Pompe de căldură
Pompele de căldură sunt utilizate din ce în ce mai mult pentru încălzirea clădirilor și pregătirea apei calde menajere. După cum sugerează și numele, aceste dispozitive „pompează căldura”, ceea ce înseamnă că preia căldură dintr-un mediu cu o temperatură mai scăzută (de exemplu, aerul exterior, solul sau apa) și să-l transfere într-un mediu a cărui temperatură este mai mare (de exemplu, aerul dintr-o cameră sau apa dintr-o instalație). ).
Fiecare dintre noi cunoaște această tehnologie de acasă, deoarece frigiderele de uz casnic funcționează după același principiu. Ele preiau căldură din aerul din frigider (care este rece) și transferă căldura în aerul din cameră.
Desigur, în natură nu există un transfer spontan de căldură de la un răcitor la un mediu mai cald. Transportul căldurii de către o pompă de căldură necesită, prin urmare, energie. De regulă, este un curent electric care acționează compresorul.
Deși este un purtător de energie scump, pompele de căldură sunt foarte ieftine de utilizat, deoarece aceste dispozitive, consumând 1 kWh de energie electrică, furnizează instalației 3-4 kWh de energie termică. Diferența de 2-3 kWh este căldura preluată din împrejurimile clădirii. Astfel, 1 kWh de energie pentru încălzirea unei case este de 3-4 ori mai ieftin decât atunci când se utilizează electricitate direct, de exemplu pentru alimentarea încălzitoarelor electrice.
După conversie, se dovedește că energia furnizată instalației de către pompa de căldură este mai ieftină decât căldura produsă de un cazan cu condensare pe bază de gaz natural. Cu toate acestea, ca întotdeauna, pentru a economisi, trebuie să investiți mai întâi. În ceea ce privește pompele de căldură, această investiție este destul de costisitoare.
Eficiența pompelor de căldură
Datele tehnice ale pompelor de căldură oferă eficiența lor sub forma indicelui COP. Este coeficientul cantității de căldură transferată instalației la cantitatea de energie electrică consumată de compresor.
În practică, împărțim suma energiei luate din mediu (aer, apă sau sol) și puterea compresorului de puterea compresorului. De exemplu, dacă pompa de căldură ia 6 kW de energie de la sol, iar puterea compresorului este de 2 kW, atunci COP este (6 + 2) / 2 = 4.
COP nu este constant; variază în funcție de temperatura saramurii și de temperatura necesară în sistemul de încălzire. În funcție de temperatură și de tipul sursei de căldură, COP poate varia de la puțin peste 2 până la 5,5 sau mai mult.
Valorile COP date presupun o instalație de pardoseală în toată casa, unde temperatura maximă a apei în timpul iernii nu va depăși 35 ° C. Când este instalat cu radiatoare, eficiența va scădea chiar și cu 1-1,5. Pe baza acestui lucru, se poate spune că cea mai bună soluție este utilizarea încălzirii prin pardoseală în toată casa. Investiția nu va fi mult mai scumpă decât utilizarea încălzitoarelor. Trebuie avut în vedere faptul că pompa de căldură ar necesita radiatoare mult mai mari, care vor putea încălzi casa la o temperatură a apei de 55 ° C sau mai mică.
Eficiența întregii instalații va fi ridicată numai cu o selecție atentă a pompei de căldură în sine, precum și a sursei de căldură și a sistemului de încălzire.
Pare nerezonabil să cumperi o pompă de căldură, să faci, de exemplu, sonde geotermale și să folosești încălzitoare în casă care necesită încălzirea apei până la 55 ° C iarna. Prin utilizarea unei instalații puțin mai ieftine cu radiatoare în loc de instalarea în pardoseală, reducem semnificativ eficiența instalațiilor de încălzire cu o pompă de căldură.
Pompele de căldură și ecologia
Există o dezbatere în jurul pompelor de căldură despre impactul lor asupra mediului. Pe de o parte, acestea sunt dispozitive care permit utilizarea energiei regenerabile în mare măsură. Pe de altă parte, 25% din energia convențională utilizată pentru a le alimenta este electricitate.
În Polonia, este produs în principal în centrale electrice pe cărbune cu o eficiență de cel mult 25-30% după luarea în considerare a pierderilor din transmisie. Prin urmare, utilizarea pompelor de căldură crește consumul de energie electrică, a cărui producție reprezintă o povară grea pentru mediu.
Situația este simplă în țările în care energia electrică este generată în mare parte din energie regenerabilă. Folosind pompe de căldură acolo, folosim energie verde și în același timp obținem căldură din împrejurimile casei.
În Polonia, utilizarea pompelor de căldură poate fi tratată ca o îmbunătățire a eficienței sistemului energetic. Dacă industria energetică folosește doar 25% din energia conținută în combustibil și în pompă, consumând 1 kWh de energie electrică, putem furniza aproximativ 4 kWh de energie termică instalației, este ca și cum ați folosi 100% din energia conținută în combustibil.
Cu siguranță, utilizarea pompelor de căldură nu va mai fi controversată atunci când este posibil să producă (și să vândă) electricitate acasă, de exemplu prin utilizarea turbinelor eoliene sau a celulelor fotovoltaice. Datorită acestora, o parte din energia pentru acționarea compresorului va fi produsă într-un mod ecologic.
Datorită acestei controverse, abia în 2009 pompele de căldură au fost listate printre dispozitivele care utilizează energie regenerabilă în directiva UE. Cunoscând principiul funcționării pompelor de căldură, nu ar trebui să ne gândim la clasificarea lor, ci la modul de a face producția de electricitate mai eficientă și mai ecologică.
Tipuri de pompe și surse de căldură mai mici
În ceea ce privește costurile de investiții, multe depind de tipul de pompă de căldură. În prezent, avem un număr mare de soluții pe piață. Pompele de căldură sunt în principal împărțite în funcție de tipul de sursă de căldură cu care cooperează. Cele mai importante trei tipuri sunt dispozitive care folosesc căldura acumulată în sol, apă și aer.
POMPE DE CĂLDURĂ, TIP SĂMĂ-APĂ. Sunt dispozitive care extrag energie de la sol. Pentru aceasta, țevile din polietilenă sunt plasate în pământ în care circulă fluidul antigel. Materialul țevii preia căldura de la sol și o transferă la fluid. Pompa de căldură răcește apoi soluția de glicol cu 2-4 ° C și transferă căldura către sistem. Oricât de abstract pare să pară, iarna pompa de căldură extrage energia din sol, care este adesea la o temperatură de aproximativ 0 ° C sau mai mică și o transferă în apa sistemului, care poate ajunge până la 55-60 ° C (de exemplu la încărcarea unui încălzitor de apă caldă). apă).
Instalația pentru obținerea căldurii de la solul situat în afara clădirii se numește sursa de căldură inferioară. Se poate face în mai multe moduri; cele mai populare sunt sondele geotermale verticale și un colector serpentin plat.
Sonde verticale. În puțurile cu o lungime de aproximativ 100 m, este plasată o țeavă de polietilenă în formă de U. Pentru clădirea pe care o luăm în considerare, ar fi necesar să se realizeze 1 sau 2 găuri (în funcție de varianta casei și de tipul de sol). Avantajul acestui tip de sursă inferioară este posibilitatea de a face instalarea chiar și pe un teren mic. Dezavantajul sondelor geotermale verticale este costul considerabil al acestora; prețul mediu al unui puț de 1 metru este de 100-120, deci puțurile noastre pot costa în total de la 10.000 la 24.000
. Este o soluție populară și puțin mai ieftină, care nu necesită găurire profundă. Țevile sunt așezate pe parcela orizontal, la o adâncime mică. Dezavantajul unui colector de plăci plate este, din păcate, necesitatea de a face ceva spațiu. Suprafața necesară depinde de puterea pompei și de tipul de sol; în solurile uscate este chiar de 2-3 ori mai mare decât în cele coezive umede. Presupunând condițiile medii pentru clădirea noastră, vom avea nevoie de 200 până la 400 m2 de spațiu pentru un colector plat. Cu toate acestea, costul unei astfel de instalări poate fi de aproape 2 ori mai mic decât în cazul puțurilor verticale.
POMPE DE ÎNCĂLZIRE APĂ-APĂ. Este o soluție mai puțin populară în care căldura este colectată nu din pământ, ci din apele subterane. Cel mai adesea în acest scop, se fac două godeuri - admisie și absorbție (descărcare). Când pompa de căldură funcționează, pompa submersibilă pornește și furnizează apă dintr-un puț de extragere. Pompa de căldură o răcește cu aproximativ 2-4 ° C, după care este descărcată în puțul de absorbție.
Teoretic, această soluție are avantaje mari. În primul rând, temperatura medie de admisie a apei este mai mare decât temperatura solului (8-10 ° C în loc de 0-5 ° C). Această diferență aparent mică crește eficiența pompei de căldură de la aproximativ 3-4 la 5-5,5, astfel încât costurile de funcționare ale instalației scad. În plus, construirea unui puț de admisie și absorbție este adesea o soluție ieftină, comparabilă cu costul realizării unui colector plat. Aceasta, desigur, depinde de condițiile hidrogeologice de pe parcela.
Principalul dezavantaj al utilizării apei subterane ca sursă de căldură este riscul degradării sau blocării performanței în timp.
În multe regiuni ale Poloniei, compoziția chimică a apei face ca după un an și, uneori, chiar și câteva luni de funcționare, puțul de evacuare să își piardă eficiența. Pereții fântânii devin excesivi și nu poate primi apă răcită în mod regulat. Rezultatul este lipsa debitului de apă și oprirea de urgență a pompei sau apariția unui izvor pe parcela noastră atunci când puțul de evacuare nu este capabil să absoarbă apa.
Din acest motiv, înainte de a instala o astfel de instalație, este necesar să efectuați teste ale proprietăților apei pentru a evalua riscul de contaminare a instalației.
De asemenea, merită verificat dacă există instalații similare în zonă și dacă fântâna de descărcare este prea mare în ele. Datorită acestui fenomen, acest tip de sursă de fund nu este popular în Polonia.
POMPE DE ÎNCĂLZIRE AER-APĂ . După cum sugerează și numele, aerul care înconjoară clădirea este folosit ca sursă de căldură inferioară (în unele cazuri, putem folosi și aer cald eliminat din clădire).
În timpul funcționării pompei de căldură, un ventilator mare forțează aerul prin schimbătorul de căldură. După răcire, este îndepărtat în exterior. Cel mai mare avantaj al acestei soluții este lipsa necesității de a realiza sonde la sol, colector plat sau godeuri de admisie și descărcare. Prin urmare, costul investiției este mai mic.
Cu toate acestea, nu se poate spune că economiile sunt egale cu costurile sursei de sol sub formă de sonde sau puțuri, deoarece datorită schimbătorului de căldură diferit, mai scump și mai mare, pompa de căldură aer-apă costă mai mult decât modelele de apă saramură sau apă-apă. La urma urmei, dacă ar fi să folosim o astfel de pompă în casa „ciclului” nostru, costurile investiției ar putea fi reduse cu 5.000 până la 10.000.
Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că temperatura medie a sursei de căldură sub formă de aer în sezonul de încălzire este mult mai mică decât temperatura apei subterane sau subterane. În consecință, eficiența pompei de căldură în acest caz este mai mică, doar în jurul valorii de 2.8-3.
Deși unele modele pot obține căldură chiar și din aerul cu o temperatură de -20 sau chiar -25 ° C, de regulă, pentru a furniza cantitatea adecvată de căldură clădirii în această perioadă, pompa de căldură trebuie să fie susținută de un încălzitor electric, ceea ce, desigur, reduce eficiența anuală a instalației. .
Cu toate acestea, pompele de căldură aer-apă devin din ce în ce mai populare. Interesant este că această soluție este foarte populară în Suedia și Norvegia, adică țările cu un climat dur. În Polonia, pompele de căldură aer-apă sunt adesea folosite ca sursă de susținere a instalațiilor clasice, de exemplu cu un cazan pe gaz. Într-un astfel de sistem, pompa de căldură funcționează atunci când costurile sale de funcționare sunt mai mici decât o sursă convențională de căldură. În acest fel, costurile anuale de funcționare ale instalației pot fi reduse, iar diferența poate fi semnificativă, deoarece reducerea consumului de gaz poate modifica tariful în funcție de care suntem facturați. Ca rezultat, numai costurile fixe vor scădea cu câteva sutimi anual.
Selectarea pompelor de căldură pentru variantele individuale ale casei
Selectarea corectă a puterii pompei de căldură și a sursei auxiliare posibile ar trebui să asigure încălzirea clădirii și pregătirea apei calde pe tot parcursul sezonului de încălzire, precum și menținerea parametrilor corespunzători ai sursei de căldură inferioare.
De exemplu, din punctul de vedere al costurilor de investiții, ar fi posibilă utilizarea unei pompe de căldură cu o capacitate de aproximativ 20% mai mică decât pierderile de căldură calculate. Aceasta va însemna că în timpul înghețurilor severe, pompa de căldură va fi susținută de o sursă convențională de căldură (de exemplu, un încălzitor electric).
Teoretic, în acest fel economisim la cumpărarea unei pompe de căldură și la obținerea unei surse de căldură. Cu toate acestea, costurile de funcționare ale instalației vor fi puțin mai mari din cauza necesității utilizării periodice a încălzitorului electric.
De asemenea, trebuie amintit că o pompă de căldură cu o putere mai mică decât cererea de căldură pentru clădire va trebui să funcționeze foarte mult timp. Dacă depășește 2200-2400 de ore pe an, ne putem aștepta ca temperatura saramurii să scadă de la an la an.
La fel se va întâmpla și cu eficiența pompei de căldură. Deci, atunci când căutăm economii în etapa de construire a unei case, am putea folosi de fapt o pompă de căldură cu o putere puțin mai mică, dar atunci sursa de căldură mai mică ar trebui să fie supradimensionată. Datorită acestui fapt, temperatura saramurii nu va scădea rapid.
Pentru a evita o selecție incorectă, adăugați puterea necesară pentru încălzirea clădirii cu puterea necesară pentru prepararea apei calde. 0,25 kW / persoană pentru un consum redus de apă caldă, 0,5 kW / persoană pentru un consum mai mare. În plus, la sfârșit merită să împărțiți cererea totală de energie pentru încălzirea clădirii și prepararea apei calde la puterea pompei de căldură pentru a determina timpul de funcționare anual. Nu trebuie să depășească 2000-2200 de ore pe an.
Vom selecta pompe de căldură astfel încât să furnizeze cantitatea potrivită de energie atât pentru încălzire, cât și pentru apă caldă. Va depinde de varianta casei.
VARIANTA I. Pentru o casă „standard” cu o pierdere de căldură de 9,9 kW, adăugăm puterea necesară pentru prepararea apei calde 4 × 0,25 kW, adică 1 kW; în total va fi de 10,9 kW. O pompă de căldură cu o capacitate de 11-12 kW ar fi ideală aici. Datorită faptului că majoritatea producătorilor au pompe de căldură cu o putere de aproximativ 10 kW și apoi imediat 14 kW, în cele din urmă presupunem o putere de 10,5 kW.
Costurile de achiziție și asamblare ale instalației sunt următoarele: pompă de căldură 10,5 kW - 38.500; sursă inferioară (aproximativ 200 m de foraje) - aproximativ 20.000-24.000; manopera si alte echipamente mici - 3000-5000.
În total, acestea se vor ridica la: 61.500-67.500
VARIANTA II. Într-o casă bine izolată, cererea de căldură pentru încălzirea clădirii este de aproximativ 6,5 kW; cu o indemnizație pentru prepararea apei calde, vom avea nevoie de o putere de 7,5-8 kW. Vom folosi un model cu o putere de aproximativ 8 kW.
Costurile investiției includ: pompă de căldură cu rezervor de apă caldă încorporat - 36.800; sursă inferioară (aprox. 150 m de foraje) - 15.000-18.000; manopera si alte echipamente mici - 3000-5000.
În total, acestea se vor ridica la: 54 800-61 800.
VARIANTA III. Pentru o casă bine izolată, cu ventilație mecanică, costurile totale de investiții sunt: cea mai mică pompă de căldură disponibilă, cu o putere de aproximativ 5,9 kW - 34.400; sursă inferioară (aproximativ 100 m de foraje) - 10.000-12.000; manopera si alte echipamente mici - 3000-5000.
În total, acestea se vor ridica la: 47 400-51 400.
În tabel (vezi) am comparat costurile de funcționare ale pompei de căldură pentru variantele individuale ale casei noastre cu costurile de funcționare ale cazanului cu condensare, de care ne-am ocupat în numărul din august; au variat de la 2.375 la 5.434.
Arată că costurile de funcționare ale pompelor de căldură sunt mult mai mici, dar mulți oameni sunt speriați de costurile mari de investiții ale unei astfel de soluții. Este de la sine înțeles că, atunci când se compară pompele cu cazanele, timpul de recuperare a diferenței de costuri de investiții este destul de lung. Din aceste motive, în regiunile dotate cu gaze naturale, pare mai rațional să folosiți un cazan în loc de o pompă de căldură.
Cu toate acestea, în cazul transportatorilor de energie scumpi, cum ar fi GPL sau ulei de încălzire, merită să înlocuiți cazanele cu o pompă de căldură. Costurile de operare ale instalației vor fi de câteva ori mai mici.
p class = "txt_upl"> Înscrieți-vă la NEWSLETTER. În fiecare săptămână, ultimele știri despre construcții, renovări și finisaje interioare prin e-mail: Vedeți un exemplu
