Shutterstock

Pompy ciepła stają się wściekłością na całym świecie, który musi szybko obniżyć emisję dwutlenku węgla przy jednoczesnym obniżeniu kosztów energii. W budynkach zastępują ogrzewanie pomieszczeń i ogrzewanie wody – a dodatkowo zapewniają chłodzenie.

Pompa ciepła pobiera ciepło z zewnątrz, koncentruje je (za pomocą sprężarki elektrycznej) w celu podniesienia temperatury i pompuje ciepło tam, gdzie jest potrzebne. Rzeczywiście, miliony australijskich domów mają już pompy ciepła w postaci lodówek i klimatyzatorów z odwróconym obiegiem, kupowanych w celu chłodzenia. Mogą również ogrzewać i zaoszczędzić dużo pieniędzy w porównaniu z innymi formami ogrzewania!

Jeszcze przed ograniczeniami dostaw rosyjskiego gazu wiele krajów europejskich wprowadzaliśmy pompy ciepła – nawet w zimnym klimacie. Ale już, polityka rządu przyspiesza zmiany. Stany Zjednoczone, które w ostatnich latach miały bardzo tani gaz, dołączyły do ​​tego pośpiechu: prezydent Joe Biden Deklarowana Pompy ciepła są „niezbędne dla obronności państwa”, a zamawiana produkcja wzrasta.

Rząd ACT zachęca do elektryfikacji budynków za pomocą pomp ciepła i jest biorąc pod uwagę prawodawstwo nakazać to w nowych osiedlach mieszkaniowych. Rząd wiktoriański niedawno uruchomił Mapa drogowa substytucji gazu i przeformułuje swoje programy zachęt w kierunku pomp ciepła. Inne stany i terytoria również dokonują przeglądu zasad.

Jak duże są oszczędności kosztów energii?

Obliczam, że pompa ciepła może zaoszczędzić 60-85% na kosztach energii w stosunku do elektrycznego nagrzewnicy lub tradycyjnej elektrycznej gorącej wody, co jest podobnym zakresem do Szacunki rządu ACT.

Porównania z gazem są trudne, ponieważ wydajność i ceny energii są bardzo zróżnicowane. Zazwyczaj jednak pompa ciepła kosztuje około połowę mniej niż ogrzewanie gazu. Jeśli zamiast eksportować nadmiar energii słonecznej na dachu, użyjesz jej do uruchomienia pompy ciepła, obliczam, że będzie ona do 90% tańsza niż gaz.

Pompy ciepła są również dobre dla klimatu. Moje obliczenia pokazują, że typowa pompa ciepła wykorzystująca przeciętną australijską energię elektryczną z sieci zmniejszy emisje o około jedną czwartą w stosunku do gazu io trzy czwarte w stosunku do wentylatora elektrycznego lub grzejnika panelowego.

Jeśli wysokowydajna pompa ciepła zastąpi nieefektywne ogrzewanie gazowe lub będzie zasilana głównie energią słoneczną, redukcje mogą być znacznie większe. Przepaść się powiększa, ponieważ bezemisyjna energia elektryczna ze źródeł odnawialnych zastępuje wytwarzanie węgla i gazu, a pompy ciepła stają się jeszcze bardziej wydajne. Dane: Mapa drogowa substytucji gazu stanu Wiktoria 2022, CC BY

Jak działają pompy ciepła?

Dostępne dziś pompy ciepła osiągają sprawność 300-600% – czyli na każdą jednostkę zużytej energii elektrycznej wytwarzają od trzech do sześciu jednostek ciepła. Pompy ciepła mogą pracować również w warunkach mrozu.

Jak to możliwe, gdy maksymalna sprawność tradycyjnych nagrzewnic elektrycznych i gazowych wynosi 100%, a zimne powietrze jest zimne?

To nie magia. Pomyśl o swojej lodówce, która jest małą pompą ciepła. Wewnątrz lodówki znajduje się zimny panel zwany parownikiem. Pochłania ciepło z ciepłego jedzenia i innych źródeł, ponieważ ciepło przepływa naturalnie z cieplejszego obiektu do chłodniejszego obiektu. Silnik elektryczny pod lodówką napędza kompresor, który koncentruje ciepło do wyższej temperatury, którą zrzuca do Twojej kuchni. Boki i tył typowej lodówki stają się wtedy ciepłe. Dzięki temu Twoja lodówka chłodzi jedzenie, jednocześnie grzejąc trochę kuchnię.

Pompa ciepła jest zgodna z prawami termodynamiki, co pozwala jej teoretycznie działać z wydajnością od 200% do ponad 1,000%. Ale im większa różnica temperatur, tym mniej wydajna pompa ciepła.

 Jeśli pompa ciepła musi pobierać ciepło z otoczenia, jak może działać w chłodne dni? Pamiętaj, że Twoja lodówka utrzymuje niską temperaturę w komorze zamrażarki, jednocześnie pompując ciepło do Twojej kuchni. W grę wchodzą prawa fizyki. To, czego doświadczamy jako zimno, jest w rzeczywistości dość gorące: to wszystko jest względne.

W przestrzeni kosmicznej panuje temperatura znana jako zero absolutne, zero stopni Kelvina lub –273°C. Czyli temperatura 0? (w której zamarza woda), a nawet zalecana temperatura zamrażarki wynosząca -18°C, jest w rzeczywistości dość wysoka w porównaniu z przestrzenią kosmiczną.

Głównym problemem pompy ciepła przy „zimnej” pogodzie jest to, że na jej wymienniku ciepła może tworzyć się lód, ponieważ para wodna w powietrzu ochładza się i kondensuje, a następnie zamarza. Ten lód blokuje przepływ powietrza, który normalnie dostarcza „gorące” powietrze do pompy ciepła. Pompy ciepła można zaprojektować tak, aby zminimalizować ten problem.

Jak wybrać odpowiednią pompę ciepła do swojego domu?

Wybór odpowiedniej pompy ciepła (powszechniej znanej jako klimatyzator z odwróconym obiegiem) może być trudny, ponieważ większość doradców jest przyzwyczajona do omawiania opcji gazowych. Zasoby takie jak twójdom.gov.au, wybór.com.pl i popularna strona na Facebooku Mój wydajny dom elektryczny może pomóc.

Wszystkie jednostki gospodarstwa domowego muszą posiadać etykiety energetyczne (patrz ocenaenergetyczna.gov.au): im więcej gwiazdek, tym lepiej. Niezależny FairAir Kalkulator internetowy pozwala oszacować zapotrzebowanie na ogrzewanie i chłodzenie domu oraz wielkość potrzebną do utrzymania komfortu.

Większe pompy ciepła są droższe, więc niepotrzebne przewymiarowanie może kosztować znacznie więcej. Również izolacja, uszczelnienie przeciągów i inne środki poprawiające efektywność budynku pozwalają na zakup mniejszej, tańszej pompy ciepła, która zużyje jeszcze mniej energii i zapewni lepszy komfort.

W przypadku korzystania z pompy ciepła bardzo ważne jest czyszczenie jej filtra co kilka miesięcy. Zablokowany filtr zmniejsza wydajność oraz wydajność ogrzewania i chłodzenia. Jeśli masz starszą pompę ciepła, która nie dostarcza już tyle ciepła (lub chłodzenia), mogła stracić trochę czynnika chłodniczego i wymagać uzupełnienia.

O autorze

Alan Gruszki, starszy specjalista branżowy, Uniwersytet RMIT

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.