Γιατί γίνονται must οι αντλίες θερμότητας (RMI)

Οικονομικά αποδοτική και φιλική προς το κλίμα λύση οι αντλίες θερμότητας σε περιόδους ακραίου καύσωνα και ψυχρού χειμώνα, σύμφωνα με έκθεση της RMI.

Μπορεί το καλοκαίρι στο βόρειο ημισφαίριο να μετρά μόλις λίγες εβδομάδες, αλλά τα ρεκόρ θερμοκρασίας σπάνε το ένα μετά το άλλο, καθώς τα κύματα καύσωνα σαρώνουν εδώ και καιρό περιοχές από τη Σκανδιναβία μέχρι την Ιαπωνία και τις Ηνωμένες Πολιτείες.

Καθώς η ψύξη καθίσταται όλο και περισσότερο αναγκαία σε όλο τον κόσμο λόγω της κλιματικής αλλαγής, εκτιμάται ότι τις επόμενες δεκαετίες θα εγκατασταθούν περίπου 3,3 δισεκατομμύρια μονάδες κλιματισμού.

Ωστόσο, για εκατομμύρια νοικοκυριά και επιχειρήσεις που χρειάζονται ψύξη το καλοκαίρι και θέρμανση το χειμώνα, μια αντλία θερμότητας μπορεί να καλύψει και τις δύο ανάγκες υπεραποδοτικά ως μηχανή διπλής χρήσης για άνεση.

Αυτές οι αθόρυβες και ισχυρές αμιγώς ηλεκτρικές συσκευές βρίσκονται όλο περισσότερο στην επικαιρότητα τον τελευταίο καιρό, ιδιαίτερα από τη στιγμή που ο πρόεδρος των ΗΠΑ Joe Biden επικαλέστηκε τον νόμο περί αμυντικής παραγωγής για να επιταχύνει την αμερικανική κατασκευή αντλιών θερμότητας και άλλων τεχνολογιών καθαρής ενέργειας για την ενίσχυση της ενεργειακής ασφάλειας, την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής και τη δημιουργία θέσεων εργασίας.

Σε αυτό το άρθρο, θα γίνει μια πρώτη προσπάθεια να προσεγγιστούν μερικοί από τους πιο συνηθισμένους τύπους αντλιών θερμότητας και να εξηγηθεί ο τρόπος λειτουργίας τους.

Άνεση όλο το χρόνο

Οι αντλίες θερμότητας διαφέρουν από τις παραδοσιακές συσκευές HVAC βασικά για δύο σημαντικούς λόγους.

Πρώτον, πολλές αντλίες θερμότητας μπορούν να λειτουργούν τόσο σε λειτουργία θέρμανσης όσο και σε λειτουργία ψύξης - καλύπτοντας παράλληλα το ρόλο τόσο ενός κλιματιστικού όσο και ενός κλιβάνου.

Και δεύτερον, μια αντλία θερμότητας που λειτουργεί σε mode θέρμανσης έχει ένα κρίσιμο πλεονέκτημα εξοικονόμησης ενέργειας σε σχέση με έναν παραδοσιακό φούρνο αερίου ή ηλεκτρικού ρεύματος: η αντλία θερμότητας απλώς μεταφέρει θερμότητα αντί να τη δημιουργεί μέσω της καύσης ορυκτών καυσίμων ή της ηλεκτρικής αντίστασης.

Αυτή η βασική διαφοροποίηση επιτρέπει στις αντλίες θερμότητας να επιτυγχάνουν πολύ μεγαλύτερα επίπεδα απόδοσης.

Η λειτουργία τους

Οι βασικές αρχές μιας αντλίας θερμότητας είναι παρόμοιες με εκείνες ενός οικιακού ψυγείου, καθώς και οι δύο τεχνολογίες χρησιμοποιούν ένα ψυκτικό μέσο για να μεταφέρουν θερμότητα από τη μία πλευρά του συστήματος στην άλλη. Όταν μια τυπική οικιακή αντλία θερμότητας λειτουργεί σε λειτουργία ψύξης ένα ψυκτικό μέσο χαμηλής πίεσης και θερμοκρασίας απορροφά θερμότητα από τον αέρα του εσωτερικού χώρου, η οποία απελευθερώνεται έξω όταν το ψυκτικό μέσο συμπιέζεται και διέρχεται από έναν εξωτερικό εναλλάκτη θερμότητας. (Αυτή η μεταφορά θερμότητας είναι ο λόγος για τον οποίο το ψυγείο απελευθερώνει λίγο ζεστό αέρα στην κουζίνα σας καθώς ψύχει τα τρόφιμα).

Στη λειτουργία θέρμανσης, η ροή του ψυκτικού μέσου αντιστρέφεται. Έτσι λοιπόν το ψυκτικό απορροφά θερμότητα από τον εξωτερικό χώρο και εξατμίζεται στο εσωτερικό του σφραγισμένου συστήματος. Το βασικό είναι ότι τα ψυκτικά μέσα που χρησιμοποιούνται στις αντλίες θερμότητας έχουν πολύ χαμηλά σημεία βρασμού και μπορούν να απορροφήσουν αποτελεσματικά θερμότητα ακόμη και σε συνθήκες πολύ κρύου χειμωνιάτικου αέρα.

Αυτή η θερμότητα μπορεί στη συνέχεια να μεταφερθεί στο εσωτερικό περιβάλλον με τη συμπίεση των ατμών και τη διοχέτευσή τους μέσω ενός εσωτερικού πηνίου, όπου απελευθερώνουν μέρος της θερμότητάς τους.

Επειδή μια αντλία θερμότητας απλώς μεταφέρει θερμότητα αντί να παράγει θερμότητα, μπορεί να παράγει πάνω από τέσσερις φορές περισσότερη θερμική ενέργεια (σε kWh) από όση καταναλώνει σε ηλεκτρική ενέργεια, με αποτέλεσμα χαμηλότερη χρήση ενέργειας και λειτουργικό κόστος από ό,τι οι ηλεκτρικές θερμάστρες αντίστασης.

Οι αντλίες θερμότητας υπερτερούν επίσης κατά πολύ έναντι των κλιβάνων αερίου. Είναι σημαντικό ότι οι αντλίες θερμότητας βοηθούν τους ιδιοκτήτες σπιτιών και κτιρίων να αποφεύγουν την καύση αερίου σε εσωτερικούς χώρους, εκμηδενίζοντας τις πιθανότητες δηλητηρίασης από μονοξείδιο του άνθρακα ή επικίνδυνες διαρροές και εκρήξεις αερίου.

Και η εξάλειψη της καύσης ορυκτών καυσίμων έχει επίσης τεράστια οφέλη για την ποιότητα του εξωτερικού αέρα και την υγεία. Σύμφωνα με μελέτη της Σχολής Δημόσιας Υγείας T.H. Chan του Χάρβαρντ, η ατμοσφαιρική ρύπανση από ορυκτά καύσιμα ευθύνεται για έναν στους πέντε θανάτους παγκοσμίως.

Τύποι αντλιών θερμότητας

Οι αντλίες θερμότητας με πηγή αέρα μεταφέρουν θερμότητα από τον εσωτερικό αέρα στον εξωτερικό αέρα ή αντίστροφα.

Οι αντλίες θερμότητας με πηγή το έδαφος λειτουργούν παρόμοια, με τη βασική διαφορά ότι τα συστήματα χρησιμοποιούν το έδαφος, το οποίο είναι σχετικά σταθερό σε θερμοκρασία, ως εξωτερικό μέσο για την ανταλλαγή θερμότητας - γεγονός που τις καθιστά εξαιρετική λύση για πολύ ψυχρά κλίματα.

Από εκεί και πέρα, οι αντλίες θερμότητας μπορούν να λειτουργούν με αεραγωγούς ή χωρίς αεραγωγούς.

Εκτός από τις αντλίες θερμότητας για τη θέρμανση και την ψύξη του εσωτερικού αέρα, διατίθενται και άλλες κοινές οικιακές συσκευές, όπως θερμοσίφωνες και στεγνωτήρια υψηλής απόδοσης, που χρησιμοποιούν την τεχνολογία αντλιών θερμότητας.

Συλλέγοντας θερμική ενέργεια από τον περιβάλλοντα αέρα, όπως σε ένα μονωμένο γκαράζ ή βοηθητικό χώρο, οι κορυφαίοι θερμοσίφωνες με αντλία θερμότητας στις Ηνωμένες Πολιτείες διαθέτουν τετραπλάσια απόδοση από έναν συμβατικό θερμοσίφωνα.

Είναι οι αντλίες θερμότητας για όλους;

Οι αντλίες θερμότητας είναι εδώ και καιρό δημοφιλείς στα ήπια κλίματα, αλλά συχνά απορρίπτονται ως ακατάλληλες για τους κρύους χειμώνες.

Ωστόσο, οι τεχνολογικές εξελίξεις των τελευταίων ετών έχουν καταστήσει τις αντλίες θερμότητας για ψυχρά κλίματα μια πρακτική λύση ακόμη και σε συνθήκες υπό το μηδέν.

Οι αντλίες θερμότητας κατέχουν πλέον εξέχουσα θέση στα σχέδια δράσης για το κλίμα κυριολεκτικά παντού.

Μια πρόσφατη ανάλυση της RMI για το κλίμα δείχνει ότι οι αντλίες θερμότητας μπορούν να εξοικονομήσουν εκατοντάδες δολάρια ετησίως σε σχέση με τους ηλεκτρικούς κλιβάνους ή τους κλιβάνους προπανίου.

Και δεν είναι μόνο οι Ηνωμένες Πολιτείες: ψυχρές χώρες όπως η Νορβηγία έχουν μερικά από τα υψηλότερα ποσοστά υιοθέτησης αντλιών θερμότητας στην Ευρώπη.

Τι γίνεται με το κόστος

Παρά το γεγονός ότι οι αντλίες θερμότητας είναι πιο αποδοτικές στη λειτουργία, το αρχικό τους κόστος αποτέλεσε επίμονο εμπόδιο για την ευρύτερη υιοθέτηση.

Σήμερα ωστόσο, οι αντλίες θερμότητας αποτελούν μια κορυφαία λύση εξοικονόμησης χρημάτων για τους ιδιοκτήτες σπιτιού που επιθυμούν να προσθέσουν ή να αναβαθμίσουν ταυτόχρονα συστήματα κλιματισμού και θέρμανσης.

Η μετάβαση σε αντλία θερμότητας είναι μια νίκη σήμερα για την εξοικονόμηση ενέργειας των νοικοκυριών, την ανθρώπινη υγεία και άνεση και το κλίμα, και τα οφέλη αυτά θα αυξηθούν μόνο καθώς το ηλεκτρικό δίκτυο γίνεται πιο πράσινο και περισσότερος κόσμος απαιτεί καθαρές λύσεις θέρμανσης και ψύξης.

www.worldenergynews.gr