משאבות חום: אנחנו מחממים את עצמנו בקור

מהן הסיבות שמונעות מאיתנו להשתמש בפסולת חום לחימום בתים? באמצעות הדוגמה של משאבות חום, הנפוצות בעולם, נחשבים הקשיים ביישום שלהן במדינות חבר העמים.

כדי לוודא שמשאבות חום קיימות ופועלות ביעילות, לא צריך ללכת רחוק. מספיק לבקר במטבח ולהסתכל על המקרר. טמפרטורות מתחת לאפס שולטות בפנים, וגריל חם לחילופי חום מאחור מאותת על חילוץ מוצלח של חום מהמוצרים שלך.

משאבות חום מכונות לעתים קרובות מקררים הפוכים. האנלוגיה הזו לא לגמרי מדויקת. העקרונות הפיזיים של הפעולה של מקרר ומשאבת חום זהים, הם שונים רק בעיצוב ובמטרה: המקרר שואב חום מנפח סגור, "זורק" אותו לסביבה. להיפך, משאבת החום שואבת חום בטמפרטורה נמוכה מהסביבה הפתוחה החיצונית, ומעניקה אותו בסופו של דבר לנפח הסגור של החדר.

עקרונות הפעולה של מנועי חום הוכחו כבר במחצית הראשונה של המאה ה-19, אבל למקררים היה מזל יותר: הצורך לאחסן מזון התברר כבעיה דחופה יותר מחימום בתים, במיוחד מכיוון שלא היו בעיות בדלק. בימים ההם לחימום.

לראשונה, התעורר עניין במשאבות חום באירופה שלאחר המלחמה, כאשר החורבן והיעדר הצרכים הבסיסיים אילצו את החיפוש אחר דרכים לא סטנדרטיות לחימום בתים. אבל הדחף החזק ביותר לשיפור משאבות החום היה משבר האנרגיה של שנות ה-70. העלייה החדה במחיר משאבי האנרגיה הפכה רווחית כלכלית להשתמש במובילי חום בטמפרטורה נמוכה: מים במאגרים, חום גיאותרמי, שפכים חמים מערים.

עד אז, התעשייה כבר פיתחה וייצרה מערכות אמינות וידידותיות לסביבה עבור יישומים שונים: מהספק נמוך לקוטג'ים בודדים ועד למערכות חימום חזקות למתחמי בניין.

משאבות חום הפועלות עם מגוון רחב של מדיה (אוויר, מים, אדמה) עם מערכות בקרה וניהול משאבות אוטומטיות זמינות כעת בשוק. אבל הטכנולוגיה המודרנית ביותר לא תיתן את התוצאות הרצויות אם נעשות טעויות בעת בחירת הכוח של משאבת החום או בעת התקנת מערכת החימום.

כדי לעשות זאת, יש צורך להתמצא במספר מאפיינים מרכזיים הקובעים את הפעולה היעילה של משאבת חום. החשוב שבהם הוא "מקדם החימום", כלומר. היחס בין כמות האנרגיה התרמית שנוצרה לאנרגיה החשמלית הנצרכת. עבור מערכות מודרניות, הוא נע בין 3.5 ל-4.

וכאן מתחילים הניואנסים.היצרן מציין ערך זה עבור מצב הפעולה הנוח ביותר של משאבת החום, כלומר. להפרש טמפרטורה מינימלי בין מצע החימום החיצוני למעגל החימום. לדוגמה, בטמפרטורה חיצונית של 10 מעלות צלזיוס (אדמה בעומק של 150 מ') ובטמפרטורה של מעגל החימום של 40 מעלות (רצפה חמה), המקדם באמת יהיה בערך 4. אבל כבר ב-60 מעלות זה יורד ל-2, וב-80 מעלות זה שווה ל-1. V במקרה זה קל וזול יותר להשתמש בתנורי חימום חשמליים או דוודים קונבנציונליים.

הבעיה העיקרית השנייה היא חישוב הקולט (מעגל מיצוי החום) של משאבת החום, בהתאם להרכב הקרקע, מיצוי החום משתנה בין 10 W/m לצינורות חול ועד 35 W/m לאדמות חימר רטובות. זה במקרה של מיקום אופקי של האספן. עבור מאגר אנכי, יש צורך לדעת את ההרכב הגיאולוגי של השכבות, שכן יש צורך לקדוח באר עמוק (יותר מ-100 מ') או מערכת בארות בעומק של עשרות מטרים.

מכאן המסקנה: פשוט אי אפשר לעשות בלי השתתפות של ארגון או חברה מיוחדים שיבצעו מחקר, יבצעו פרויקט ויקבעו את הרכב מערכת החימום. קולט אופקי אינו מצריך קידוח, אך הנחת מאות מטרים של צינורות כרוכה בחפירת אותו מספר של תעלות בעומק של עד 2.5 מטרים, כך שהשטח המטופח שלכם ייראה כמו אתר פצצות בסיום העבודה.

התקנת מיכל אנכי תצריך קידוח לעומק של יותר מ-10 מטרים, והדבר, בנוסף לעבודות מחקר ותכנון, כרוך בקבלת אישורים מארגונים שונים.כיום תת הקרקע של כדור הארץ היא רכושה של המדינה, והיא, מול פקידים, יכולה להפוך למכשול חמור יותר ממחירי הציוד והעבודה על הכנסת משאבות חום.

לבסוף, אומדן עלות משאבת החום עם הפעולה. עבור וילה בשטח חימום של 200 מ"ר, יהיה צורך במשאבת חום בקיבולת של כ-18 קוט"ש של אנרגיית חום. צינורות הקולטים יהיו באורך של כ-400 מטר עם קצב סילוק חום אופטימי של 50 W/m. ציוד בעל קיבולת כזו מחברות גרמניות מובילות עולה כ-6,000-7,000 יורו, תלוי בתצורה. עבודות קידוח או חפירה - תוך 3000 יורו. הוסיפו את הפרויקט, האישורים וקבלו את הסכום של 10,000. זהו קריטריון לשיפוט האם כדאי לתושב מן השורה להתקין משאבת חום היום ומתי זה ישתלם.

עבור ארגונים וארגונים הבונים מתחמים חדשים, ניתן כעת לספק חימום באמצעות משאבות חום. עלויות כאלה, על רקע עלייה מתמשכת בתעריפי האנרגיה, ניתן להחזיר תוך 3-5 שנים. אבל עבור האוכלוסייה שעבורה המדינה קבעה תעריפים מועדפים או עלויות אנרגיה מסובסדות, השימוש במשאבות חום לא יהיה רווחי לאורך זמן.