de cald.
Care este cea mai bună sursă de căldură pentru pompele de căldură?
Problema cu sursa de la solpompe de căldurăProblema este că aveți nevoie de o modalitate de a accesa acest rezervor îngropat de căldură. Dacă aveți suficient spațiu în jurul casei, puteți săpa șanțuri și îngropa o grămadă de țevi la o adâncime rezonabilă, cum ar fi câțiva metri. Apoi puteți circula un lichid (de obicei un amestec de apă și antigel) prin aceste țevi pentru a absorbi căldura din pământ. Alternativ, puteți găuri găuri adânci în pământ și instala țevi vertical în aceste găuri. Toate acestea vor fi însă costisitoare.
O altă strategie disponibilă câtorva norocoși este extragerea căldurii dintr-o apă din apropiere prin introducerea unei țevi în apă la o anumită adâncime. Acestea se numesc pompe de căldură cu sursă de apă. Unele pompe de căldură folosesc strategia mai neobișnuită de extragere a căldurii din aerul care iese din clădire sau din apa caldă solară.
În climatele foarte reci, este logic să se instaleze o pompă de căldură geotermală, dacă este posibil. Probabil acesta este motivul pentru care majoritatea pompelor de căldură din Suedia (care are unul dintre cele mai mari număr de pompe de căldură pe cap de locuitor) sunt de acest tip. Dar chiar și Suedia are un procent mare de pompe de căldură cu sursă de aer, ceea ce contrazice afirmația comună (cel puțin în Statele Unite) că pompele de căldură sunt potrivite doar pentru încălzirea locuințelor în climate blânde.
Așadar, oriunde te-ai afla, dacă îți permiți costurile inițiale mai mari, data viitoare când te confrunți cu o decizie cu privire la încălzirea locuinței, ia în considerare utilizarea unei pompe de căldură în locul unei sobe sau a unei centrale termice tradiționale.
Data publicării: 19 oct. 2023