Кіраўніцтва па чытанні
Цеплавыя помпы ў нашы дні вельмі папулярныя, асабліва ў Еўропе, дзе некаторыя краіны імкнуцца забараніць усталёўку печаў і катлоў на выкапнёвым паліве на карысць больш экалагічна чыстых варыянтаў, у тым ліку энергазберагальных цеплавых помпаў. (Печы награваюць паветра і размяркоўваюць яго па трубах па ўсім доме, а катлы награваюць ваду для забеспячэння гарачай вады або паравога ацяплення.) У гэтым годзе ўрад ЗША пачаў прапаноўваць падатковыя льготы для ўстаноўкі цеплавых помпаў, якія, як правіла, каштуюць даражэй за традыцыйныя печы, але ў доўгатэрміновай перспектыве значна больш эфектыўныя.
У галіне транспартных сродкаў на новых крыніцах энергіі абмежаваная ёмістасць акумулятараў таксама падштурхнула прамысловасць да выкарыстання цеплавых помпаў. Таму, магчыма, самы час хутка даведацца, што азначаюць цеплавыя помпы і для чаго яны патрэбныя.
Які найбольш распаўсюджаны тып цеплавога помпы?
Улічваючы нядаўні ажыятаж, вы можаце здзівіцца, даведаўшыся, што ўжо карыстаецесяцеплавы помпа— у вас, напэўна, іх некалькі дома і некалькі ў машыне. Вы проста не называеце іх цеплавымі помпамі: вы выкарыстоўваеце тэрміны «халадзільнік» або «кандыцыянер».
Фактычна, гэтыя машыны з'яўляюцца цеплавымі помпамі, што азначае, што яны перамяшчаюць цяпло з адносна халоднага месца ў адносна гарачае. Цяпло самаадвольна цячэ ад гарачага да халоднага. Але калі вы хочаце ператварыць яго з халоднага ў гарачае, вам трэба яго "перапампоўваць". Найлепшая аналогія тут - вада, якая сама цячэ ўніз па ўзгорку, але яе трэба перапампоўваць уверх па ўзгорку.
Калі вы перапампоўваеце цяпло, якое змяшчаецца ў нейкім халадзільным акумулятары (паветры, вадзе і г.д.), у гарачы акумулятар, халодны акумулятар становіцца халаднейшым, а гарачы акумулятар награваецца. У гэтым, уласна, і заключаецца ваш халадзільнік або кандыцыянер — ён пераносіць цяпло адтуль, дзе яно не патрэбна, у іншае месца, і вам усё роўна, калі вы марнуеце трохі лішняга цяпла.
Як зрабіць практычны чылер з цеплавым помпай?
Ключавое разуменне, якое прывяло дацеплавыя помпы з'явілася ў пачатку 19 стагоддзя, калі шэраг вынаходнікаў, у тым ліку Джэйкаб Перкінс, зразумелі, што такім чынам можна астудзіць рэчывы, не марнуючы лятучыя вадкасці, якія выпараюцца для дасягнення астуджэння. Замест таго, каб выкідваць гэтыя пары ў атмасферу, сцвярджалі яны, лепш збіраць іх, кандэнсаваць у вадкасць і паўторна выкарыстоўваць гэтую вадкасць у якасці астуджальнай вадкасці.
Для гэтага і патрэбныя халадзільнікі і кандыцыянеры. Яны выпараюць вадкія холадагенты і выкарыстоўваюць халодную пару для паглынання цяпла з халадзільніка або аўтамабіля. Затым яны сціскаюць газ, які кандэнсуецца назад у вадкую форму. Гэтая вадкасць цяпер гарачая, чым была спачатку, таму частка цяпла, якое яна ўтрымлівае, можа лёгка (магчыма, з дапамогай вентылятара) выцякаць у навакольнае асяроддзе — на вуліцы ці ў іншым месцы на кухні.
Тым не менш: вы добра знаёмыя з цеплавымі помпамі; проста вы пастаянна называеце іх кандыцыянерамі і халадзільнікамі.
А цяпер давайце правядзем яшчэ адзін мысленны эксперымент. Калі ў вас ёсць аконны кандыцыянер, вы можаце нават зрабіць гэта як рэальны эксперымент. Усталюйце яго ў адваротным кірунку. Гэта значыць, усталюйце яго элементы кіравання звонку акна. Рабіце гэта ў прахалоднае сухое надвор'е. Што адбудзецца?
Як і варта было чакаць, ён дзьме халодным паветрам у ваш двор і вылучае цяпло ў ваш дом. Такім чынам, ён усё яшчэ пераносіць цяпло, робячы ваш дом больш камфортным, награваючы яго. Вядома, ён астуджае паветра звонку, але гэты эфект становіцца мінімальным, калі вы адыходзіце ад вокнаў.
Цяпер у вас ёсць цеплавы помпа для ацяплення дома. Магчыма, гэта не лепшы варыянт.цеплавы помпа, але ён будзе працаваць. Больш за тое, калі прыйдзе лета, вы таксама можаце перавярнуць яго і выкарыстоўваць як кандыцыянер.
Вядома, не рабіце гэтага. Калі вы паспрабуеце, то, несумненна, пры першым жа дажджы і трапленні вады ў кантролер усё выйдзе з ладу. Замест гэтага вы можаце купіць сабе камерцыйны цеплавы помпа тыпу «паветра-крыніца», які выкарыстоўвае той жа прынцып для ацяплення вашага дома.
Праблема, вядома, у тым, што гарэлка дарагая, і яна хутка скончыцца, каб астудзіць віно. Нават калі вы заменіце гарэлку больш танным спіртам, неўзабаве вы будзеце скардзіцца на выдаткі.
Некаторыя з гэтых прылад маюць так званыя рэверсныя клапаны, якія дазваляюць адной і той жа прыладзе выконваць двайную ролю: яны могуць перапампоўваць цяпло звонку ўнутр або знутры вонкі, забяспечваючы як ацяпленне, так і кандыцыянаванне паветра, як апісана ніжэй.
Чаму цеплавыя помпы больш эфектыўныя, чым электрычныя абагравальнікі?
Цеплавыя помпы больш эфектыўныя, чым электрычныя абагравальнікі, таму што ім не патрэбна электрычнасць для выпрацоўкі цяпла. Электрычнасць, якая выкарыстоўваеццацеплавы помпасапраўды выпрацоўвае некаторую колькасць цяпла, але, што больш важна, ён перапампоўвае цяпло звонку ў ваш дом. Суадносіны цяпла, якое вылучаецца ў дом, да энергіі, якая падаецца на электрычны кампрэсар, называецца каэфіцыентам перапрацоўкі або COP.
Просты электрычны абагравальнік, які забяспечвае ўсё цяпло, што выпрацоўваецца электрычным награвальным элементам, мае каэфіцыент перагрэву (COP), роўны 1. З іншага боку, COP цеплавога помпы можа быць на парадак вышэйшым.
Аднак каэфіцыент перазарадкі (COP) цеплавога помпы не з'яўляецца фіксаванай велічынёй. Ён адваротна прапарцыйны розніцы тэмператур паміж двума рэзервуарамі, у якія перапампоўваецца цяпло. Тым не менш, калі вы перапампоўваеце цяпло з не занадта халоднага рэзервуара ў не занадта гарачы будынак, значэнне COP будзе вялікім, што азначае, што ваш цеплавы помпа вельмі эфектыўна выкарыстоўвае электрычнасць. Але калі вы спрабуеце перапампаваць цяпло з надзвычай халоднага рэзервуара ў ўжо цёплы будынак, значэнне COP зніжаецца, што азначае зніжэнне эфектыўнасці.
Вынік такі, якога вы інтуітыўна чакаеце: лепш за ўсё выкарыстоўваць у якасці вонкавага рэзервуара цяпла самае цёплае, што вы можаце знайсці.
Паветраныя цеплавыя помпы, якія выкарыстоўваюць вонкавае паветра ў якасці рэзервуара цяпла, з'яўляюцца найгоршым варыянтам у гэтым плане, бо вонкавае паветра вельмі халоднае падчас зімовага ацяпляльнага сезона. Яшчэ лепшымі з'яўляюцца геатэрмальныя цеплавыя помпы, бо нават зімой зямля на сярэдняй глыбіні ўсё яшчэ даволі цёплая.
Якая крыніца цяпла лепшая для цеплавых помпаў?
Праблема з наземнай крыніцайцеплавыя помпызаключаецца ў тым, што вам патрэбен спосаб атрымаць доступ да гэтага закапанага рэзервуара цяпла. Калі ў вас дастаткова месца вакол дома, вы можаце выкапаць канавы і закапаць некалькі труб на разумнай глыбіні, напрыклад, на некалькі метраў. Затым вы можаце цыркуляваць вадкасць (звычайна сумесь вады і антыфрызу) праз гэтыя трубы, каб паглынаць цяпло з зямлі. Акрамя таго, вы можаце прасвідраваць глыбокія адтуліны ў зямлі і ўсталяваць трубы вертыкальна ў гэтыя адтуліны. Аднак усё гэта будзе дорага.
Яшчэ адна стратэгія, даступная нешматлікім шчасліўчыкам, — гэта здабываць цяпло з бліжэйшага вадаёма, апускаючы трубу ў ваду на пэўную глыбіню. Такія цеплавыя помпы называюцца цеплавымі помпамі-вадародамі. Некаторыя цеплавыя помпы выкарыстоўваюць больш незвычайную стратэгію здабывання цяпла з паветра, якое выходзіць з будынка, або з сонечнай гарачай вады.
У вельмі халодным клімаце мае сэнс усталяваць цеплавы помпа, які працуе на зямлі, калі гэта магчыма. Верагодна, таму большасць цеплавых помпаў у Швецыі (дзе адна з самых высокіх колькасцяў цеплавых помпаў на душу насельніцтва) — гэта менавіта такія. Але нават у Швецыі вялікі працэнт цеплавых помпаў, якія працуюць на паветры, што супярэчыць распаўсюджанаму сцвярджэнню (прынамсі, у Злучаных Штатах), што цеплавыя помпы падыходзяць толькі для ацяплення дамоў у мяккім клімаце.
Такім чынам, дзе б вы ні знаходзіліся, калі вы можаце дазволіць сабе больш высокія першапачатковыя выдаткі, у наступны раз, калі вам давядзецца вырашаць, як ацяпляць свой дом, падумайце аб выкарыстанні цеплавога помпы замест традыцыйнай печы або катла.
Час публікацыі: 19 кастрычніка 2023 г.