Toplotne črpalke: grejemo se v mrazu
Kateri so razlogi, ki nam preprečujejo uporabo odpadne toplote za ogrevanje stanovanj? Na primeru toplotnih črpalk, ki so v svetu zelo razširjene, so obravnavane težave pri njihovi implementaciji v državah CIS.
Da bi zagotovili obstoj in učinkovitost toplotnih črpalk, vam ni treba iti daleč. Dovolj je, da obiščete kuhinjo in pogledate hladilnik. V notranjosti vladajo temperature pod ničlo, vroča rešetka za izmenjavo toplote na zadnji strani pa signalizira uspešno odvajanje toplote iz vaših izdelkov.
Toplotne črpalke se pogosto imenujejo obratni hladilniki. Ta analogija ni povsem točna. Fizikalna načela delovanja hladilnika in toplotne črpalke so enaka, razlikujeta se le po zasnovi in namenu: hladilnik odvzema toploto iz zaprtega volumna in jo »oddaja« v okolje. Nasprotno, toplotna črpalka črpa nizkotemperaturno toploto iz zunanjega, odprtega okolja in jo na koncu oddaja zaprtemu volumnu prostora.
Načela delovanja toplotnih strojev so utemeljili že v prvi polovici 19. stoletja, vendar so imeli hladilniki več sreče: potreba po shranjevanju živil se je izkazala za bolj pereč problem kot ogrevanje stanovanj, zlasti ker ni bilo težav z gorivom. v tistih časih za ogrevanje.
Zanimanje za toplotne črpalke se je prvič pojavilo v povojni Evropi, ko sta propad in pomanjkanje osnovnih dobrin prisilila k iskanju nestandardnih načinov ogrevanja domov. A najmočnejša spodbuda za izboljšanje toplotnih črpalk je bila energetska kriza v sedemdesetih letih. Močna rast cen energentov je povzročila ekonomsko donosnost uporabe nizkotemperaturnih nosilcev toplote: vode v zbiralnikih, geotermalne toplote, tople odpadne vode iz mest.
Do takrat je industrija že razvila in proizvedla zanesljive in okolju prijazne sisteme za različne namene: od nizke moči za posamezne koče do močnih ogrevalnih sistemov za gradbene komplekse.
Na trgu so zdaj na voljo toplotne črpalke, ki delujejo na najrazličnejše medije (zrak, voda, zemlja) z avtomatiziranimi sistemi za nadzor in upravljanje črpalk. Toda najsodobnejša tehnologija ne bo dala želenih rezultatov, če pride do napak pri izbiri moči toplotne črpalke ali pri vgradnji ogrevalnega sistema.
Za to se je potrebno orientirati v več ključnih lastnostih, ki določajo učinkovito delovanje toplotne črpalke. Najpomembnejši med njimi je "grelni koeficient", tj. razmerje med količino proizvedene toplotne energije in porabljeno električno energijo. Za sodobne sisteme se giblje od 3,5 do 4.
In tu se začnejo nianse.Proizvajalec to vrednost navede za najugodnejši način delovanja toplotne črpalke, t.j. za minimalno temperaturno razliko med zunanjim ogrevalnim medijem in ogrevalnim krogom. Na primer, pri zunanji temperaturi 10 stopinj Celzija (tla v globini 150 m) in temperaturi ogrevalnega kroga 40 stopinj (topla tla) bo koeficient res približno 4. Toda že pri 60 stopinjah pade na 2, pri 80 stopinjah pa je enak 1. V V tem primeru je lažje in ceneje uporabiti običajne električne grelnike ali kotle.
Druga glavna težava je izračun kolektorja (kroga za odvzem toplote) toplotne črpalke.Odvzem toplote se glede na sestavo tal giblje od 10 W/m pri peščenih ceveh do 35 W/m pri mokrih glinenih tleh. To je v primeru horizontalne postavitve kolektorja. Za navpični rezervoar je potrebno poznati geološko sestavo plasti, saj je treba izvrtati globoko (več kot 100 m) vrtino ali sistem vrtin globokih deset metrov.
Od tod sklep: brez sodelovanja specializirane organizacije ali podjetja, ki bo izvedlo študijo, naredilo projekt in določilo sestavo ogrevalnega sistema, je preprosto nemogoče. Horizontalni kolektor ne zahteva vrtanja, vendar polaganje več sto metrov cevi vključuje kopanje enakega števila jarkov do 2,5 metra globoko, tako da bo vaše dobro vzdrževano območje, ko bo delo opravljeno, videti kot mesto bombe.
Vgradnja navpičnega rezervoarja bo zahtevala vrtanje do globine več kot 10 metrov, kar je poleg raziskovalnega in projektantskega dela povezano s pridobivanjem dovoljenj različnih organizacij.Danes je zemeljsko podzemlje last države in lahko pred uradniki postane resnejša ovira kot cene opreme in dela pri uvajanju toplotnih črpalk.
Za konec še ocena stroška toplotne črpalke z obratovanjem. Za vilo z ogrevalno površino 200 m2 bo potrebna toplotna črpalka s kapaciteto približno 18 kWh toplotne energije. Kolektorske cevi bodo dolge okoli 400 metrov z optimističnim odvodom toplote 50 W/m. Oprema s takšno zmogljivostjo vodilnih nemških podjetij stane približno 6.000-7.000 evrov, odvisno od konfiguracije. Vrtalna ali izkopna dela - znotraj 3000 eur. Prištejte še projekt, soglasja in dobite vsoto 10.000 To je merilo za presojo, ali se običajnemu prebivalcu danes splača vgraditi toplotno črpalko in kdaj se mu to splača.
Za organizacije in podjetja, ki gradijo nove prostore, je sedaj možno zagotoviti ogrevanje s toplotnimi črpalkami. Takšne stroške je mogoče ob nenehnem povečevanju tarif za energijo povrniti v 3-5 letih. Toda za prebivalce, za katere je država vzpostavila preferencialne tarife ali subvencionirane stroške energije, bo uporaba toplotnih črpalk še dolgo nerentabilna.