U nejoblíbenějších tepelných čerpadel kompresoru je to mechanická energie potřebná k pohonu kompresoru. Nejběžnějším zdrojem jeho pohonu je elektromotor nebo - mnohem méně často - spalovací motor.
Účinnost tepelného čerpadla
Míra účinnosti komprese čerpadla je poměr získaného tepla k elektrické (mechanické) energii použité k jeho pohonu. Označíme to písmenným symbolem COP (koeficient výkonu). Hodnota COP závisí na mnoha faktorech. Patří sem technické vlastnosti kompresoru a pracovního média, kterými mohou být: jedovatý čpavek, freony škodlivé pro životní prostředí nebo oxid uhličitý. V závislosti na variantě se COP může lišit až o 50% - se stejnými jinými provozními podmínkami čerpadla. Dalším a nejdůležitějším faktorem určujícím COP je teplotní rozdíl mezi spodním zdrojem tepla, tj. Prostředím, ze kterého chceme čerpat energii, a teplotou topného média,to je voda (někdy freon) napájející topný systém.
Teplo lze získávat ze vzduchu, podzemní vody nebo ze země, zatímco teplo ze země lze získávat sondami v hlubokých vrtech nebo kolektorem z trubek umístěných přibližně metr pod povrchem země. Každý z uvedených zdrojů tepla má jinou teplotu, takže se stejnou technologií bude mít tepelné čerpadlo jinou hodnotu COP pro stejnou teplotu topného média (horní zdroj).
- Hlubinné sondy. Z hlediska indexu COP jsou nejvýhodnější hlubinné sondy, protože teplota půdy již v hloubce několika desítek metrů pod zemí je nad 10 ° C.
- Podzemní voda. Podobně příznivé jsou vlastnosti podzemních vod, které mají nejen vysokou teplotu (kolem 8 stupňů C), ale mají také enormní tepelnou kapacitu. Při použití podzemní vody jako zdroje tepla je však závažnou nevýhodou časté ucpávání vypouštěcích studní.
Jelikož je známo, že „nikdo není bez vad“, mají je také nejlepší z pozemních zdrojů tepla. Hlubinné sondy se vyznačují vysokou cenou a postupem času poklesem teploty v jejich okolí (když jsou vrty příliš blízko u sebe), což vede ke snížení hodnoty COP.
- Vzduch. Navzdory těmto nevýhodám je index COP pro výše popsané nižší zdroje tepla o 30-50% vyšší, než když se jedná o vzduch. Tepelná čerpadla se vzduchem jsou nejlevnější z hlediska investic, ale také nejméně energeticky účinná. U venkovní teploty pod -5 stupňů C, tj. V období nejvyšší (nad 50%) potřeby tepla pro vytápění domu a vody, je u nejlepších čerpadel (s oxidem uhličitým) COP mírně vyšší než 1,5. Zbytek (freon) - v instalaci je nutné použít elektrické ohřívače i při vyšších teplotách.
(Je zde diskutován plochý deskový kolektor, jehož účinnost se nachází mezi vzduchem a geotermální sondou, kvůli osobní averzi k tomuto řešení, které - v důsledku ochlazení půdy - mění zahradní zahradu v tundře.)
Tepelné čerpadlo a ekologie
COP hodnota výše 1 může naznačovat, že tepelné čerpadlo je ekologickým zdrojem v situacích, kdy neexistuje alternativní zdroj tepelné energie k elektrické síti.
Není tomu však tak. Vždy můžeme použít tuhá nebo kapalná paliva. V moderních systémech s kotli na tuhá paliva, s mírně náročnějším provozem než v případě síťových zdrojů, můžeme dům vytápět ekologickými peletami (ne ekologickým hrachovým uhlím!).
K dispozici je také ekologický topný olej nebo LPG; Tato paliva však nejsou o mnoho levnější než elektřina, s přihlédnutím k nákladům na nádrže.
Čerpadla v Polsku
Vezmeme-li v úvahu, že účinnost energetické soustavy v Polsku je na úrovni 25% (s přihlédnutím k technickému stavu našich uhelných elektráren a ztrátám při přenosu), bylo by použití tepelného čerpadla s COP = 5 prospěšným řešením pro životní prostředí, které je možné při kombinaci nejlepšího zdroje tepla teplo s nízkoteplotním podlahovým vytápěním.
V takové situaci by přínos pro životní prostředí nebyl výsledkem snížení emisí CO2, ale nižšího znečištění životního prostředí spalinami díky použití odsiřovacích, denitrifikačních a odprašovacích zařízení v průmyslovém energetickém průmyslu, které u domácích kotlů není k dispozici.
Jak vidíte, pouze ve výjimečných případech můžeme hovořit o výhodách používání tepelných čerpadel pro životní prostředí. Jsou však nepochybně přínosem pro energetický průmysl a to je pravděpodobně důvod, proč, jak se uvádí v tisku, pracuje Národní fond na ochranu životního prostředí na systémech pro spolufinancování tepelných čerpadel, které budou podporovat - pod záminkou podpory životního prostředí a spotřebitelů - výrobce obou těchto zařízení a … Elektrická energie.
Část elektřiny ze slunce
Existuje také jasnější tvář této technologie. Představme si, že zdrojem elektřiny pro tepelné čerpadlo jsou fotovoltaické nebo hybridní - fotovoltaické-tepelné (PVT) články.
Posledně jmenované jsou - ne příliš zjednodušeně - plochý tepelný kolektor pokrytý fotovoltaickými (PV) články. Výhodou takové konstrukce je zvýšení účinnosti výroby elektřiny a trvanlivosti chlazeného článku, jakož i dodávky tepla. Je pravda, že teplo má nižší teplotu, než jakou lze najít u klasického solárního kolektoru, protože kvůli poklesu účinnosti výroby elektřiny by teplota kolektoru neměla překročit 40 ° C.
Z hybridních článků tedy máme teplo i elektřinu - ale nejen když je zima a tma, tj. Během topné sezóny. Pokud bychom mohli přebytečnou elektřinu vyrobenou v létě přenést do rozvodné sítě (což je běžné v zemích, které berou ochranu životního prostředí vážně) a navíc využít přebytečné teplo k ohřevu země, ze které by ji naše čerpadlo v zimě extrahovalo, dosáhli bychom mimořádného vlivu na životní prostředí vytápěním domu nulovými emisemi CO2.
V zemích, kde úřady nepodporují společnosti instalující kolektory s dotacemi, stojí hybridní články asi 1100 / m2; spolu s instalacemi je to tedy méně než 2 500 / m2 solárních zařízení dotovaných z Národního fondu na ochranu životního prostředí.
Za předpokladu, že jižní část střechy je pokryta hybridními články o ploše 50 m2, můžeme za příznivých podmínek vyrobit více než 5 000 kWh elektřiny a 25 000 kWh tepla. Při akumulaci tohoto tepla v zemi i při účinnosti 30% můžeme snadno dosáhnout COP = 5, a to i při použití radiátorů místo optimálního nízkoteplotního podlahového vytápění. To znamená, že elektřina vyrobená hybridními články nám umožňuje získat teplou vodu pro 5člennou rodinu (4000 kWh) a vytápět dům s užitnou plochou 150 m2, postavený na skandálně nízké úrovni - i když to povoluje vyhláška o technických podmínkách, které musí budovy splňovat - energetický standard (21 000 kWh).(A přesto je snadné a hospodárné postavit dům, který na vytápění spotřebuje osmkrát méně energie!)
Fotovoltaické články bez podpory
Bohužel, rozšířené používání těchto zařízení by energetickému průmyslu přineslo obrovské ztráty a pravděpodobně proto neexistuje podpora obnovitelných zdrojů energie z fotovoltaických článků. Chráníme-li vládu zájmy silného odvětví elektřiny, zaplatíme obrovské pokuty za neprovedení směrnic EU na podporu obnovitelných zdrojů energie, včetně domácích instalací hybridních článků. A pravděpodobně proto dostanou podporu tepelných čerpadel, která sama o sobě nepřinášejí polské přírodě úlevu, ale pouze zvyšují zisky energetických společností. Ale toto je téma pro jiný příběh …
