ヒートポンプ：寒い中でも体を温めます
住宅の暖房に廃熱を利用できない理由は何でしょうか?世界中で普及しているヒートポンプを例に、CIS諸国における導入の難しさを考えます。
ヒートポンプが存在し、効果的に機能していることを確認するために、遠くまで行く必要はありません。キッチンに行って冷蔵庫を見るだけで十分です。内部は氷点下の温度に支配されており、背面の熱い熱交換グリルが製品からの熱の抽出に成功したことを示します。
ヒートポンプは、しばしば逆冷凍機と呼ばれます。このたとえは完全に正確ではありません。冷蔵庫とヒートポンプの物理的な動作原理は同一であり、設計と目的のみが異なります。つまり、冷蔵庫は閉じた空間から熱を抽出し、それを環境に「放出」します。逆に、ヒートポンプは外部の開放環境から低温の熱を抽出し、最終的には部屋の閉じた空間に熱を与えます。
熱機関の動作原理は 19 世紀前半にすでに実証されていましたが、冷蔵庫はさらに幸運でした。特に燃料に問題がなかったため、食料を保管する必要性が住宅の暖房よりも差し迫った問題であることが判明しました。当時は暖房用でした。
戦後のヨーロッパで初めて、ヒートポンプへの関心が高まりました。このとき、廃墟と生活必需品の欠如により、家庭を暖房する非標準的な方法の模索が余儀なくされました。しかし、ヒートポンプの改良の最も強力な推進力となったのは、1970 年代のエネルギー危機でした。エネルギー資源の価格の急激な高騰により、貯水池の水、地熱、都市からの温排水など、低温の熱媒体を利用することが経済的に有利になりました。
その時までに、業界はすでに、個々のコテージ用の低電力から複合施設用の強力な暖房システムまで、さまざまな用途向けに信頼性が高く環境に優しいシステムを開発、製造していました。
自動化されたポンプ制御および管理システムを備え、さまざまな媒体 (空気、水、土壌) で動作するヒート ポンプが現在市場で入手可能です。しかし、ヒートポンプの出力の選択や暖房システムの設置時に間違いがあった場合、最新のテクノロジーでは望ましい結果が得られません。
これを行うには、ヒートポンプの効率的な動作を決定するいくつかの重要な特性を理解する必要があります。それらの中で最も重要なのは「発熱係数」です。消費された電気エネルギーに対する生成された熱エネルギーの量の比率。最新のシステムの場合、その範囲は 3.5 ～ 4 です。
そしてここからニュアンスが始まります。メーカーは、ヒートポンプの最も有利な動作モード、つまり、この値を示します。外部熱媒体と加熱回路の間の最小温度差。たとえば、外部温度が摂氏 10 度 (土壌の深さ 150 m) で、暖房回路の温度が 40 度 (暖かい床) の場合、係数は実際には約 4 になります。しかし、すでに 60 度では、係数は約 4 になります。は 2 に低下し、80 度では 1 に等しくなります。V この場合、従来の電気ヒーターまたはボイラーを使用する方が簡単で安価です。
2 番目の主要な問題は、ヒートポンプのコレクター (熱抽出回路) の計算であり、土壌の組成に応じて、熱抽出は砂管の 10 W/m から湿った粘土土壌の 35 W/m まで変化します。コレクタを横置きした場合です。垂直貯留層の場合、深さ（100 m 以上）の井戸または深さ数十メートルの井戸システムのいずれかを掘削する必要があるため、層の地質構成を知る必要があります。
したがって、結論は次のとおりです。研究を実施し、プロジェクトを作成し、暖房システムの構成を決定する専門の組織または企業の参加なしでは、それを行うことはまったく不可能です。水平コレクターには穴あけは必要ありませんが、数百メートルのパイプを敷設するには、同じ数の深さ2.5メートルまでの溝を掘る必要があるため、作業が完了すると、手入れの行き届いたエリアが爆撃現場のように見えることになります。
垂直タンクの設置には深さ 10 メートル以上の掘削が必要であり、これには研究と設計作業に加えて、さまざまな機関からの許可の取得が必要です。今日、地球の下層土は国家の財産であり、当局にとっては、ヒートポンプの導入に向けた機器や取り組みの価格よりも深刻な障害となる可能性があります。
最後に、ヒートポンプを稼働させた場合のコストの見積もりです。暖房面積が200 m2の別荘の場合、約18 kWhの熱エネルギー容量を持つヒートポンプが必要になります。集合管の長さは約 400 メートルで、熱除去率は 50 W/m と楽観的に考えられます。ドイツの大手企業が提供するこのような容量を備えた機器の価格は、構成にもよりますが、約 6,000 ～ 7,000 ユーロです。掘削または掘削作業 - 3000 ユーロ以内。プロジェクトと承認を追加して合計 10,000 を取得します。これは、一般の住民が今日ヒートポンプを設置する価値があるかどうか、いつ利益が得られるかを判断するための基準です。
新しい施設を建設する組織や企業では、ヒートポンプを使用して暖房を提供できるようになりました。このようなコストは、エネルギー料金の継続的な上昇を背景に、3〜5年で回収できます。しかし、国が特恵料金を設定したり、エネルギー費用に補助金を出したりしている国民にとって、ヒートポンプの使用は長期間にわたって不採算となるだろう。