Warmtepompen: we warmen ons in de kou
Wat zijn de redenen die ons ervan weerhouden om restwarmte te gebruiken om huizen te verwarmen? Aan de hand van het voorbeeld van warmtepompen, die wijdverbreid zijn in de wereld, worden de moeilijkheden bij de implementatie ervan in de GOS-landen overwogen.
Om ervoor te zorgen dat warmtepompen bestaan en effectief werken, hoeft u niet ver te gaan. Het is voldoende om de keuken te bezoeken en naar de koelkast te kijken. Binnen heersen temperaturen onder het vriespunt en een hete warmtewisselingsgrill aan de achterkant signaleert de succesvolle onttrekking van warmte aan uw producten.
Warmtepompen worden vaak omgekeerde koelkasten genoemd. Deze analogie is niet helemaal juist. De fysieke werkingsprincipes van een koelkast en een warmtepomp zijn identiek, ze verschillen alleen qua ontwerp en doel: de koelkast haalt warmte uit een gesloten volume en "werpt" deze in de omgeving. Integendeel, de warmtepomp onttrekt warmte op lage temperatuur aan de buitenkant, open omgeving, en geeft deze uiteindelijk af aan het gesloten volume van de kamer.
De werkingsprincipes van warmtemotoren werden al in de eerste helft van de 19e eeuw onderbouwd, maar koelkasten hadden meer geluk: de noodzaak om voedsel op te slaan bleek een urgenter probleem te zijn dan het verwarmen van huizen, vooral omdat er geen problemen waren met brandstof in die tijd voor verwarming.
De belangstelling voor warmtepompen ontstond voor het eerst in het naoorlogse Europa, toen de ruïne en het gebrek aan eerste levensbehoeften de zoektocht naar niet-standaard manieren van verwarmen van woningen dwongen. Maar de krachtigste aanzet voor de verbetering van warmtepompen was de energiecrisis van de jaren zeventig. Door de sterke stijging van de prijs van energiebronnen is het economisch rendabel geworden om lage temperatuur warmtedragers te gebruiken: water in reservoirs, aardwarmte, warm afvalwater van steden.
De industrie had toen al betrouwbare en milieuvriendelijke systemen ontwikkeld en geproduceerd voor diverse toepassingen: van laag vermogen voor individuele huisjes tot krachtige verwarmingssystemen voor gebouwencomplexen.
Er zijn nu warmtepompen op de markt die werken met een grote verscheidenheid aan media (lucht, water, bodem) met geautomatiseerde pompbesturings- en beheersystemen. Maar de modernste technologie zal niet het gewenste resultaat geven als er fouten worden gemaakt bij het kiezen van het vermogen van de warmtepomp of bij het installeren van het verwarmingssysteem.
Om dit te doen, is het noodzakelijk om u te oriënteren op een aantal belangrijke kenmerken die bepalend zijn voor de efficiënte werking van een warmtepomp. De belangrijkste daarvan is de "verwarmingscoëfficiënt", d.w.z. de verhouding tussen de hoeveelheid opgewekte thermische energie en de verbruikte elektrische energie. Voor moderne systemen varieert dit van 3,5 tot 4.
En hier beginnen de nuances.De fabrikant geeft deze waarde aan voor de meest gunstige bedrijfsmodus van de warmtepomp, d.w.z. voor een minimaal temperatuurverschil tussen het externe verwarmingsmedium en het verwarmingscircuit. Bijvoorbeeld bij een buitentemperatuur van 10 graden Celsius (bodem op 150 m. diepte) en een temperatuur van het verwarmingscircuit van 40 graden (warme vloer), zal de coëfficiënt echt ongeveer 4 zijn. Maar al bij 60 graden is het zakt naar 2, en bij 80 graden is het gelijk aan 1. V In dit geval is het gemakkelijker en goedkoper om conventionele elektrische kachels of boilers te gebruiken.
Het tweede grote probleem is de berekening van de collector (warmteafvoercircuit) van de warmtepomp.Afhankelijk van de samenstelling van de bodem varieert de warmteafvoer van 10 W/m voor zandleidingen tot 35 W/m voor natte kleigronden. Dit is bij horizontale plaatsing van de collector. Voor een verticaal reservoir is het noodzakelijk om de geologische samenstelling van de lagen te kennen, aangezien het nodig is om ofwel een diepe (meer dan 100 m) put te boren, ofwel een systeem van putten van tientallen meters diep.
Vandaar de conclusie: het is simpelweg onmogelijk om zonder de deelname van een gespecialiseerde organisatie of bedrijf te doen die een studie zal uitvoeren, een project zal uitvoeren en de samenstelling van het verwarmingssysteem zal bepalen. Bij een horizontale collector hoeft u niet te boren, maar voor het leggen van honderden meters leidingen moeten evenveel sleuven worden gegraven tot wel 2,5 meter diep, zodat uw goed onderhouden gebied er na de klus uitziet als een bomlocatie.
Voor de installatie van een verticale tank moet worden geboord tot een diepte van meer dan 10 meter, en dit gaat, naast onderzoeks- en ontwerpwerk, gepaard met het verkrijgen van vergunningen van verschillende organisaties.Tegenwoordig is de ondergrond van de aarde eigendom van de staat en kan deze, in het aangezicht van ambtenaren, een groter obstakel worden dan de prijzen voor apparatuur en werken aan de introductie van warmtepompen.
Tot slot een schatting van de kosten van de warmtepomp met werking. Voor een villa met een verwarmingsoppervlak van 200 m2 is een warmtepomp nodig met een capaciteit van ongeveer 18 kWh aan warmte-energie. De collectorleidingen zullen ongeveer 400 meter lang zijn met een optimistisch warmteafvoervermogen van 50 W/m. Apparatuur met een dergelijke capaciteit van toonaangevende Duitse bedrijven kost ongeveer 6.000-7.000 euro, afhankelijk van de configuratie. Boor- of graafwerken - binnen 3000 euro. Voeg het project en de goedkeuringen toe en u krijgt het bedrag van 10.000,- Dit is een criterium om te beoordelen of het voor een gewone bewoner de moeite waard is om vandaag een warmtepomp te installeren en wanneer het zich zal terugbetalen.
Voor organisaties en ondernemingen die een nieuw pand bouwen, is het nu mogelijk om te voorzien van verwarming met warmtepompen. Dergelijke kosten kunnen, tegen de achtergrond van een continue stijging van de energietarieven, in 3-5 jaar worden terugverdiend. Maar voor de bevolking waarvoor de staat voorkeurstarieven of gesubsidieerde energiekosten heeft vastgesteld, zal het gebruik van warmtepompen lange tijd onrendabel zijn.