Ръководство за четене
Термопомпите са на мода в наши дни, особено в Европа, където някои страни работят за забрана на инсталирането на печки и котли с изкопаеми горива в полза на по-екологични варианти, включително енергийно ефективни термопомпи. (Пещите загряват въздуха и го разпределят през тръби в цялата къща, докато котлите загряват водата, за да осигурят отопление с топла вода или пара.) Тази година правителството на САЩ започна да предлага данъчни стимули за инсталиране на термопомпи, които обикновено струват по-рано от традиционните пещи но са много по-ефективни в дългосрочен план.
В областта на превозните средства с нова енергия, тъй като капацитетът на батерията е ограничен, това също подтикна индустрията да се обърне към термопомпи. Така че може би е време бързо да научите какво означават термопомпи и какво правят.
Кой е най-често срещаният тип термопомпа?
Предвид скорошния шум, може да се изненадате да научите, че вече използвате aтермопомпа- вероятно имате повече от един в дома си и повече от един в колата си. Просто не ги наричате термопомпи: използвате термините "хладилник" или "климатик".
Всъщност тези машини са термопомпи, което означава, че пренасят топлина от относително студено място към относително горещо място. Топлината преминава спонтанно от горещо към студено. Но ако искате да го превърнете от студено в горещо, трябва да го "напомпате". Най-добрата аналогия тук е водата, която се стича сама по хълма, но трябва да бъде изпомпана нагоре по хълма.
Когато изпомпвате топлината, съдържаща се в някакъв вид хладилно хранилище (въздух, вода и т.н.), към горещото хранилище, студеното хранилище става по-студено, а горещото хранилище става по-горещо. Това всъщност е целта на вашия хладилник или климатик - той премества топлината от мястото, където не е необходима, на друго място и не ви пука дали губите малко допълнителна топлина.
Как да си направим практичен чилър с термопомпа?
Ключовото прозрение, което създадетермопомпи идва в началото на 19 век, когато редица изобретатели, включително Джейкъб Пъркинс, осъзнават, че могат да охладят нещо по този начин, без да губят летливите течности, които се изпаряват, за да постигнат охлаждането. Вместо да изпускат тези пари в атмосферата, твърдят те, би било по-добре да ги съберат, да ги кондензират в течност и да използват повторно тази течност като охладител.
За това са хладилниците и климатиците. Те изпаряват течните хладилни агенти и използват студените пари, за да абсорбират топлината от вътрешността на хладилника или колата. След това те компресират газа, който кондензира обратно в течна форма. Тази течност сега е по-гореща, отколкото когато е започнала, така че част от топлината, която задържа, може лесно (вероятно с помощта на вентилатор) да потече в заобикалящата среда - независимо дали на открито или другаде в кухнята.
Това каза: вие сте много запознати с термопомпите; Просто вие все ги наричате климатици и хладилници.
Сега нека направим още един мисловен експеримент. Ако имате прозоречен климатик, можете дори да го направите като истински експеримент. Инсталирайте обратно. Тоест, инсталирайте контролите му извън прозореца. Направете това в хладно и сухо време. какво ще стане
Както бихте очаквали, той издухва студен въздух в задния ви двор и освобождава топлина в дома ви. Така че той все още пренася топлина, правейки дома ви по-комфортен, като го отоплявате. Разбира се, охлажда въздуха навън, но този ефект става минимален, след като сте далеч от Windows.
Вече имате термопомпа за отопление на вашия дом. Може да не е най-добрототермопомпа, но ще работи. Още повече, че когато дойде лятото, можете да го обърнете и като климатик.
Разбира се, не правете това всъщност. Ако го пробвате, несъмнено ще се провали първия път, когато вали и водата влезе в контролера. Вместо това можете да си купите търговска термопомпа „източник на въздух“, която използва същия принцип за отопление на вашия дом.
Проблемът, разбира се, е, че водката е скъпа и бързо ще ви свърши, за да охладите виното. Дори ако замените водката с по-евтин спирт, скоро ще се оплаквате от разходите.
Някои от тези устройства имат така наречените реверсивни клапани, които позволяват на едно и също устройство да изпълнява двойна роля: те могат да изпомпват топлина отвън навътре или отвътре навън, осигурявайки едновременно топлина и климатизация, както е описано по-долу.
Защо термопомпите са по-ефективни от електрическите нагреватели?
Термопомпите са по-ефективни от електрическите нагреватели, тъй като не изискват електричество за генериране на топлина. Електричеството, използвано от aтермопомпагенерира малко топлина, но по-важното е, че изпомпва топлина отвън във вашия дом. Съотношението на топлината, отделена в дома, към енергията, изпратена към електрическия компресор, се нарича коефициент на ефективност или COP.
Един обикновен електрически нагревател, който осигурява цялата топлина, генерирана от електрическия нагревателен елемент, има COP от 1. От друга страна, COP на термопомпа може да бъде с порядък по-висок.
COP на термопомпата обаче не е фиксирана стойност. Тя е обратно пропорционална на температурната разлика между двата резервоара, в които се изпомпва топлина. Въпреки това, ако изпомпвате топлина от не много студен резервоар към не много гореща сграда, COP ще бъде голяма стойност, което означава, че вашата термопомпа е много ефективна при използването на електричество. Но ако се опитате да изпомпвате топлина от изключително студен резервоар във вече топла сграда, стойността на COP се намалява, което означава, че ефективността страда.
Резултатът е това, което интуитивно очаквате: най-добре е да използвате най-топлото нещо, което можете да намерите като външен топлинен резервоар.
Въздушните термопомпи, които използват външния въздух като резервоар за топлина, са най-лошият вариант в това отношение, тъй като външният въздух е много студен през зимния отоплителен сезон. Още по-добри са земните термопомпи (известни също като геотермални термопомпи), защото дори през зимата земята на средна дълбочина все още е доста топла.
Кой е най-добрият източник на топлина за термопомпи?
Проблемът с наземния източниктермопомпие, че имате нужда от начин за достъп до този заровен резервоар от топлина. Ако имате достатъчно място около дома си, можете да изкопаете канавки и да заровите куп тръби на разумна дълбочина, например няколко метра. След това можете да циркулирате течност (обикновено смес от вода и антифриз) през тези тръби, за да абсорбирате топлината от земята. Като алтернатива можете да пробиете дълбоки дупки в земята и да поставите тръби вертикално в тези дупки. Всичко това обаче ще излезе скъпо.
Друга стратегия, достъпна за малцина късметлии, е да извлекат топлина от близко водно тяло чрез потапяне на тръба във водата на определена дълбочина. Те се наричат водни термопомпи. Някои термопомпи използват по-необичайната стратегия за извличане на топлина от въздуха, напускащ сградата, или от слънчева гореща вода.
При много студен климат има смисъл да се инсталира земна термопомпа, ако е възможно. Вероятно това е причината повечето термопомпи в Швеция (която има един от най-много термопомпи на глава от населението) да са от този тип. Но дори в Швеция има голям процент въздушни термопомпи, което опровергава общоприетото твърдение (поне в Съединените щати), че термопомпите са подходящи само за отопление на домове в мек климат.
Така че където и да сте, ако можете да си позволите по-високите първоначални разходи, следващия път, когато се изправите пред решение как да отоплявате дома си, помислете за използването на термопомпа вместо традиционна печка или котел.
Време на публикуване: 19 октомври 2023 г