Jeśli uważasz, że wiesz praktycznie wszystko o pompach ciepła, to niestety, ale obecnie duża część wiedzy na temat pomp ciepła jest nieprawdziwa. I ten artykuł ma na celu właśnie rozwianie wątpliwości dotyczących tego, co jest nie tak.
Od samego początku wynalazca pompy ciepła, Lord Kelvin, żartobliwie nazwał ją “mnożnikiem ciepła”, i czasami jeszcze dzisiaj jest to określenie używane. Jednak było to tylko żart, ponieważ Lord Kelvin był jednym z autorów pierwszej zasady termodynamiki, która stwierdza, że nic nie pochodzi z niczego i nic bez śladu nie znika, co zostało wcześniej sformułowane przez Michaiła Łomonosowa, a Lord Kelvin kontynuował te badania.
A tutaj nagle od samego Lorda Kelvina – “mnożnik ciepła”!
Oczywiście, było to jedynie żartobliwe określenie w celach komercyjnego rozwoju tego wynalazku. Ale jak nazwiesz statek, tak płynie. I ta żartobliwa nazwa wpłynęła na pompę ciepła w złym tonie. Ponieważ przez ponad sto lat ta nazwa i możliwość “mnożenia ciepła” uniemożliwiają pompie ciepła przejęcie kontroli nad jej bezpośrednimi konkurentami, tj. piecami, kotłami, a później elektrociepłowniami. Pomimo pozornie bezwarunkowej przewagi w zdolności “mnożenia ciepła”, pompa ciepła nie jest w stanie pokonać swoich konkurentów.
Spróbujmy zrozumieć, w czym tkwi problem.
Piec, kocioł i w dużej mierze elektrociepłownia – co to jest?
Prosto mówiąc, to wymiennik ciepła, który przenosi ciepło z procesu spalania paliwa do nośnika ciepła w systemie grzewczym. Ponieważ temperatura spalania paliwa jest wysoka – w drewnie do 600°C, w gazie do 1500°C, a temperatura nośnika ciepła jest stosunkowo niska – około 100°C, różnica temperatur między temperaturą spalania a temperaturą nośnika ciepła jest duża – odpowiednio 500°C i 1400°C. Przy tak dużej różnicy temperatur, wymiennik ciepła o tej samej mocy jest znacznie mniejszy niż wymiennik ciepła o małej różnicy temperatur. A mniejszy wymiennik jest łatwiejszy i tańszy w produkcji. W pompie ciepła wymienniki ciepła pracują z różnicą temperatur 10°C lub mniej, co oczywiście powoduje zwiększenie rozmiarów wymiennika ciepła o tej samej mocy. Ponadto w pompie ciepła nie ma jednego, ale dwóch wymienników ciepła o tej samej mocy, które są parownikiem i skraplaczem. Oprócz tego do pracy pompy ciepła potrzebna jest pompa z silnikiem. Dlatego koszt pompy ciepła i kotła o tej samej mocy znacznie się różni. W związku z tym, niestety, pompa ciepła jest obecnie interesująca tylko ze względu na możliwość ograniczenia kosztów paliwa dla kotła.
Ale istnieje jeszcze drugi sposób, w którym pompa ciepła jest bardziej efektywna niż piece, kotły, elektrociepłownie – wtedy, gdy istnieje potrzeba produkowania zarówno ciepła, jak i chłodu.
W lecie, gdy potrzebne jest schładzanie, oczywiście pompa ciepła jest bardziej efektywna niż piec, kocioł czy elektrociepłownia, ponieważ nie mają one możliwości produkcji chłodu i w tym celu wymagają zainstalowania klimatyzacji. A klimatyzacja to urządzenie o konstrukcji całkowicie podobnej do pompy ciepła. Dlatego dla miejsc, gdzie istnieje potrzeba zwiększonego komfortu zarówno latem, jak i zimą, opłaca się instalować pompy ciepła, co przyczyniło się do ich rozpowszechnienia.
Zaletą instalacji pompy ciepła uważa się to, że gdy sieć elektryczna nie pozwala na zainstalowanie kotła elektrycznego z powodu bardzo niskiej mocy sieci, to instalacja pompy ciepła w takim przypadku jest zdecydowaną korzyścią. Należy jednak dodać, że istnieją obliczenia, według których dla znacznego rozpowszechnienia pomp ciepła będzie potrzebne zwiększenie mocy sieci o 8 razy.
Dlatego jeśli czytasz to wcześniej niż twoi sąsiedzi i chcesz ją zainstalować, nie warto zwlekać. Ponieważ później może być już niemożliwe zainstalowanie pompy ciepła, gdy kilku sąsiadów już ją zainstaluje, będziesz mógł to zrobić dopiero po zwiększeniu mocy sieci.
Zaletą instalacji pompy ciepła jest również w przypadku braku możliwości podłączenia do sieci gazowej. Ponieważ jest to albo zbyt drogie, albo w ogóle niemożliwe ze względu na brak gazifikacji obszaru.
Kolejną zaletą instalacji pompy ciepła jest możliwość wykorzystania zbiornika akumulacyjnego do gromadzenia ciepła na potrzeby ogrzewania przy zastosowaniu taryfy elektrycznej z podziałem na strefy, przy zainstalowanym liczniku elektrycznym zonalnym.
W nocy, korzystając z niższej taryfy na prąd, ma sens zgromadzić ciepło w zbiorniku poprzez podgrzewanie wody, a następnie w ciągu dnia, gdy taryfa na prąd jest wysoka, ogrzewać pomieszczenia z tego zbiornika, wyłączając w tym czasie pompę ciepła i kocioł elektryczny.
W przypadku takich schem pracy uważa się, że pompa ciepła działa według schemy woda-woda, powietrze-woda, a nawet schemy klimatyzacji, inaczej niż systemy split, które używają schematu powietrze-powietrze. Zalety i istotne niuanse pracy tych schemat opiszę później, a teraz zaznaczę główną wadę tych wszystkich schematów, która właśnie rodzi fałszywe przekonania o “mnożniku ciepła”.
Pompę ciepła porównuje się również do “wiecznego silnika”, bo “mnoży ciepło”
Dlaczego tak się wydaje? Otóż za pomocą pompy ciepła jednego kilowata energii elektrycznej można dostarczyć do systemu grzewczego trzy kilowaty ciepła.
Dlaczego to nie jest “mnożnik ciepła” i dlaczego to nie jest “wieczny silnik“? Jednak z drugiej strony, jeśli się zastanowić, co tak naprawdę się dzieje? Co to w ogóle jest “wieczny silnik”? To ma dwa przeciwstawne pojęcia.
Po pierwsze, to, co się uważa. Po drugie, to, co jest naprawdę “wiecznym silnikiem pierwszego rodzaju”.
Wieczny silnik pierwszego rodzaju
“Wieczny silnik pierwszego rodzaju” uważa się za urządzenie, które, jak się wydaje, można uruchomić raz, a będzie działać wiecznie i przy tym wytwarzać jakąś energię, przy czym nie zużywa nic albo zużywa znacznie mniej. Więc zakręcając koło, uważa się, że może się ono obracać w nieskończoność. Ale istnieje też drugie pojęcie “wiecznego silnika”, które jest znacznie bardziej realistyczne – “wieczny silnik” to urządzenie, w którym cała energia napędu trafia do otoczenia. Jeśli zakręcisz koło, obróci się ono i zatrzyma, energia obrotu za sprawą tarcia zamieni się na ciepło, a cała ta energia trafi do otoczenia. To jest jeden z przykładów “wiecznego silnika”. Oznacza to, że koło, które obrócił człowiek, jest jednym z przykładów “wiecznego silnika”.
Teraz przejdźmy do kotła. Jeśli cała energia, którą mu dostarczają, trafia do otoczenia, co dzieje się w systemach grzewczych z kotłami i grzejnikami, to jest również “wieczny silnik”. Po prostu jest to “wieczny silnik” bez “mnożenia ciepła”. Co się dzieje w przypadku pompy ciepła, na przykład woda-woda? Cała energia, którą pompa ciepła pobiera z geotermalnego obiegu lub studni, razem z energią jej napędu, trafia do otoczenia. Innymi słowy, jeśli spojrzeć na skutki cieplne dla otoczenia, schemat pracy pompy ciepła woda-woda nie różni się niczym od efektów pracy zwykłego kotła. Różnica polega tylko na tym, że w kotle do otoczenia trafia energia paliwa. W przypadku pompy ciepła woda-woda do otoczenia trafia ciepło z przyspieszonego ochładzania rdzenia ziemi, a także cała energia napędu tej pompy ciepła. Natomiast w przypadku schematów powietrze-woda, energia otaczającego powietrza najpierw jest usuwana z otaczającego powietrza, a następnie, z utratami cieplnymi, wraca do niego. W ten sposób ta energia jest wykorzystywana po raz drugi i nie trafia do otoczenia.
Ale ponieważ w każdym z tych przypadków cała energia napędu trafia do otoczenia, to sukces tych przypadków jest klasycznym przykładem “wiecznego silnika”. Zrozumienie tego pozwala firmie Negativ przekształcać pompę ciepła z “wiecznego silnika”, którym zazwyczaj wszyscy ją opisują, wreszcie w pompę ciepła.
Co dokładnie zmieniamy?
Zabezpieczamy pracę systemu z pompą ciepła tak, że ani energia używana przez pompę ciepła, ani energia jej napędu nie trafiają do otoczenia. Taki sposób pracy pompy ciepła stanowi główną przewagę nad systemami opalanymi piecami, kotłami i elektrociepłowniami. Dlatego ten sposób pracy nie prowadzi do skutków takich jak globalne ocieplenie, topnienie lodowców i wielu innych zmian klimatycznych, takich jak ekspansja pustyń i wiele innych.
Naprawdę byłoby dziwne, gdyby taki sposób wykorzystania pomp ciepła nie zainteresował Państwa nie zwrócić się do nas z chęcią uzyskania tego, co powinien mieć prawdziwy inwestor budowlany.
