Lasīšanas ceļvedis
Siltumsūkņi mūsdienās ir ļoti populāri, īpaši Eiropā, kur dažas valstis strādā pie tā, lai aizliegtu fosilā kurināmā krāšņu un katlu uzstādīšanu, dodot priekšroku videi draudzīgākām iespējām, tostarp energoefektīviem siltumsūkņiem. (Krāsnis silda gaisu un izplata to pa caurulēm visā mājā, savukārt katli silda ūdeni, lai nodrošinātu karsto ūdeni vai tvaiku apkurei.) Šogad ASV valdība sāka piedāvāt nodokļu atvieglojumus siltumsūkņu uzstādīšanai, kas sākotnēji parasti izmaksā vairāk nekā tradicionālās krāsnis, bet ilgtermiņā ir daudz efektīvāki.
Jaunu enerģijas transportlīdzekļu jomā ierobežotā akumulatoru jauda ir pamudinājusi arī nozari pievērsties siltumsūkņiem. Tāpēc, iespējams, ir pienācis laiks ātri apgūt, ko nozīmē siltumsūkņi un ko tie dara.
Kāds ir visizplatītākais siltumsūkņa veids?
Ņemot vērā neseno ažiotāžu, jūs, iespējams, pārsteigs, uzzinot, ka jūs jau izmantojatsiltumsūknis— jums droši vien mājās un automašīnā ir vairāk nekā viens. Jūs tos vienkārši nesaucat par siltumsūkņiem: jūs lietojat terminus "ledusskapis" vai "gaisa kondicionieris".
Patiesībā šīs ierīces ir siltumsūkņi, kas nozīmē, ka tās pārvieto siltumu no relatīvi aukstas vietas uz relatīvi karstu vietu. Siltums spontāni plūst no karstas uz aukstu. Bet, ja vēlaties to pārvērst no auksta uz karstu, jums tas ir "jāsūknē". Vislabākā analoģija šeit ir ūdens, kas pats plūst lejup pa kalnu, bet ir jāsūknē kalnā.
Kad aukstuma krātuvē (gaisā, ūdenī utt.) esošo siltumu pārsūknē uz karsto krātuvi, aukstuma krātuve kļūst aukstāka, bet karstā krātuve kļūst karstāka. Tieši tāpēc darbojas ledusskapis vai gaisa kondicionieris — tas pārvieto siltumu no vietas, kur tas nav nepieciešams, uz citu vietu, un jums nav jāuztraucas, ja izšķērdējat nedaudz papildu siltuma.
Kā izveidot praktisku dzesētāju ar siltumsūkni?
Galvenā atziņa, kas radījasiltumsūkņi tas notika 19. gadsimta sākumā, kad vairāki izgudrotāji, tostarp Džeikobs Perkinss, saprata, ka šādā veidā var atdzesēt kaut ko, neizšķērdējot gaistošos šķidrumus, kas iztvaiko dzesēšanas laikā. Viņi apgalvoja, ka labāk būtu nevis izlaist šos tvaikus atmosfērā, bet gan savākt tos, kondensēt šķidrumā un atkārtoti izmantot šo šķidrumu kā dzesēšanas līdzekli.
Tam paredzēti ledusskapji un gaisa kondicionieri. Tie iztvaicē šķidrus aukstumaģentus un izmanto aukstos tvaikus, lai absorbētu siltumu no ledusskapja vai automašīnas iekšpuses. Pēc tam tie saspiež gāzi, kas kondensējas atpakaļ šķidrā veidā. Šis šķidrums tagad ir karstāks nekā sākumā, tāpēc daļa no tajā esošā siltuma var viegli (iespējams, ar ventilatora palīdzību) ieplūst apkārtējā vidē – vai nu ārā, vai citur virtuvē.
Tomēr: jūs ļoti labi pazīstat siltumsūkņus; vienkārši jūs tos visu laiku dēvējat par gaisa kondicionieriem un ledusskapjiem.
Tagad veiksim vēl vienu domu eksperimentu. Ja jums ir logu gaisa kondicionieris, varat to pat veikt kā reālu eksperimentu. Uzstādiet to otrādi. Tas ir, uzstādiet tā vadības ierīces ārpus loga. Dariet to vēsā, sausā laikā. Kas notiks?
Kā jau varētu gaidīt, tas pūš aukstu gaisu jūsu pagalmā un izdala siltumu jūsu mājās. Tātad tas joprojām transportē siltumu, padarot jūsu mājas ērtākas, tās apsildot. Protams, tas atdzesē gaisu ārā, bet šī ietekme kļūst minimāla, kad esat prom no logiem.
Tagad jums ir siltumsūknis mājas apsildīšanai. Tas var nebūt labākais risinājums.siltumsūknis, bet tas darbosies. Turklāt, kad pienāks vasara, to varēs arī apgriezt otrādi un izmantot kā gaisa kondicionieri.
Protams, nedariet to patiesībā. Ja mēģināsiet, tas neapšaubāmi neizdosies jau pirmajā reizē, kad līs lietus un kontrolierī iekļūs ūdens. Tā vietā varat iegādāties komerciālu "gaisa avota" siltumsūkni, kas izmanto to pašu principu mājas apsildīšanai.
Problēma, protams, ir tā, ka degvīns ir dārgs, un tas ātri vien beigsies, lai atdzesētu vīnu. Pat ja degvīnu aizstāsiet ar lētāku spirtu, drīz vien sāksiet sūdzēties par izdevumiem.
Dažām no šīm ierīcēm ir tā sauktie reversīvie vārsti, kas ļauj vienai un tai pašai ierīcei veikt divējādu funkciju: tās var sūknēt siltumu no ārpuses uz iekšu vai no iekšpuses uz āru, nodrošinot gan siltumu, gan gaisa kondicionēšanu, kā aprakstīts tālāk.
Kāpēc siltumsūkņi ir efektīvāki nekā elektriskie sildītāji?
Siltumsūkņi ir efektīvāki nekā elektriskie sildītāji, jo tiem nav nepieciešama elektrība siltuma ražošanai. Elektrība, ko izmantosiltumsūknistas rada zināmu siltumu, bet, vēl svarīgāk, tas sūknē siltumu no ārpuses jūsu mājās. Mājā izdalītā siltuma un elektriskajam kompresoram nosūtītās enerģijas attiecību sauc par lietderības koeficientu jeb COP.
Vienkāršam elektriskajam telpas sildītājam, kas nodrošina visu elektriskā sildelementa radīto siltumu, COP ir 1. No otras puses, siltumsūkņa COP var būt par kārtu augstāks.
Tomēr siltumsūkņa COP nav fiksēta vērtība. Tas ir apgriezti proporcionāls temperatūras starpībai starp diviem rezervuāriem, kuros siltums tiek sūknēts. Tomēr, ja jūs sūknējat siltumu no ne pārāk auksta rezervuāra uz ne pārāk karstu ēku, COP būs liela vērtība, kas nozīmē, ka jūsu siltumsūknis ir ļoti efektīvs elektroenerģijas patēriņā. Bet, ja jūs mēģināt sūknēt siltumu no ārkārtīgi auksta rezervuāra uz jau siltu ēku, COP vērtība samazinās, kas nozīmē, ka cieš efektivitāte.
Rezultāts ir tāds, kādu jūs intuitīvi sagaidāt: kā āra siltuma rezervuāru vislabāk ir izmantot siltāko lietu, ko varat atrast.
Gaisa siltumsūkņi, kas izmanto āra gaisu kā siltuma rezervuāru, šajā ziņā ir sliktākais variants, jo ziemas apkures sezonā āra gaiss ir ļoti auksts. Vēl labāki ir zemes siltumsūkņi (pazīstami arī kā ģeotermālie siltumsūkņi), jo pat ziemā zeme vidējā dziļumā joprojām ir diezgan silta.
Kāds ir labākais siltuma avots siltumsūkņiem?
Problēma ar zemes avotusiltumsūkņiir tas, ka jums ir nepieciešams veids, kā piekļūt šai apraktajai siltuma krātuvei. Ja jums ir pietiekami daudz vietas ap māju, varat izrakt grāvjus un ierakt vairākas caurules saprātīgā dziļumā, piemēram, dažus metrus. Pēc tam caur šīm caurulēm var cirkulēt šķidrums (parasti ūdens un antifrīza maisījums), lai absorbētu siltumu no zemes. Varat arī urbt dziļus caurumus zemē un vertikāli uzstādīt caurules šajos caurumos. Tomēr tas viss būs dārgi.
Vēl viena stratēģija, kas pieejama tikai dažiem veiksminiekiem, ir iegūt siltumu no tuvumā esošas ūdenstilpes, iegremdējot cauruli ūdenī noteiktā dziļumā. Tos sauc par ūdens siltumsūkņiem. Daži siltumsūkņi izmanto neparastāku stratēģiju, iegūstot siltumu no ēkas izejošā gaisa vai no saules karstā ūdens.
Ļoti aukstā klimatā, ja iespējams, ir lietderīgi uzstādīt zemes siltumsūkni. Iespējams, tāpēc lielākā daļa siltumsūkņu Zviedrijā (kurā ir viens no lielākajiem siltumsūkņu skaitļiem uz vienu iedzīvotāju) ir šāda veida. Taču pat Zviedrijā ir liels gaisa siltumsūkņu īpatsvars, kas atspēko izplatīto apgalvojumu (vismaz Amerikas Savienotajās Valstīs), ka siltumsūkņi ir piemēroti tikai māju apsildei maigā klimatā.
Tāpēc, lai kur jūs atrastos, ja varat atļauties augstākas sākotnējās izmaksas, nākamreiz, kad jums būs jāizlemj, kā apsildīt savu māju, apsveriet iespēju izmantot siltumsūkni tradicionālās plīts vai katla vietā.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 19. oktobris