Tepelná čerpadla: zahříváme se v mrazu
Jaké důvody nám brání využívat odpadní teplo k vytápění domů? Na příkladu tepelných čerpadel, která jsou ve světě rozšířená, jsou zvažovány potíže s jejich implementací v zemích SNS.
Abyste se ujistili, že tepelná čerpadla existují a fungují efektivně, nemusíte chodit daleko. Stačí navštívit kuchyň a podívat se na ledničku. Uvnitř vládnou teploty pod nulou a horký teplosměnný gril na zadní straně signalizuje úspěšný odvod tepla z vašich produktů.
Tepelná čerpadla jsou často označována jako reverzní chladničky. Tato analogie není zcela přesná. Fyzikální principy fungování chladničky a tepelného čerpadla jsou totožné, liší se pouze konstrukcí a účelem: chladnička odebírá teplo z uzavřeného objemu a „vyhazuje“ ho do okolí. Naopak tepelné čerpadlo odebírá nízkoteplotní teplo z venkovního, otevřeného prostředí a předává ho nakonec uzavřenému prostoru místnosti.
Principy fungování tepelných motorů byly doloženy již v první polovině 19. století, ale chladničky měly větší štěstí: nutnost skladování potravin se ukázala být palčivějším problémem než vytápění domácností, zejména proto, že nebyly problémy s palivem. v těch dnech na topení.
Poprvé se zájem o tepelná čerpadla objevil v poválečné Evropě, kdy si zmar a nedostatek základních životních potřeb vynutil hledání nestandardních způsobů vytápění domů. Ale nejsilnějším impulsem pro zlepšení tepelných čerpadel byla energetická krize 70. let. Prudký nárůst ceny energetických zdrojů způsobil, že se ekonomicky vyplatí používat nízkoteplotní nosiče tepla: vodu v nádržích, geotermální teplo, horké odpadní vody z měst.
V té době již průmysl vyvinul a vyrobil spolehlivé a ekologické systémy pro různé aplikace: od nízkého výkonu pro jednotlivé chaty až po výkonné topné systémy pro komplexy budov.
Na trhu jsou nyní k dispozici tepelná čerpadla pracující se širokou škálou médií (vzduch, voda, půda) s automatizovaným řízením a řídicími systémy čerpadel. Nejmodernější technika ale nepřinese kýžené výsledky, pokud dojde k chybám při volbě výkonu tepelného čerpadla nebo při instalaci topného systému.
K tomu je nutné se orientovat v několika klíčových charakteristikách, které určují efektivní provoz tepelného čerpadla. Nejdůležitější z nich je "koeficient vytápění", tzn. poměr množství vyrobené tepelné energie ke spotřebované elektrické energii. U moderních systémů se pohybuje od 3,5 do 4.
A tady začínají nuance.Výrobce tuto hodnotu uvádí pro nejpříznivější provozní režim tepelného čerpadla, tzn. pro minimální teplotní rozdíl mezi vnějším topným médiem a topným okruhem. Například při vnější teplotě 10 stupňů Celsia (země v hloubce 150 m.) a teplotě topného okruhu 40 stupňů (teplá podlaha) bude koeficient opravdu asi 4. Ale už při 60 stupních to klesne na 2 a při 80 stupních se rovná 1. V V tomto případě je jednodušší a levnější použít klasické elektrické ohřívače nebo kotle.
Druhým hlavním problémem je výpočet kolektoru (okruhu odběru tepla) tepelného čerpadla.Odběr tepla se v závislosti na složení zeminy pohybuje od 10 W/m u pískových trubek do 35 W/m u vlhkých jílovitých zemin. To je v případě horizontálního umístění kolektoru. U vertikální nádrže je nutné znát geologické složení vrstev, protože je nutné vrtat buď hlubinný (více než 100 m) vrt nebo soustavu vrtů o hloubce desítky metrů.
Z toho plyne závěr: bez účasti specializované organizace nebo společnosti, která provede studii, vypracuje projekt a určí složení topného systému, se prostě neobejdete. Horizontální kolektor nevyžaduje žádné vrtání, ale pokládání stovek metrů trubek vyžaduje vykopání stejného počtu příkopů až do hloubky 2,5 metru, takže vaše dobře udržovaná plocha bude po dokončení práce vypadat jako místo pro bombu.
Instalace vertikální nádrže si vyžádá vrtání do hloubky více než 10 metrů a to je kromě výzkumných a projekčních prací spojeno se získáváním povolení od různých organizací.Dnes je podloží země majetkem státu a to se může stát tváří v tvář úředníkům vážnější překážkou než ceny za zařízení a práce při zavádění tepelných čerpadel.
Na závěr odhad nákladů na tepelné čerpadlo s provozem. Pro vilu s topnou plochou 200 m2 bude potřeba tepelné čerpadlo s kapacitou cca 18 kWh tepelné energie. Kolektorové trubky budou dlouhé cca 400 metrů s optimistickým odvodem tepla 50 W/m. Zařízení s takovou kapacitou od předních německých společností stojí přibližně 6 000-7 000 eur v závislosti na konfiguraci. Vrtné nebo výkopové práce - do 3000 eur. Přidejte projekt, souhlasy a získejte částku 10 000. To je měřítko pro posouzení, zda se běžnému obyvateli vyplatí dnes instalovat tepelné čerpadlo a kdy se to vyplatí.
Pro organizace a podniky, které budují nové prostory, je nyní možné zajistit vytápění tepelnými čerpadly. Tyto náklady lze na pozadí neustálého zvyšování sazeb za energii získat zpět za 3–5 let. Ale pro obyvatelstvo, pro které stát stanovil zvýhodněné tarify nebo dotované náklady na energie, bude používání tepelných čerpadel dlouhodobě nerentabilní.