В най-популярните компресорни термопомпи това е механичната енергия, необходима за задвижване на компресора. Най-често срещаният източник на неговото задвижване е електрически двигател или - много по-рядко - двигател с вътрешно горене.
Ефективност на термопомпата
Мярката за ефективността на компресия на помпата е съотношението на получената топлина към електрическата (механична) енергия, използвана за задвижването ѝ. Маркираме го с буквения символ COP (коефициент на ефективност). Стойността на COP зависи от много фактори. Те включват техническите свойства на компресора и работната среда, които могат да бъдат: отровен амоняк, вредни за околната среда фреони или въглероден диоксид. В зависимост от варианта, COP може да се различава с до 50% - при останалите условия на работа на помпата са същите. Друг и най-важният фактор, определящ COP, е температурната разлика между долния източник на топлина, т.е. средата, от която искаме да получаваме енергия, и температурата на отоплителната среда,това е вода (понякога фреон), захранваща отоплителната система.
Топлината може да се получи от въздуха, подпочвените води или земята, докато топлината от земята може да се получи чрез сонди в дълбоки сондажи или колектор от тръби, поставени на около метър под повърхността на земята. Всеки от споменатите източници на топлина има различна температура, така че при една и съща технология термопомпата ще има различна COP стойност за една и съща температура на отоплителната среда (горен източник).
- Дълбоководни сонди. От гледна точка на индекса COP дълбоководните сонди са най-изгодни, тъй като температурата на почвата вече на дълбочина от няколко десетки метра под земята е над 10 ° C.
- Подземни води. Подобни са и свойствата на подпочвените води, които не само са с висока температура (около 8 градуса С), но и имат огромен топлинен капацитет. Когато се използват подземни води като източник на топлина, сериозен недостатък обаче е честото запушване на изпускателните кладенци.
Тъй като е известно, че „никой не е без недостатъци“, най-добрите от земните източници на топлина също ги имат. Дълбоководните сонди се характеризират с висока цена и с течение на времето намаляването на температурата в тяхната близост (когато кладенците са твърде близо една до друга), което води до намаляване на стойността на COP.
- Въздух. Въпреки подобни недостатъци, COP индексът за описаните по-горе източници на топлина е с 30-50% по-висок, отколкото когато е въздух. Термопомпите с въздушен източник са най-евтините по отношение на инвестициите, но и най-малко енергийно ефективни. За външната температура под -5 градуса C, т.е.в периода на най-високо (над 50%) търсене на топлина за отопление на къщата и водата, в най-добрите помпи (с въглероден диоксид) COP е малко по-висока от 1,5. В останалите (фреон) - необходимо е да се използват електрически нагреватели в инсталацията също при по-високи температури.
(Тук не обсъждам плосък колектор, ефективността на който е разположена между въздуха и дълбоководни сонди и това се дължи на лична неприязън към това решение, което - поради охлаждането на почвата - променя пейзажа на домашната градина в тундра.)
Термопомпа и екологична
стойност на COP по-висока от 1 може да предположи, че термопомпата е екологичен източник в ситуации, когато няма алтернативен източник на отоплителна енергия на електрическата мрежа.
Не е обаче така. Винаги можем да използваме твърди или течни горива. В съвременните системи с котли на твърдо гориво, с малко по-обременяваща работа, отколкото в случай на мрежови източници, можем да отопляваме къщата с екологични пелети (не с екологични грахови въглища!).
Има и екологично гориво за отопление или пропан-бутан; Тези горива обаче не са много по-евтини от електричеството, като се вземат предвид разходите за резервоарите.
Помпи в Полша
Като се има предвид, че ефективността на електроенергийната система в Полша е на ниво от 25% (отчитайки техническото състояние на нашите електроцентрали, работещи на въглища, и загубите от пренос), използването на термопомпа с COP = 5 би било благоприятно решение за околната среда, което е възможно при комбиниране на най-добрия източник на топлина отопление с нискотемпературно подово отопление.
В такава ситуация ползата за околната среда би била резултат не от намаляването на емисиите на CO2, а от по-ниското замърсяване на околната среда с продукти от горенето, благодарение на използването на инсталации за десулфуризация, денитрификация и обезпрашаване в индустриалната енергийна индустрия, което не се предлага в битовите котли.
Както можете да видите, само в изключителни случаи можем да говорим за ползите за околната среда от използването на термопомпи. Те обаче несъмнено са от полза за енергийната индустрия и това вероятно е причината, както се съобщава в пресата, Националният фонд за опазване на околната среда работи по системи за съфинансиране на термопомпи, които ще подкрепят - под предлог за подкрепа на околната среда и потребителите - производители на двете тези устройства и … електрическа енергия.
Част от електричеството от слънцето
Има и по-ярко лице на тази технология. Нека си представим, че източникът на електричество за термопомпа са фотоволтаични или хибридни - фотоволтаично-термични (PVT) клетки.
Последните са - просто казано - плосък термоколектор, покрит с фотоволтаични (PV) клетки. Предимството на такава структура е повишаването на ефективността на производството на електроенергия и дълготрайността на охладената клетка, както и на захранването с топлина. Вярно е, че топлината има по-ниска температура от тази, която може да се намери в класически слънчев колектор, тъй като поради намаляването на ефективността на производството на електроенергия, температурата на колектора не трябва да надвишава 40oC.
Следователно, от хибридните клетки имаме както топлина, така и електричество - но не само когато е студено и тъмно, т.е.по време на отоплителния сезон. Ако бихме могли да предадем излишната електрическа енергия, произведена през лятото, към мрежата (което е често срещано в страните, които се отнасят сериозно към опазването на околната среда) и в допълнение да използваме излишната топлина за отопление на земята, от която нашата помпа ще я извлича през зимата, бихме постигнали изключителен екологичен ефект чрез отопление на къщата с нулеви емисии на CO2.
В страни, в които властите не подкрепят компании, инсталиращи колектори със субсидии, хибридните клетки струват около 1100 / m2; следователно заедно с инсталациите е по-малко от 2500 / m2 соларна инсталация, субсидирана от Националния фонд за опазване на околната среда.
Ако приемем, че южната част на покрива е покрита с хибридни клетки с площ 50 m2, можем да произведем над 5000 kWh електричество и 25 000 kWh топлина при благоприятни условия. Натрупвайки тази топлина в земята дори с ефективност от 30%, можем лесно да получим COP = 5, дори когато използваме радиатори вместо оптимално нискотемпературно подово отопление. Това означава, че от електричеството, произведено от хибридни клетки, можем да получим топла вода за семейство от 5 души (4000 кВтч) и да отопляваме къща с полезна площ от 150 м2, построена в скандално ниска - макар и разрешена от наредбата за техническите условия, на които трябва да отговарят сградите - енергиен стандарт (21 000 kWh).(И въпреки това е лесно и икономично да се построи къща, която да използва осем пъти по-малко енергия за отопление!)
Фотоволтаични клетки без поддръжка
За съжаление, широкото използване на такива инсталации би донесло огромни загуби за енергийната индустрия и вероятно следователно няма подкрепа за възобновяеми енергийни източници от фотоволтаични клетки. Чрез защита на интересите на мощния електроенергиен сектор от правителството, ние ще платим огромни санкции за неприлагане на директивите на ЕС в подкрепа на възобновяеми енергийни източници, включително домашни инсталации за хибридни клетки. И вероятно затова те ще получат подкрепата на термопомпи, които сами по себе си не носят облекчение на полската природа, а само увеличават печалбите на енергийните компании. Но това е тема за друга история …
