Värmepumpar: vi värmer oss i kylan
Vilka är anledningarna som hindrar oss från att använda spillvärme för att värma upp bostäder? Med hjälp av exemplet med värmepumpar, som är utbredda i världen, övervägs svårigheterna med deras implementering i OSS-länderna.
För att säkerställa att värmepumpar finns och fungerar effektivt behöver du inte åka långt. Det räcker med att besöka köket och titta på kylskåpet. Minusgrader råder inuti, och en varm värmeväxlingsgrill på baksidan signalerar framgångsrik utvinning av värme från dina produkter.
Värmepumpar kallas ofta för omvända kylskåp. Denna analogi är inte helt korrekt. De fysiska principerna för driften av ett kylskåp och en värmepump är identiska, de skiljer sig endast i design och syfte: kylskåpet extraherar värme från en sluten volym och "kastar" ut den i miljön. Tvärtom, värmepumpen utvinner lågtemperaturvärme från den yttre, öppna miljön och ger den så småningom till rummets stängda volym.
Principerna för drift av värmemotorer underbyggdes redan under första hälften av 1800-talet, men kylskåp var mer lyckligt lottade: behovet av att lagra mat visade sig vara ett mer pressande problem än att värma bostäder, särskilt eftersom det inte fanns några problem med bränsle på den tiden för uppvärmning.
För första gången uppstod intresset för värmepumpar i efterkrigstidens Europa, när ruinen och bristen på grundläggande förnödenheter tvingade fram sökandet efter icke-standardiserade sätt att värma bostäder. Men den starkaste drivkraften för förbättringen av värmepumpar var energikrisen på 1970-talet. Den kraftiga ökningen av priset på energiresurser har gjort det ekonomiskt lönsamt att använda lågtemperaturvärmebärare: vatten i reservoarer, geotermisk värme, varmt avloppsvatten från städer.
Vid den tiden hade industrin redan utvecklat och producerat pålitliga och miljövänliga system för olika applikationer: från låg effekt för enskilda stugor till kraftfulla värmesystem för byggnadskomplex.
Värmepumpar som arbetar med en mängd olika medier (luft, vatten, jord) med automatiserad pumpstyrning och styrsystem finns nu på marknaden. Men den mest moderna tekniken kommer inte att ge de önskade resultaten om misstag görs när man väljer värmepumpens kraft eller när man installerar värmesystemet.
För att göra detta är det nödvändigt att orientera dig i flera nyckelegenskaper som bestämmer den effektiva driften av en värmepump. Den viktigaste av dem är "värmekoefficienten", d.v.s. förhållandet mellan mängden genererad termisk energi och den förbrukade elektriska energin. För moderna system varierar det från 3,5 till 4.
Och här börjar nyanserna.Tillverkaren anger detta värde för värmepumpens mest gynnsamma driftläge, d.v.s. för en minsta temperaturskillnad mellan det externa värmemediet och värmekretsen. Till exempel, vid en yttre temperatur på 10 grader Celsius (jord på ett djup av 150 m.) och en temperatur på värmekretsen på 40 grader (varmt golv), kommer koefficienten verkligen att vara cirka 4. Men redan vid 60 grader sjunker till 2, och vid 80 grader är det lika med 1. V I det här fallet är det lättare och billigare att använda konventionella elvärmare eller pannor.
Det andra huvudproblemet är beräkningen av värmepumpens kollektor (värmeutvinningskrets) Beroende på jordens sammansättning varierar värmeuttaget från 10 W/m för sandrör till 35 W/m för våta lerjordar. Detta är vid horisontell placering av uppsamlaren. För en vertikal reservoar är det nödvändigt att känna till den geologiska sammansättningen av lagren, eftersom det är nödvändigt att borra antingen en djup (mer än 100 m) brunn eller ett system av brunnar som är tiotals meter djupa.
Därav slutsatsen: det är helt enkelt omöjligt att göra utan deltagande av en specialiserad organisation eller företag som kommer att genomföra en studie, göra ett projekt och bestämma sammansättningen av värmesystemet. En horisontell uppsamlare kräver ingen borrning, men att lägga hundratals meter rör innebär att man gräver lika många diken upp till 2,5 meter djupa, så ditt välskötta område kommer att se ut som en bombplats när jobbet är klart.
Installationen av en vertikal tank kommer att kräva borrning till ett djup av mer än 10 meter, och detta, förutom forskning och designarbete, är förknippat med att få tillstånd från olika organisationer.Idag är jordens undergrund statens egendom, och den kan, inför tjänstemännen, bli ett allvarligare hinder än priserna på utrustning och arbetet med införandet av värmepumpar.
Slutligen en uppskattning av kostnaden för värmepumpen med drift. För en villa med en värmeyta på 200 m2 behövs en värmepump med en kapacitet på cirka 18 kWh värmeenergi. Samlarrören blir cirka 400 meter långa med en optimistisk värmeavledningshastighet på 50 W/m. Utrustning med sådan kapacitet från ledande tyska företag kostar cirka 6 000-7 000 euro, beroende på konfiguration. Borr- eller grävarbeten - inom 3000 euro. Lägg till projektet, godkännandena och få summan 10 000. Detta är ett kriterium för att bedöma om det är värt det för en vanlig invånare att installera en värmepump idag och när det kommer att löna sig.
För organisationer och företag som bygger nya lokaler är det nu möjligt att tillhandahålla värme med värmepumpar. Sådana kostnader, mot bakgrund av en kontinuerlig ökning av energitarifferna, kan återvinnas på 3-5 år. Men för den befolkning som staten har fastställt förmånliga tariffer eller subventionerade energikostnader för kommer användningen av värmepumpar att vara olönsam under lång tid.