Tepelné čerpadlá: ohrievame sa v chlade
Aké sú dôvody, ktoré nám bránia využívať odpadové teplo na vykurovanie domov? Na príklade tepelných čerpadiel, ktoré sú vo svete rozšírené, sa zvažujú ťažkosti s ich implementáciou v krajinách SNŠ.
Aby ste sa uistili, že tepelné čerpadlá existujú a fungujú efektívne, nemusíte chodiť ďaleko. Stačí navštíviť kuchyňu a pozrieť sa na chladničku. Vo vnútri vládnu mínusové teploty a horúci teplovýmenný gril na zadnej strane signalizuje úspešné odoberanie tepla z vašich produktov.
Tepelné čerpadlá sa často označujú ako reverzné chladničky. Táto analógia nie je úplne presná. Fyzikálne princípy fungovania chladničky a tepelného čerpadla sú identické, líšia sa len dizajnom a účelom: chladnička odoberá teplo z uzavretého objemu a „vyhodí“ ho do okolia. Naopak, tepelné čerpadlo odoberá nízkoteplotné teplo z vonkajšieho, otvoreného prostredia a odovzdáva ho v konečnom dôsledku uzavretému objemu miestnosti.
Princípy fungovania tepelných motorov boli podložené už v prvej polovici 19. storočia, ale chladničky mali viac šťastia: potreba skladovania potravín sa ukázala byť naliehavejším problémom ako vykurovanie domácností, najmä preto, že neboli problémy s palivom. v tých časoch na kúrenie.
Prvýkrát sa záujem o tepelné čerpadlá objavil v povojnovej Európe, keď si skaza a nedostatok základných životných potrieb vynútili hľadanie neštandardných spôsobov vykurovania domov. Ale najsilnejším impulzom pre zlepšenie tepelných čerpadiel bola energetická kríza v 70. rokoch. Prudké zdraženie energetických zdrojov spôsobilo, že sa ekonomicky oplatí využívať nízkoteplotné nosiče tepla: vodu v zásobníkoch, geotermálne teplo, horúcu odpadovú vodu z miest.
V tom čase už priemysel vyvinul a vyrobil spoľahlivé a ekologické systémy pre rôzne aplikácie: od nízkeho výkonu pre jednotlivé chaty až po výkonné vykurovacie systémy pre komplexy budov.
Na trhu sú teraz dostupné tepelné čerpadlá pracujúce so širokou škálou médií (vzduch, voda, pôda) s automatizovaným systémom riadenia a riadenia čerpadiel. Najmodernejšia technika však neprinesie požadované výsledky, ak sa pri výbere výkonu tepelného čerpadla alebo pri inštalácii vykurovacieho systému urobia chyby.
K tomu je potrebné zorientovať sa v niekoľkých kľúčových charakteristikách, ktoré rozhodujú o efektívnej prevádzke tepelného čerpadla. Najdôležitejší z nich je „koeficient vykurovania“, t.j. pomer množstva vyrobenej tepelnej energie k spotrebovanej elektrickej energii. Pre moderné systémy sa pohybuje od 3,5 do 4.
A tu začínajú nuansy.Výrobca uvádza túto hodnotu pre najpriaznivejší prevádzkový režim tepelného čerpadla, t.j. pre minimálny teplotný rozdiel medzi vonkajším vykurovacím médiom a vykurovacím okruhom. Napríklad pri vonkajšej teplote 10 stupňov Celzia (zemina v hĺbke 150 m.) a teplote vykurovacieho okruhu 40 stupňov (teplá podlaha) bude koeficient naozaj asi 4. Ale už pri 60 st. klesne na 2 a pri 80 stupňoch sa rovná 1. V V tomto prípade je jednoduchšie a lacnejšie použiť bežné elektrické ohrievače alebo kotly.
Druhým hlavným problémom je výpočet kolektora (okruhu odberu tepla) tepelného čerpadla.Odber tepla sa v závislosti od zloženia zeminy pohybuje od 10 W/m pri pieskových rúrach až po 35 W/m pri vlhkých ílovitých pôdach. To je v prípade horizontálneho umiestnenia kolektora. Pre vertikálnu nádrž je potrebné poznať geologické zloženie vrstiev, pretože je potrebné vyvŕtať buď hlbokú (viac ako 100 m) studňu, alebo sústavu studní s hĺbkou desiatok metrov.
Z toho vyplýva záver: je jednoducho nemožné robiť bez účasti špecializovanej organizácie alebo spoločnosti, ktorá vykoná štúdiu, vypracuje projekt a určí zloženie vykurovacieho systému. Horizontálny kolektor nevyžaduje vŕtanie, ale kladenie stoviek metrov rúr zahŕňa vykopanie rovnakého počtu výkopov až do hĺbky 2,5 metra, takže vaša dobre udržiavaná plocha bude po dokončení práce vyzerať ako miesto na bombu.
Inštalácia vertikálnej nádrže si vyžiada vŕtanie do hĺbky viac ako 10 metrov a to je okrem výskumných a projekčných prác spojené so získavaním povolení od rôznych organizácií.Dnes je podložie zeme majetkom štátu a to sa zoči-voči úradníkom môže stať vážnejšou prekážkou ako ceny za zariadenia a práce pri zavádzaní tepelných čerpadiel.
Na záver odhad nákladov na tepelné čerpadlo s prevádzkou. Pre vilu s vykurovacou plochou 200 m2 bude potrebné tepelné čerpadlo s kapacitou asi 18 kWh tepelnej energie. Kolektorové potrubia budú dlhé cca 400 metrov s optimistickým odvodom tepla 50 W/m. Zariadenia s takouto kapacitou od popredných nemeckých firiem stoja približne 6 000 – 7 000 eur v závislosti od konfigurácie. Vrtné alebo výkopové práce - do 3000 eur. Pridajte projekt, súhlasy a získajte sumu 10 000. To je kritérium na posúdenie, či sa bežnému obyvateľovi oplatí dnes inštalovať tepelné čerpadlo a kedy sa to oplatí.
Pre organizácie a podniky, ktoré budujú nové priestory, je dnes možné zabezpečiť vykurovanie tepelnými čerpadlami. Takéto náklady na pozadí neustáleho zvyšovania taríf za energiu sa môžu vrátiť za 3 až 5 rokov. No pre obyvateľstvo, pre ktoré štát stanovil zvýhodnené tarify alebo dotované náklady na energie, bude používanie tepelných čerpadiel dlhodobo nerentabilné.