Chladnější počasí se rychle blíží, což znamená, že je na čase, aby mnoho lidí začalo rozbít teplo ve svých domovech a bytech. Ale pro mnoho Američanů je zahřívání jejich domovů nákladnou záležitostí – a je to jen dražší. Nový výzkum z Asociace ředitelů energetické asistence (NEADA) odhaduje, že ceny za vytápění domu se zvýší o asi 7,6 procenta z loňského průměru zimního vytápění.
Jedním z často vyhledávaného způsobu, jak ztenčit využití energie, je přechod na tepelné čerpadlo místo použití staromódní pece nebo kotle. Tento swap může být velmi nákladově efektivní a ušetřit asi 370 $ ročně. Tepelná čerpadla vzduch-vzduch mohou být také nákladově efektivní i bez dotací u 59 procent domácností a výhody pro úsporu energie a peněz jsou při použití vysoce účinné a izolace zesíleny. Příspěvek z roku 2021 zjistil, že 32 procent amerických domů by ekonomicky těžilo z instalace tepelného čerpadla a 70 procent domů Spojených států by zaznamenalo snížení emisí. Průměrné úspory pro americký domov, který způsobuje, že spínač není nic, co by se mohlo posmívat, s ještě většími úsporami při provádění výměny z topného oleje, propanu nebo tradičního elektrického vytápění.
Zatímco tepelná čerpadla v USA jsou tradičně spojena s teplejšími místy, začínají být pro chladnější podnebí proveditelnější. „Můžete si do značné míry koupit tepelné čerpadlo pro většinu podnebí v USA a může to snížit vaše účty za energii,“ říká Allison Mahvi, profesor strojního inženýrství na University of Wisconsin-Madison, Populární věda. Některé z výzkumu Mahvi se zaměřují na to, jak vytvořit efektivnější systémy tepelného čerpadla pro chladné podnebí.
Zde je to, jak funguje tepelné čerpadlo, a proč je to technologie, která sleduje, i když je váš HVAC v nedotčeném tvaru.
[ Related: Heat pumps still get the job done in extreme cold. ]
Jak fungují tepelná čerpadla
Samotné tepelné čerpadlo není novým vynálezem – kořeny jdou až do 50. let 20. století. Pravděpodobně už máte jednu ve vaší domácnosti – na vedle své lednice, říká Ian Shapiro, profesor na Syracuse University, který se specializuje na výzkum tepelných čerpadel. Lednička pracuje tím, že vytáhne teplo z chilli minulé noci a napůl dokončeného koše bobulí a přesune ji do vaší kuchyně, dodává. To pak udržuje vaše zbytky při chladné teplotě rezistentní na bakterie. Tento proces funguje prostřednictvím velmi jednoduchého zákona o přírodě – zahřát – bude vždy cestovat z vysoké teploty na nízkou teplotu, i když jsou obě dotyčné teploty poměrně nízké.
Pokud jde o tepelné čerpadlo, které zahřívá dům, vyžaduje super studené chladivo, které obvykle sedí asi 30 stupňů chladnější než vnější vzduch, dodává Shapiro. I když je vnější teplota chmurný 30 stupňů Fahrenheita, teplo se stále pohybuje do chladiva, které sedí při 0 stupních Fahrenheitu. Když k tomu dojde, chladivo se odpařuje a je stlačeno při velmi vysokotlakém – typicky několik set liber na čtvereční palec.
„A co se stane, když se plyn stlačí?
Ten horký vzduch se pak rozptýlí do domu. Tepelná čerpadla mohou také fungovat opačně, tím, že vezme horký vzduch zevnitř domu a posílá ho zpět venku – jen jako tradiční klimatizace.
Jaké jsou typy tepelných čerpadel?
Tato tepelná čerpadla vzduch-vzduch jsou nejběžnějším typem. Pracují tak, že tahají teplo ze vzduchu uvnitř nebo vně domu a poté v závislosti na sezóně ukládají toto teplo opačným směrem.
Tepelná čerpadla vzduch-voda stále berou teplo z vnějšího vzduchu, ale místo zahřívání vzduchu v domě je přiváděno do mokrého ústředního topení, který funguje jako ústřední topení plynu.
Tepelná čerpadla z podzemního zdroje nebo geotermální tepelná čerpadla extrahují teplo z podzemí, aby se v chladných obdobích zahřála dům a vzad, když se zahřeje. Existují dokonce i některé systémy, dabovaná hybridní tepelná čerpadla, která fungují stejně jako tradiční tepelná čerpadla, ale zůstávají napojeny na pec v případě extrémně chladného počasí
Výhody tepelného čerpadla
Energetická účinnost je hlavní výhodou tepelného čerpadla, protože to vyžaduje teplo a pohybuje jej kolem, místo aby ji generovala od nuly tak, jak to dělá kotel nebo pec. Podle Mezinárodní energetické agentury je koeficient výkonu (poměr elektřiny v tepelné energii) asi čtyři, což činí současné modely 3 až 5krát energeticky účinnější než plynové kotle.
Nejzajímavější věcí na tepelných čerpadlech je, že stále existuje významný prostor pro zlepšení, zatímco jsme do značné míry maximalizovali, jak zefektivnit spalovací systémy vytápění.
„Udělali jsme vše, co budeme dělat s fosilním palivem, a to není případ tepelných čerpadel,“ říká Shapiro.
Jedním z hlavních vývoje, který jsme již v posledních několika desetiletích viděli, je vývoj tepelného čerpadla s proměnlivou rychlostí. Tito pomáhají zesílit účinky tepelného čerpadla za mimořádného počasí, aniž by ho musely běžet na vysokorychlostní po celý rok, dodává Shapiro. Stále však existuje hodně na to, aby se tepelná čerpadla zlepšila úniky tepelných výměníků, ovládání rychlosti kompresorů, nastavení odmrazovačů, aby se odmítly pouze v případě potřeby, a dokonce i testování toho, jak umisťování termostatů a jiných zařízení do domácnosti může ovlivnit účinnost tepelného čerpadla.
„Hledáme všechny tyto malé úspory a myslím, že se budou sčítat,“ dodává.
Až donedávna existovaly významné federální daňové úvěry, které pomáhají běžným Američanům získat tepelná čerpadla a další upgrady energetické účinnosti ve svých domovech. Změny politiky, které tyto výhody jsou nyní omezeny do konce roku 2025. Některé státy, včetně Kalifornie, New Yorku, Maine, Gruzie a Nového Mexika, mají stále výhody, které mohou místní obyvatelé také využít. Zatímco ztráta federálních daňových kreditů není skvělé, Mahvi říká, že tyto změny v oblasti politiky jsou spíše rychlostí než autonehoda.
Náklady na instalaci jsou také stále vysokou překážkou vstupu, protože to stojí v průměru 10 750 $. Slovo o této technologii se však nadále šíří. Američané koupili v roce 2024 o 32 procent více tepelných čerpadel než plynové pece, podle údajů z klimatizace, vytápění a chladicího institutu. Mahvi říká, že náklady v průběhu času klesají, ale klíčem je začít přemýšlet o tom, jak realistické je získat tepelné čerpadlo ve vašem domě, i když je váš HVAC v dokonalém stavu.
„Pokud váš topný systém zemře uprostřed zimy, nebudete trávit tři týdny získáváním správných dodavatelů,“ říká Mahvi. „Doporučil bych, aby lidé strávili trochu času přemýšlením o tom, co chtějí v budoucnu dělat se svým domovem.“
Více obchodů, recenzí a nákupních průvodců
Čerpáme z těchto zdrojů: google.com, science.org, newatlas.com, wired.com, pixabay.com
