Najbolj priljubljene so črpalke, ki odvajajo toploto iz tal - po možnosti, ko so mokre, ilovnate. Suh pesek zagotavlja nekajkrat manj toplote
Mnenja o toplotnih črpalkah so skeptična ali zelo navdušena. Kaj res lahko pričakujemo od njih? Kakšni so principi delovanja toplotne črpalke? Ali je montaža črpalke donosna? Predstavljamo najbolj priljubljene rešitve, približamo energetske kazalce.
Delovanje toplotne črpalke
Kakšen je princip delovanja toplotne črpalke?
Toplotna črpalka je naprava, ki toploto okolja uporablja za ogrevanje prostorov - običajno jo odvzame iz tal, vode ali zraka in jo prenaša v ogrevalni sistem. Na ta način lahko uporabite energijo, za katero vam ni treba plačati. Poleg tega toplotna črpalka ne porabi nobenega goriva, ne oddaja izpušnih plinov, učinek njenega delovanja pa je le nekaj stopinj znižanje temperature medija, iz katerega prejema toploto. Sliši se spodbudno, kajne? Ja, seveda pa mora biti ulov - nič ni zastonj.
Najprej je toplotna črpalka sorazmerno draga. Vendar na srečo ne tako, da je ne bi bilo mogoče široko uporabljati - tudi na Poljskem jih na tisoče že deluje.
Druga težava - za prevoz toplote je treba črpalko napajati. V pogosto uporabljanih napravah je električna energija. Med priljubljenimi nosilci energije je najdražja. Res je, da črpalka ne potrebuje veliko in da je njeno delovanje zelo poceni. A je to res tako? Od tega je odvisna donosnost njegove uporabe.
Kako se prenaša toplota?
Kako je mogoče, da se toplota iz hladnejšega okolja prenaša v veliko toplejše prostore?
V krogu toplotne črpalke kroži tekočina (tako imenovani delovni medij), ki je podvržena termodinamičnim procesom: pri nizki temperaturi izhlapi in tako odvaja toploto iz okolja. Že kot plin se komprimira v kompresorju na električni pogon, zahvaljujoč temu se njegova temperatura poveča. Postane tako visoko, da je dovolj, da segrevamo vodo v sistemu centralnega ogrevanja ali pa zrak, ki se vpihuje v prostore. Z oddajanjem toplote se delovni medij kondenzira in postane tekoč. Teče skozi dušilni element, v katerem se zaradi raztezanja njegova temperatura občutno zniža. V tem stanju se vrne v izmenjevalnik, kjer dobiva toploto iz okolice in celoten cikel se ponovi.
Za toplotne črpalke, ki uporabljajo zemeljsko toploto, je potrebna posebna instalacija, imenovana zemeljski toplotni izmenjevalec, ki napaja toploto v izparilnik črpalke. Izdelana je iz fleksibilnih cevi, ki jih položimo v tla v eni ali dveh ravninah ali v obliki spirale. Da dobite čim več toplote, je treba izmenjevalnik postaviti na globino, kjer je temperatura tal najvišja. Zaradi stroškov in donosnosti naložbe je le malo pod lediščem (odvisno od regije Poljske je od 0, 8 do 1, 4 m pod tlemi).
Količina toplote, ki jo lahko odvzamemo iz zemlje, je odvisna predvsem od fizikalnih lastnosti tal, zlasti od njene vlažnosti, do neke mere tudi od sončne izpostavljenosti zemlji. Gostota toplotnega toka v glinenih tleh doseže več kot 30 W / m 2, v suhi peščeni pa lahko tudi do 10 W / m 2, kar je trikrat manj. Tako lahko površina izmenjevalnika, ki je potrebna za doseganje toplotne moči 10 kW, znaša od 330 do celo 1000 m 2 . Toplotni izmenjevalci, nameščeni vodoravno v tleh, potrebujejo veliko prostora na ploskvi.
Izmenjevalniki v obliki navpičnih sond so v tem pogledu manj zahtevni. Cevi takega izmenjevalnika so postavljene v vrtine globoke nekaj deset do nekaj sto metrov. Težje je kot vodoravno polaganje cevi, zahteva uporabo specializirane opreme, zato stane več. Vendar pa se lahko izkaže za dobičkonosno na parcelah z zelo nizko gladino podzemne vode, kjer bi vodoravni izmenjevalec moral imeti zelo veliko površino. Kot vodilo lahko domnevamo, da je za pridobitev 1 kW ogrevalne moči potrebna 20 m globoka vrtina (tj. Kar 200 m, ko je poraba 10 kW). Na splošno je namesto enega zelo globokega narejenih več plitvejših vodnjakov, ki naj bodo oddaljeni vsaj 5 m.
Energija podzemne vode
Če je povpraševanje po toploti veliko, je morda bolj donosno pridobivanje energije iz podtalne ali površinske vode - njihova temperatura pozimi se giblje med 0 in 10 ° C. Energetski kazalniki te rešitve so celo boljši kot pri zemeljskih črpalkah, vendar je treba upoštevati dodatne stroške in težave, ki izhajajo iz onesnaženja vode. Potrebno ga je filtrirati in čistiti pogosto ter celo zamenjati jedke sestavne dele. Za doseganje moči 10 kW je potreben pretok več kot 2 m 3 / h vode pri 5 ° C, zato črpanje porabi veliko energije, kar negativno vpliva na učinkovitost sistema.