Οδηγός Ανάγνωσης
Οι αντλίες θερμότητας είναι πολύ δημοφιλείς στις μέρες μας, ειδικά στην Ευρώπη, όπου ορισμένες χώρες προσπαθούν να απαγορεύσουν την εγκατάσταση σομπών και λεβήτων ορυκτών καυσίμων υπέρ πιο φιλικών προς το περιβάλλον επιλογών, συμπεριλαμβανομένων των ενεργειακά αποδοτικών αντλιών θερμότητας. (Οι φούρνοι θερμαίνουν τον αέρα και τον διανέμουν μέσω σωλήνων σε όλο το σπίτι, ενώ οι λέβητες θερμαίνουν νερό για να παρέχουν ζεστό νερό ή θέρμανση με ατμό.) Φέτος, η κυβέρνηση των ΗΠΑ άρχισε να προσφέρει φορολογικά κίνητρα για την εγκατάσταση αντλιών θερμότητας, οι οποίες τείνουν να κοστίζουν περισσότερο αρχικά από τους παραδοσιακούς φούρνους, αλλά είναι πολύ πιο αποδοτικές μακροπρόθεσμα.
Στον τομέα των οχημάτων νέας ενέργειας, επειδή η χωρητικότητα της μπαταρίας είναι περιορισμένη, έχει επίσης ωθήσει τη βιομηχανία να στραφεί στις αντλίες θερμότητας. Ίσως λοιπόν ήρθε η ώρα να μάθουμε γρήγορα τι σημαίνουν οι αντλίες θερμότητας και τι κάνουν.
Ποιος είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος αντλίας θερμότητας;
Δεδομένης της πρόσφατης δημοσιότητας, ίσως εκπλαγείτε αν μάθετε ότι ήδη χρησιμοποιείτε ένααντλία θερμότητας- πιθανότατα έχετε περισσότερες από μία στο σπίτι σας και περισσότερες από μία στο αυτοκίνητό σας. Απλώς δεν τις ονομάζετε αντλίες θερμότητας: χρησιμοποιείτε τους όρους «ψυγείο» ή «κλιματιστικό».
Στην πραγματικότητα, αυτά τα μηχανήματα είναι αντλίες θερμότητας, που σημαίνει ότι μεταφέρουν θερμότητα από ένα σχετικά κρύο μέρος σε ένα σχετικά ζεστό μέρος. Η θερμότητα ρέει αυθόρμητα από ζεστό σε κρύο. Αλλά αν θέλετε να τη μετατρέψετε από κρύο σε ζεστό, πρέπει να την «αντλήσετε». Η καλύτερη αναλογία εδώ είναι το νερό, το οποίο ρέει μόνο του κάτω από έναν λόφο, αλλά πρέπει να αντληθεί προς τα πάνω.
Όταν διοχετεύετε τη θερμότητα που περιέχεται σε κάποιο είδος ψυκτικού θαλάμου (αέρα, νερό κ.λπ.) στον θερμό θαλάμο, ο ψυχρός θαλάμος θα ψυχραίνει και ο θερμός θα θερμαίνεται. Αυτός είναι στην πραγματικότητα ο σκοπός του ψυγείου ή του κλιματιστικού σας - μεταφέρει τη θερμότητα από εκεί που δεν χρειάζεται σε κάπου αλλού και δεν σας νοιάζει αν σπαταλάτε λίγη επιπλέον θερμότητα.
Πώς να φτιάξετε ένα πρακτικό ψυκτικό συγκρότημα με αντλία θερμότητας;
Η βασική γνώση που παρήγαγεαντλίες θερμότητας εμφανίστηκε στις αρχές του 19ου αιώνα, όταν αρκετοί εφευρέτες, συμπεριλαμβανομένου του Jacob Perkins, συνειδητοποίησαν ότι μπορούσαν να ψύξουν κάτι με αυτόν τον τρόπο χωρίς να σπαταλήσουν τα πτητικά υγρά που εξατμίζονταν για να επιτευχθεί η ψύξη. Αντί να απελευθερώνονται αυτοί οι ατμοί στην ατμόσφαιρα, υποστήριξαν, θα ήταν καλύτερο να συλλέγονται, να συμπυκνώνονται σε ένα υγρό και να επαναχρησιμοποιούνται ως ψυκτικό μέσο.
Γι' αυτό υπάρχουν τα ψυγεία και τα κλιματιστικά. Εξατμίζουν τα υγρά ψυκτικά μέσα και χρησιμοποιούν τους κρύους ατμούς για να απορροφήσουν θερμότητα από το εσωτερικό ενός ψυγείου ή αυτοκινήτου. Στη συνέχεια, συμπιέζουν το αέριο, το οποίο συμπυκνώνεται ξανά σε υγρή μορφή. Αυτό το υγρό είναι πλέον θερμότερο από ό,τι όταν ξεκίνησε, επομένως μέρος της θερμότητας που συγκρατεί μπορεί εύκολα (πιθανώς με τη βοήθεια ενός ανεμιστήρα) να ρέει στο περιβάλλον - είτε σε εξωτερικό χώρο είτε αλλού στην κουζίνα.
Ωστόσο, είσαι πολύ εξοικειωμένος με τις αντλίες θερμότητας. Απλώς τις αποκαλείς συνέχεια κλιματιστικά και ψυγεία.
Ας κάνουμε τώρα ένα άλλο νοητικό πείραμα. Αν έχετε κλιματιστικό παραθύρου, μπορείτε να το κάνετε ακόμη και ως πραγματικό πείραμα. Εγκαταστήστε το ανάποδα. Δηλαδή, εγκαταστήστε τα χειριστήρια έξω από το παράθυρο. Κάντε το αυτό σε δροσερό και ξηρό καιρό. Τι θα συμβεί;
Όπως θα περίμενε κανείς, φυσάει κρύο αέρα στην αυλή σας και απελευθερώνει θερμότητα στο σπίτι σας. Έτσι, εξακολουθεί να μεταφέρει θερμότητα, κάνοντας το σπίτι σας πιο άνετο θερμαίνοντάς το. Σίγουρα, ψύχει τον αέρα έξω, αλλά αυτό το φαινόμενο ελαχιστοποιείται όταν βρίσκεστε μακριά από τα παράθυρα.
Τώρα έχετε μια αντλία θερμότητας για να θερμάνετε το σπίτι σας. Μπορεί να μην είναι η καλύτερηαντλία θερμότητας, αλλά θα λειτουργήσει. Επιπλέον, όταν έρθει το καλοκαίρι, μπορείτε επίσης να το αναποδογυρίσετε και να το χρησιμοποιήσετε ως κλιματιστικό.
Φυσικά, μην το κάνετε αυτό στην πραγματικότητα. Αν το δοκιμάσετε, αναμφίβολα θα χαλάσει την πρώτη φορά που θα βρέξει και θα εισέλθει νερό στον ελεγκτή. Αντ' αυτού, μπορείτε να αγοράσετε μια εμπορική αντλία θερμότητας "πηγής αέρα" που χρησιμοποιεί την ίδια αρχή για να θερμάνει το σπίτι σας.
Το πρόβλημα, φυσικά, είναι ότι η βότκα είναι ακριβή και γρήγορα θα σας τελειώσει η ποσότητα που χρειάζεται για να κρυώσει το κρασί. Ακόμα κι αν αντικαταστήσετε τη βότκα με ένα φθηνότερο οινόπνευμα, σύντομα θα παραπονιέστε για το κόστος.
Ορισμένες από αυτές τις συσκευές διαθέτουν αυτό που ονομάζονται βαλβίδες αντιστροφής, οι οποίες επιτρέπουν στην ίδια συσκευή να εκτελεί διπλό ρόλο: μπορούν να αντλούν θερμότητα από έξω προς τα μέσα ή από μέσα προς τα έξω, παρέχοντας τόσο θέρμανση όσο και κλιματισμό, όπως περιγράφεται παρακάτω.
Γιατί οι αντλίες θερμότητας είναι πιο αποδοτικές από τις ηλεκτρικές θερμάστρες;
Οι αντλίες θερμότητας είναι πιο αποδοτικές από τις ηλεκτρικές θερμάστρες επειδή δεν απαιτούν ηλεκτρική ενέργεια για την παραγωγή θερμότητας. Η ηλεκτρική ενέργεια που χρησιμοποιείται από ένααντλία θερμότηταςπαράγει κάποια θερμότητα, αλλά το πιο σημαντικό είναι ότι αντλεί θερμότητα από έξω στο σπίτι σας. Η αναλογία της θερμότητας που απελευθερώνεται στο σπίτι προς την ενέργεια που αποστέλλεται στον ηλεκτρικό συμπιεστή ονομάζεται συντελεστής απόδοσης ή COP.
Ένας απλός ηλεκτρικός θερμαντήρας χώρου που παρέχει όλη τη θερμότητα που παράγεται από το ηλεκτρικό θερμαντικό στοιχείο έχει COP 1. Από την άλλη πλευρά, ο COP μιας αντλίας θερμότητας μπορεί να είναι μια τάξη μεγέθους υψηλότερος.
Ωστόσο, ο συντελεστής απόδοσης (COP) μιας αντλίας θερμότητας δεν είναι μια σταθερή τιμή. Είναι αντιστρόφως ανάλογος με τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο δεξαμενών στις οποίες αντλείται θερμότητα. Ωστόσο, εάν αντλείτε θερμότητα από μια όχι πολύ κρύα δεξαμενή σε ένα όχι πολύ ζεστό κτίριο, ο συντελεστής απόδοσης (COP) θα είναι μια μεγάλη τιμή, πράγμα που σημαίνει ότι η αντλία θερμότητας σας είναι πολύ αποτελεσματική στη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας. Αλλά εάν προσπαθήσετε να αντλήσετε θερμότητα από μια εξαιρετικά κρύα δεξαμενή σε ένα ήδη ζεστό κτίριο, η τιμή COP μειώνεται, πράγμα που σημαίνει ότι η απόδοση υποφέρει.
Το αποτέλεσμα είναι αυτό που διαισθητικά περιμένετε: είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε το πιο ζεστό πράγμα που μπορείτε να βρείτε ως εξωτερική δεξαμενή θερμότητας.
Οι αντλίες θερμότητας με πηγή αέρα, οι οποίες χρησιμοποιούν τον εξωτερικό αέρα ως δεξαμενή θερμότητας, είναι η χειρότερη επιλογή από αυτή την άποψη, επειδή ο εξωτερικός αέρας είναι πολύ κρύος κατά τη χειμερινή περίοδο θέρμανσης. Ακόμα καλύτερες είναι οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας, επειδή ακόμη και τον χειμώνα, το έδαφος σε μεσαία βάθη εξακολουθεί να είναι αρκετά ζεστό.
Ποια είναι η καλύτερη πηγή θερμότητας για αντλίες θερμότητας;
Το πρόβλημα με την επίγεια πηγήαντλίες θερμότηταςείναι ότι χρειάζεστε έναν τρόπο πρόσβασης σε αυτήν την θαμμένη δεξαμενή θερμότητας. Αν έχετε αρκετό χώρο γύρω από το σπίτι σας, μπορείτε να σκάψετε τάφρους και να θάψετε μια δέσμη σωλήνων σε λογικό βάθος, όπως λίγα μέτρα βάθος. Στη συνέχεια, μπορείτε να κυκλοφορήσετε ένα υγρό (συνήθως ένα μείγμα νερού και αντιψυκτικού) μέσα από αυτούς τους σωλήνες για να απορροφήσει θερμότητα από το έδαφος. Εναλλακτικά, μπορείτε να ανοίξετε βαθιές τρύπες στο έδαφος και να εγκαταστήσετε σωλήνες κάθετα μέσα σε αυτές τις τρύπες. Όλα αυτά όμως θα είναι ακριβά.
Μια άλλη στρατηγική που είναι διαθέσιμη σε λίγους τυχερούς είναι η εξαγωγή θερμότητας από ένα κοντινό υδάτινο σώμα βυθίζοντας έναν σωλήνα στο νερό σε ένα ορισμένο βάθος. Αυτές ονομάζονται αντλίες θερμότητας πηγής νερού. Ορισμένες αντλίες θερμότητας χρησιμοποιούν την πιο ασυνήθιστη στρατηγική της εξαγωγής θερμότητας από τον αέρα που εξέρχεται από το κτίριο ή από το ηλιακό ζεστό νερό.
Σε πολύ ψυχρά κλίματα, είναι λογικό να εγκαταστήσετε μια γεωθερμική αντλία θερμότητας, εάν είναι δυνατόν. Αυτός είναι πιθανώς ο λόγος για τον οποίο οι περισσότερες αντλίες θερμότητας στη Σουηδία (η οποία έχει έναν από τους υψηλότερους αριθμούς αντλιών θερμότητας ανά κάτοικο) είναι αυτού του τύπου. Αλλά ακόμη και η Σουηδία έχει ένα μεγάλο ποσοστό αντλιών θερμότητας με πηγή αέρα, γεγονός που διαψεύδει τον κοινό ισχυρισμό (τουλάχιστον στις Ηνωμένες Πολιτείες) ότι οι αντλίες θερμότητας είναι κατάλληλες μόνο για τη θέρμανση κατοικιών σε ήπια κλίματα.
Έτσι, όπου κι αν βρίσκεστε, αν έχετε την οικονομική δυνατότητα να αντέξετε οικονομικά το υψηλότερο αρχικό κόστος, την επόμενη φορά που θα πρέπει να αποφασίσετε πώς να θερμάνετε το σπίτι σας, σκεφτείτε να χρησιμοποιήσετε μια αντλία θερμότητας αντί για μια παραδοσιακή σόμπα ή λέβητα.
Ώρα δημοσίευσης: 19 Οκτωβρίου 2023