Која је разлика између топлотних пумпи и геотермалних топлотних пумпи?
У данашњој ери тежње ефикасном и еколошки прихватљивом коришћењу енергије, топлотне пумпе и геотермалне топлотне пумпе, као два важна уређаја за грејање и хлађење, постепено улазе у видокруг људи. Оне се значајно разликују у погледу принципа рада, извора енергије, ефикасности и трошкова инсталације. Разумевање ових разлика може помоћи корисницима да изаберу најприкладнију опрему у складу са својим потребама и стварним ситуацијама.
Принципи рада: Различити путеви преноса топлоте
Топлотна пумпа је, у суштини, уређај који користи енергију и може да извлачи топлоту из објеката ниске температуре и преноси је на оне високе температуре. Њен принцип рада се заснива на концепту водене пумпеееее. Баш као што водена пумпа шаље воду са нижег на виши ниво, топлотна пумпа постиже обрнути ток топлоте из подручја ниске температуре у подручје високе температуре трошећи одређену количину спољашње енергије. Узимајући за пример уобичајену компресиону топлотну пумпу, она се углавном састоји од четири основне компоненте: компресора, кондензатора, компоненте за пригушивање и испаривача. Током рада, испаривач апсорбује топлоту из извора топлоте ниске температуре (као што је спољашњи ваздух), узрокујући да радни медијум ниске температуре и ниског притиска испари у пару; пара се усисава и компресује компресором да би постала пара високе температуре и високог притиска; пара високе температуре и високог притиска ослобађа топлоту објекту високе температуре (као што је ваздух у затвореном простору) у кондензатору и кондензује се у течност; Течност се декомпресује кроз компоненту за пригушивање, а затим се враћа у испаривач да би се завршио циклус. Овај циклус се понавља како би се постигао континуирани пренос топлоте.
Геотермалне топлотне пумпе, познате и као геотермалне топлотне пумпе (GHSP), такође се заснивају на основном принципу топлотних пумпи, али користе плитке геотермалне ресурсе на површини Земље као изворе хладноће и топлоте. Њихов процес рада је сличан процесу обичних топлотних пумпи, али извор топлоте долази из земље. Када се геотермална топлотна пумпа користи за грејање, подземни измењивач топлоте апсорбује топлоту из нискотемпературних извора топлоте као што су земљиште, подземне или површинске воде, преноси је до јединице топлотне пумпе кроз циркулишући радни медијум, а затим јединица топлотне пумпе подиже температуру топлоте и испоручује је унутра да би се постигло грејање. У режиму хлађења, процес је обрнут, и топлота у затвореном простору се преноси под земљу.
Извори енергије: Избор између ваздуха и Земље
Топлотне пумпе имају различите изворе енергије. Међу њима, уобичајена топлотна пумпа ваздух-вода добија топлоту из околног ваздуха. Ваздух, као извор топлоте, је широко распрострањен и неисцрпан. Све док има ваздуха, топлотна пумпа ваздух-вода може да игра своју улогу. Међутим, на температуру ваздуха у великој мери утичу годишња доба, дан и ноћ, и временске промене. Током хладних зима, температура ваздуха је ниска, што повећава потешкоће топлотној пумпи да добије топлоту из ваздуха, а ефикасност грејања може да се смањи.
Геотермалне топлотне пумпе фокусирају се на коришћење плитких геотермалних ресурса на површини Земље. Плитко земљиште, подземне воде и површинске воде Земље складиште велику количину соларне и геотермалне енергије, а њихове температуре су релативно стабилне. На пример, зими је температура под земљом обично виша од температуре спољашњег ваздуха, што омогућава геотермалним топлотним пумпама да ефикасније добијају топлоту из подземља за грејање; лети је температура под земљом нижа од температуре спољашњег ваздуха, што се може користити као извор хладноће за хлађење. Овај стабилан извор топлоте пружа добре услове рада за геотермалне топлотне пумпе, чинећи да их не ометају драстичне промене температуре спољашњег ваздуха.
Поређење ефикасности: Геотермалне топлотне пумпе имају предност
Ефикасност топлотних пумпи мери се индикаторима као што су коефицијент перформанси (COP) и сезонски фактор перформанси (SPF). Коефицијент перформанси (COP) представља количину произведене топлоте по јединици електричне енергије. Што је вредност већа, то више топлоте топлотна пумпа генерише у односу на јединичну потрошњу енергије, и већа је ефикасност. Генерално говорећи, ефикасност топлотних пумпи ваздух-вода је обично између 200% и 400%, што значи да се за сваки потрошени kWh електричне енергије може генерисати 2 - 4 kWh топлотне снаге. На њену ефикасност утичу многи фактори као што су спољашња температура, разлика између унутрашње и спољашње температуре и перформансе саме топлотне пумпе. У изузетно хладном времену, да би добиле довољно топлоте из ваздуха ниске температуре, топлотне пумпе ваздух-вода могу морати да потроше више електричне енергије за одржавање рада, што резултира смањењем вредности COP-а.
Геотермалне топлотне пумпе показују одличније резултате у погледу ефикасности јер користе релативно стабилне подземне изворе топлоте. Енергетска ефикасност геотермалних топлотних пумпи може достићи 300% - 600%, што може смањити потрошњу енергије за око 25% до 50% у поређењу са топлотним пумпама ваздух-вод. У хладним зимским ноћима, када температура ваздуха у земљи може пасти на изузетно низак ниво, температура под земљом и даље може остати у релативно стабилном опсегу, омогућавајући геотермалним топлотним пумпама да раде континуирано и ефикасно и стабилно обезбеђују топлоту у затвореном простору. Што се тиче просечне вредности COP-а израчунате током целе грејне сезоне (тј. сезонског фактора перформанси SPF), геотермалне топлотне пумпе такође имају висок опсег, што додатно доказује њихову високу ефикасност у дугорочном раду.
Трошкови инсталације: Разлике у почетним инвестицијама
Што се тиче трошкова инсталације, постоји значајна разлика између топлотних пумпи и геотермалних топлотних пумпи. Узимајући за пример уобичајену топлотну пумпу ваздух-вода, њена инсталација је релативно једноставна и не захтева сложене подземне инжењерске радове. Генерално, трошкови инсталације обичне кућне топлотне пумпе ваздух-вода су између 3.800 и 8.200 јуана (око 27.000 до 58.000 јуана). Ово укључује трошкове куповине опреме и основне трошкове рада за инсталацију. Топлотне пумпе ваздух-вода заузимају малу површину и имају мале захтеве за простором за инсталацију. Већина породичних балкона, кровова или дворишта може да испуни услове инсталације.
Трошкови инсталације геотермалних топлотних пумпи су релативно високи. Пошто морају да користе подземне изворе топлоте, неопходно је изградити подземни систем за размену топлоте. Ако се усвоји вертикални метод полагања цеви, потребно је бушити рупе под земљом, дубине обично између 60 и 150 метара. Број бушених рупа зависи од потреба зграде за грејањем и хлађењем и услова на локацији. Поред тога, потребно је инсталирати и циркулационе пумпе за воду, контролне системе и другу опрему. Ови фактори доводе до значајног повећања трошкова инсталације геотермалних топлотних пумпи, са просечним трошковима инсталације између 15.000 и 35.000 јуана (око 106.000 до 247.000 јуана). Поред почетних трошкова инсталације, трошкови одржавања геотермалних топлотних пумпи током рада су релативно ниски јер је век трајања подземног система за размену топлоте дуг, до 40 до 60 година, а век трајања унутрашње опреме је такође око 20 до 25 година; док је укупни век трајања топлотних пумпи ваздух-вода генерално 10 до 15 година, што је релативно кратко. У каснијем периоду може бити потребна чешћа замена опреме, што повећава дугорочне трошкове коришћења.
Применљиви сценарији: Избор на основу локалних услова
Топлотне пумпе, посебно топлотне пумпе ваздух-вода, имају широку примену. Због једноставне инсталације и ниских захтева за локацију, погодне су за различите типове зграда. Било да је у питању стамбена зграда, стамбена заједница у граду или самоизграђена кућа на селу, све док постоји одговарајући простор за спољашњу инсталацију, могу се лако инсталирати и користити. У неким подручјима са благом климом, топлотне пумпе ваздух-вода могу у потпуности искористити своје предности високе ефикасности и уштеде енергије, пружајући корисницима удобне услуге грејања и хлађења. Међутим, у хладним подручјима, када је спољашња температура прениска, ефекат грејања топлотних пумпи ваздух-вода може бити погођен, па може бити потребна помоћна опрема за грејање како би се задовољиле потребе за грејањем у затвореном простору.
Геотермалне топлотне пумпе су погодније за кориснике који имају одређене услове на локацији и високе захтеве за енергетском ефикасношћу. На пример, породичне виле или куће са великим баштама имају довољно простора за изградњу подземних система за размену топлоте. У неким подручјима са строгим захтевима заштите животне средине и тежњом ка ефикасном коришћењу енергије, влада ће такође увести релевантне политике за подстицање употребе геотермалних топлотних пумпи и обезбедити одређене финансијске субвенције. Поред тога, за неке велике комерцијалне зграде или јавне објекте, као што су хотели, болнице и школе, због њихових великих потреба за грејањем и хлађењем и дугог времена рада, високо ефикасне и енергетски штедљиве карактеристике геотермалних топлотних пумпи могу уштедети много трошкова енергије у дугорочном раду, што има високу економску исплативост. Међутим, ако је градилиште мало и не може се изводити велика подземна градња или су подземни геолошки услови сложени и нису погодни за бушење и полагање цеви, примена геотермалних топлотних пумпи биће ограничена.
Укратко, постоје очигледне разлике између топлотних пумпи и геотермалних топлотних пумпи у многим аспектима. Приликом избора, корисници треба свеобухватно да размотре своје потребе, услове на локацији, буџет, као и локалну климу и политику, да одмере предности и мане и донесу најприкладнију одлуку за себе. Без обзира да ли бирају топлотну пумпу или геотермалну топлотну пумпу, то може допринети постизању уштеде енергије и смањењу емисија и стварању удобног животног и радног окружења.