Nejoblíbenější jsou čerpadla, která odebírají teplo ze země - nejlépe za mokra, hlíny. Suchý písek poskytuje několikrát méně tepla
Názory na tepelná čerpadla jsou skeptická nebo velmi nadšená. Co od nich můžeme opravdu očekávat? Jaké jsou provozní principy tepelného čerpadla? Je sestava čerpadla zisková? Představujeme nejoblíbenější řešení, přibližujeme energetické ukazatele.
Provoz tepelného čerpadla
Jaký je princip fungování tepelného čerpadla?
Tepelné čerpadlo je zařízení, které využívá teplo prostředí k vytápění místností - obvykle ho odvádí ze země, vody nebo vzduchu a dopravuje ho do topného systému. Tímto způsobem můžete použít energii, za kterou nemusíte platit. Tepelné čerpadlo kromě toho nespotřebovává žádné palivo, neemituje výfukové plyny a účinek jeho činnosti způsobuje pouze několik stupňů snížení teploty média, ze kterého přijímá teplo. To zní povzbudivě, že? Ano, ale samozřejmě musí existovat úlovek - nic není zadarmo.
V první řadě je tedy tepelné čerpadlo relativně drahé. Naštěstí to však neznamená, že by nemohlo být široce využíváno - dokonce v Polsku již tisíce z nich pracují.
Druhý problém - pro přepravu tepla musí být čerpadlo napájeno. V běžně používaných zařízeních je to elektřina. Je to nejdražší mezi populárními nosiči energie. Je pravda, že čerpadlo toho hodně nepotřebuje a že jeho provoz je velmi levný. Ale je to opravdu tak? Ziskovost jeho použití závisí na tom.
Jak se teplo přenáší?
Jak je možné, že teplo z chladnějšího prostředí se přenáší do mnohem teplejších místností?
V okruhu tepelného čerpadla cirkuluje kapalina (tzv. Pracovní médium), která je podrobena termodynamickým procesům: při nízké teplotě se odpařuje, čímž odebírá teplo z okolního prostředí. Již jako plyn je stlačen v elektricky poháněném kompresoru, díky čemuž se jeho teplota zvyšuje. Stává se tak vysoká, že stačí ohřát vodu v systému ústředního topení nebo vzduch vháněný do místností. Vydáním tepla pracovní médium kondenzuje a stává se kapalným. Protéká škrticím prvkem, ve kterém - v důsledku expanze - jeho teplota výrazně klesá. V tomto stavu se vrací do výměníku, kde přijímá teplo z okolí a celý cyklus se opakuje.
U tepelných čerpadel využívajících zemní teplo je nutná speciální instalace zvaná zemní výměník tepla, která dodává teplo do výparníku čerpadla. Je vyroben z ohebných trubek, které je ukládají do země v jedné nebo dvou rovinách nebo ve formě spirály. Aby bylo možné získat co nejvíce tepla, měl by být výměník umístěn v hloubce, kde je teplota země nejvyšší. Vzhledem k nákladům a ziskovosti investice je to jen mírně pod bodem mrazu (v závislosti na regionu Polska je to od 0, 8 do 1, 4 m pod úrovní terénu).
Množství tepla, které může být odebráno ze země, závisí především na fyzikálních vlastnostech půdy, zejména na její vlhkosti, do určité míry také na vystavení půdy slunci. Hustota tepelného toku v jílovité půdě dosahuje více než 30 W / m 2, zatímco v suchém písku může být nízká až 10 W / m 2, což je třikrát méně. Povrch výměníku potřebný k dosažení topné kapacity 10 kW se tedy může pohybovat v rozmezí 330 až 1 000 m2. Výměníky tepla uspořádané vodorovně v zemi potřebují na pozemku hodně prostoru.
Výměníky ve formě vertikálních sond jsou v tomto ohledu méně náročné. Trubky takového výměníku jsou umístěny v jímkách několik desítek až několika set metrů. Je to obtížnější než položit potrubí vodorovně, vyžaduje použití specializovaného vybavení, takže to stojí více. Může se však ukázat jako výnosný na pozemcích s velmi nízkou hladinou podzemní vody, kde by horizontální výměník musel mít velmi velkou plochu. Jako vodítko lze předpokládat, že k získání 1 kW topného výkonu je zapotřebí 20 metrů hluboký vrt (tj. Až 200 m, když je poptávka 10 kW). Obecně, místo jedné velmi hluboké, se vyrábí několik mělčích studní, které by měly být od sebe vzdáleny nejméně 5 m.
Energie podzemní vody
Pokud je potřeba tepla vysoká, může být výhodnější získat energii z podzemních nebo povrchových vod - jejich teplota v zimě kolísá mezi 0 a 10 ° C. Energetické ukazatele tohoto řešení jsou ještě lepší než u pozemních čerpadel, je však třeba vzít v úvahu dodatečné náklady a problémy spojené se znečištěním vody. Je nutné jej filtrovat a často čistit a dokonce vyměňovat korozivní součásti instalace. K dosažení výkonu 10 kW je zapotřebí průtok více než 2 m 3 / h vody při 5 ° C, takže čerpání spotřebovává značné množství energie, což nepříznivě ovlivňuje účinnost systému.