Термопомпите: ще спечелят ли битката за доверието ни

По аналогия с “безпокойството относно пробега” при собствениците на електромобили сега производителите на термопомпи заговориха за “температурна тревожност” у клиентите, които се боят, че само с термопомпа няма да могат да отопляват дома си в най-студената част от зимата (снимка: CC0 Public Domain)

Термопомпите постепенно стават популярни, защото могат както да отопляват, така и да охлаждат домовете и офисите, освен това го правят евтино: с малко енергия дават много топлина. Добре дошли са като всичко, което пести пари. За съжаление те имат едно слабо място, което пречи на масовото им навлизане – не работят много добре при много ниски температури. Но може би това ще се промени?

Термопомпите имат явната амбиция да заемат челната позиция измежду всички всички средства за отопление на обитаемите ни пространства. Не случайно точно този клас техника се представи с редица нови модели по време на голямото изложение за потребителска електроника CES през януари тази година.

Желанието на производителите на термопомпи е техните уреди да направят ненужни всички видове радиатори, печки, котли и други отоплителни тела в жилищните и бизнес-сградите. Подобна промяна има смисъл от гледна точка на семейния бюджет, намалявайки сметките за отопление. Има смисъл и от гледна точка на екологията, защото, ако електричеството за термопомпата идва от чист, възобновяем източник като слънчева или вятърна енергия, то тя елиминира изкопаемите горива от енергийното уравнение.

Технологията обаче има проблем: тя става доста неефективна при много ниски външни температури. Това е добре известно и отблъсква мнозина потребители.

Защо студът пречи на работата им?

Термопомпите работят с различни източници: въздух, вода, земя. Всички машини обаче използват един и същи принцип на работа. За да топлят вътре, те улавят топлинна енергия от пространство отвън – външния въздух, река, земята. След това „пренасят“ енергията в дома.

Това става с помощта на течност, която циркулира във вътрешно и във външно тяло, за да поема енергията от външното пространство и после да я освобождава вътре в дома. Наречена е хладилен агент. Чрез компресиране на хладилния агент термопомпата е в състояние да повиши температурата на течността и след това да „инжектира“ тази топлина в обитаемото пространство.

През лятото, обратно, термопомпата пренася топлина от вътрешността на сградата и я „изхвърля“ навън.

Термопомпите земя-въздух и вода-въздух взимат „външната“ топлина от земята или от вода. Този род системи се проектират преди построяването на сградата, защото изграждането на системата изисква предварителни сондажи. По тази причина за вече съществуващи сгради климатизацията чрез термопомпа разчита на третия модел – въздух-въздух, т.е. този, който черпи топлина от външния въздух.

Термопомпите с въздушен източник работят дори когато е студено – стига температурите да са над абсолютната нула, във въздуха има енергия, която може да бъде уловена. На практика обаче термпопмпите стават много неефективни при температури от порядъка на -15°C или -20°C. Проблемът? Той е същият като този, което всеки, преживял една сурова зима, би могъл да опише: ледът сковава всичко.

Докато термопомпата придвижва хладилния агент през спирални тръбички във външното тяло, за да улови енергия от външния въздух, тези тръби се охлаждат значително. Водата от околния въздух започва да кондензира по тях. Тя полепва, замръзва и се натрупва, обледявайки спиралите. А ледът пречи на хладилния агент да абсорбира енергия от външня въздух.

Разбира се, термопомпите са оборудвани с технология за саморазмразяване. Когато се натрупа много лед, те се включват в режим на размразяване, което обикновено означава, че електроенергията за работата на термопомпата се изразходва в опити да затопли външните си спирали, вместо да топли интериора.

В определен момент, когато е твърде студено, това се превръща в постоянна битка – термопомпата се мъчи да се саморазмразява през повечето време и не топли обитаемото пространство.

Температурна тревожност

Мнозина собственици на жилища отхвърлят идеята да се отопляват с термопомпа именно поради описания сценарий. Отскоро индустрията нарича това „температурна тревожност“ по аналогия с безпокойството относно пробега при електромобилите.

Нови хладилни агенти на сцената

На фона на проблема със студа в последно време на сцената изгряват нови звезди на термопомпената технология, които обещават справяне с ниските температури. Най-често голямата промяна в тях е появата на нов вид хладиелн агент. С него термопомпите вече са в състояние да доставят много по-високи температури, понякога над 70°C.

Водещата нова звезда е хладилният агент R290 – или добре познатият пропан. Друг нов вид охлаждаща течност е… въглеродният диоксид.

R290 е по-щадящ за околната среда от по-старите хладилни агенти. Затова потенциалните течове не са толкова вредни по отношение на изменението на климата. Плюс това той е с до 34% по-ефективен. Би трябвало да може да помогне термопомпите да доставят по-високи температури в сградите, без да се налагат сериозни загуби на ефективност.

Някои от производителите, предлагащи термопомпи, базирани на R290, вече са вписали в спецификациите, че тези устройства са способни да загрява вода до цели 80°C.

Доколкото изобщо са провеждани сравнения, има данни, че, средно за една година, термопомпите с R290 се представят значително по-добре от тези с добре познатия R410A – хладилен агент, който сега постепенно вече се извежда от употреба.

С новия хладилен агент новото поколение термопомпи успяват трайно да постигнат коефициент на ефективност (COP) от около 3. Коефициентът отразява количеството топлинна енергия, произведена от машината, спрямо количеството консумирана електроенергия. За да бъдат термопомпите ефективни, желателно е техният COP да е около 3 или по-висок.

Разбира се, не всичко е идеално. Има известни ограничения при устройствата, базирани на R290. Най-вече – те не бива да бъдат разположени близо до тухлени стени или прозорци на нивото на земята, за да се елиминира рискът от попадане на хладилен агент, който е лесно запалим, в описаните зони.

Без изолация няма да стане

Въпреки напредъка в развитието на термопомпените технологии, специалистите признават, че добрият температурен комфорт ще стане факт с малко външна помощ. За да има добра ефективност, да не се „мъчи“ термопомпата със зимните обледявания и да ни е комфортно топло, важна остава…. топлоизолацията на сградите.

Отопляването и охлаждането с енергийно ефективната технология на термопомпата може да бъде наистина много евтино, ако сградата е добре изолирана. Тогава топлинната енергия, „събрана“ отвън и подадена вътре, няма да се губи лесно, ще се задържа повече. Топлинният комфорт ще е много по-добър, а сметките – по-ниски.