Mis vahe on soojuspumpadel ja geotermilistel soojuspumpadel?
Tänapäeva ajastul, mil püütakse saavutada tõhusat ja keskkonnasõbralikku energiakasutust, on soojuspumbad ja geotermilised soojuspumbad kui kaks olulist kütte- ja jahutusseadet järk-järgult inimeste tähelepanu keskpunktis. Need erinevad oluliselt tööpõhimõtete, energiaallikate, efektiivsuse ja paigalduskulude poolest. Nende erinevuste mõistmine aitab kasutajatel valida oma vajadustele ja tegelikule olukorrale kõige sobivama seadme.
Tööpõhimõtted: Soojusülekande erinevad teed
Soojuspump on oma olemuselt energiat kasutav seade, mis suudab madala temperatuuriga objektidelt soojust eraldada ja selle kõrge temperatuuriga objektidele üle kanda. Selle tööpõhimõte tugineb veepumba kontseptsioonile. Nii nagu veepump saadab vett madalamast kohast kõrgemasse, saavutab soojuspump teatud hulga välise energia tarbimisega soojuse tagasivoolu madala temperatuuriga piirkonnast kõrge temperatuuriga piirkonda. Näiteks tavaline kompressioon-soojuspump koosneb peamiselt neljast põhikomponendist: kompressorist, kondensaatorist, drosselkomponendist ja aurustist. Töötamise ajal neelab aurusti soojust madala temperatuuriga soojusallikast (näiteks välisõhust), põhjustades madala temperatuuri ja madalrõhu töökeskkonna aurustumise; kompressor imeb auru sisse ja surub selle kokku, et saada kõrge temperatuuri ja kõrgrõhu auruks; kõrge temperatuuri ja kõrgrõhu aur vabastab kondensaatoris soojust kõrge temperatuuriga objektile (näiteks siseõhule) ja kondenseerub vedelikuks; Vedelik rõhk alandatakse drosselkomponendi kaudu ja seejärel naaseb aurustisse, et tsükkel lõpule viia. See tsükkel kordub, et saavutada pidev soojusülekanne.
Geotermilised soojuspumbad, tuntud ka kui maasoojuspumbad (GHSP), põhinevad samuti soojuspumpade põhiprintsiibil, kuid kasutavad külma- ja soojusallikatena Maa pinnal asuvaid madalaid geotermilisi ressursse. Nende tööprotsess sarnaneb tavaliste soojuspumpade omaga, kuid soojusallikas pärineb maa-alusest. Kui geotermilist soojuspumpa kasutatakse kütmiseks, neelab maa-alune soojusvaheti soojust madala temperatuuriga soojusallikatest, nagu pinnas, põhjavesi või pinnavesi, kannab selle ringleva töökeskkonna kaudu soojuspumba seadmesse ja seejärel tõstab soojuspump seade soojuse temperatuuri ning toimetab selle siseruumidesse kütmiseks. Jahutusrežiimis on protsess vastupidine ja siseruumides olev soojus kantakse maa alla.
Energiaallikad: Õhu ja Maa vahel valimine
Soojuspumpadel on mitmesuguseid energiaallikaid. Nende hulgas on tavaline õhk-soojuspump, mis ammutab soojust ümbritsevast õhust. Õhk kui soojusallikas on laialt levinud ja ammendamatu. Niikaua kui õhku on, saab õhk-soojuspump oma rolli täita. Õhutemperatuuri mõjutavad aga suuresti aastaajad, päev ja öö ning ilmastiku muutused. Külmadel talvedel on õhutemperatuur madal, mis raskendab soojuspumbal õhust soojuse saamist ja kütte efektiivsus võib väheneda.
Geotermilised soojuspumbad keskenduvad Maa pinnal asuvate madalate geotermiliste ressursside kasutamisele. Maa pinnas, põhjavesi ja pinnavesi talletavad suures koguses päikese- ja geotermilist energiat ning nende temperatuurid on suhteliselt stabiilsed. Näiteks talvel on maa-aluse temperatuuri temperatuur tavaliselt kõrgem kui välisõhu temperatuur, mis võimaldab geotermilistel soojuspumpadel tõhusamalt maa-alusest soojust kütmiseks hankida; suvel on maa-aluse temperatuuri temperatuur madalam kui välisõhu temperatuur, mida saab kasutada külmaallikana jahutamiseks. See stabiilne soojusallikas pakub geotermilistele soojuspumpadele häid töötingimusi, mistõttu neid ei häiri välisõhu temperatuuri järsud muutused.
Tõhususe võrdlus: geotermilistel soojuspumpadel on eelis
Soojuspumpade efektiivsust mõõdetakse selliste näitajatega nagu jõudluskoefitsient (COP) ja hooajaline jõudlustegur (SPF). Jõudluskoefitsient (COP) näitab elektrienergia ühiku kohta toodetud soojushulka. Mida suurem on väärtus, seda rohkem soojust soojuspump energiaühiku kohta toodab ja seda suurem on efektiivsus. Üldiselt on õhk-vesi soojuspumpade efektiivsus tavaliselt vahemikus 200% kuni 400%, mis tähendab, et iga 1 kWh tarbitud elektrienergia kohta saab toota 2–4 kWh soojusvõimsust. Selle efektiivsust mõjutavad paljud tegurid, näiteks välistemperatuur, sise- ja välistemperatuuride erinevus ning soojuspumba enda jõudlus. Äärmiselt külma ilmaga võivad õhk-vesi soojuspumbad madala temperatuuriga õhust piisavalt soojuse saamiseks vajada töö säilitamiseks rohkem elektrit, mille tulemuseks on COP-väärtuse vähenemine.
Geotermilised soojuspumbad on efektiivsuse poolest suurepärasemad, kuna nad kasutavad suhteliselt stabiilseid maa-aluseid soojusallikaid. Geotermiliste soojuspumpade energiatõhusus võib ulatuda 300–600%-ni, mis võib vähendada energiatarbimist umbes 25–50% võrreldes õhk-vesi soojuspumpadega. Külmadel talveöödel, kui maapinna õhutemperatuur võib langeda äärmiselt madalale, võib maa-alune temperatuur siiski püsida suhteliselt stabiilses vahemikus, mis võimaldab geotermilistel soojuspumpadel pidevalt ja tõhusalt töötada ning stabiilselt siseruume kütta. Kogu kütteperioodi jooksul arvutatud keskmise COP-väärtuse (st hooajalise jõudlusteguri SPF) osas on geotermilistel soojuspumpadel samuti suur ulatus, mis tõestab veelgi nende suurt efektiivsust pikaajalisel töötamisel.
Paigalduskulud: erinevused alginvesteeringus
Paigalduskulude osas on soojuspumpade ja geotermiliste soojuspumpade vahel oluline erinevus. Näiteks tavalise õhk-vesi soojuspumba paigaldamine on suhteliselt lihtne ega vaja keerukaid maa-aluseid ehitustöid. Üldiselt on tavalise kodumajapidamises kasutatava õhk-vesi soojuspumba paigalduskulud vahemikus 3800–8200 jüaani (umbes 27 000–58 000 jüaani). See hõlmab seadmete ostukulusid ja põhilisi paigaldustööjõukulusid. Õhk-vesi soojuspumbad võtavad enda alla väikese pinna ja neil on madal paigaldusruumi nõue. Enamik perede rõdusid, katuseid või sisehoove vastavad paigaldustingimustele.
Geotermiliste soojuspumpade paigalduskulud on suhteliselt kõrged. Kuna need peavad kasutama maa-aluseid soojusallikaid, on vaja ehitada maa-alune soojusvahetussüsteem. Vertikaalse torude paigaldamise meetodi kasutamisel on vaja puurida maa alla augud sügavusega tavaliselt 60–150 meetrit. Puuraukude arv sõltub hoone kütte- ja jahutusvajadusest ning kohapealsetest tingimustest. Lisaks on vaja paigaldada ka tsirkulatsiooniveepumbad, juhtimissüsteemid ja muud seadmed. Need tegurid põhjustavad geotermiliste soojuspumpade paigalduskulude märkimisväärset suurenemist, kusjuures keskmine paigalduskulu on 15 000–35 000 jüaani (umbes 106 000–247 000 jüaani). Lisaks esialgsele paigalduskulule on geotermiliste soojuspumpade hoolduskulud töötamise ajal suhteliselt madalad, kuna maa-aluse soojusvahetussüsteemi kasutusiga on pikk, kuni 40–60 aastat, ja siseseadmete kasutusiga on samuti umbes 20–25 aastat; samas kui õhk-vesi soojuspumpade üldine kasutusiga on üldiselt 10–15 aastat, mis on suhteliselt lühike. Hiljem võib olla vajalik seadmete sagedasem väljavahetamine, mis suurendab pikaajalisi kasutuskulusid.
Kohaldatavad stsenaariumid: kohalike olude põhjal valimine
Soojuspumbad, eriti õhk-vesi soojuspumbad, on laialdaselt kasutatavad. Tänu lihtsale paigaldamisele ja madalatele ehitusnõuetele sobivad need erinevat tüüpi hoonetele. Olgu tegemist korterelamu, linna elamurajooni või maal ise ehitatud majaga, kui on olemas sobiv õues paigaldusruum, on neid lihtne paigaldada ja kasutada. Mõnes pehme kliimaga piirkonnas saavad õhk-vesi soojuspumbad täielikult ära kasutada oma eeliseid, nagu kõrge efektiivsus ja energiasäästlikkus, pakkudes kasutajatele mugavat kütmist ja jahutust. Külmades piirkondades, kui välistemperatuur on aga liiga madal, võib õhk-vesi soojuspumpade kütteefektiivsus väheneda ja siseruumide kütmiseks võib vaja minna abikütteseadmeid.
Geotermilised soojuspumbad sobivad paremini kasutajatele, kellel on teatud asukohatingimused ja kõrged energiatõhususe nõuded. Näiteks ühepereelamutes või suurte aedadega majades on piisavalt ruumi maa-aluste soojusvahetussüsteemide ehitamiseks. Mõnes piirkonnas, kus kehtivad ranged keskkonnakaitsenõuded ja püüeldakse tõhusa energiakasutuse poole, kehtestab valitsus ka asjakohase poliitika, et soodustada geotermiliste soojuspumpade kasutamist ja pakkuda teatud rahalisi toetusi. Lisaks võivad mõnede suurte ärihoonete või avalike rajatiste, näiteks hotellide, haiglate ja koolide puhul, kuna nende kütte- ja jahutusvajadused ning pikk tööaeg on suured, geotermiliste soojuspumpade kõrge efektiivsus ja energiasäästlikud omadused pikaajalisel kasutamisel oluliselt energiakulusid kokku hoida, mis on majanduslikult tasuv. Kui aga ehitusplats on väike ja seal ei saa teostada ulatuslikke maa-aluseid ehitustöid või kui maa-alused geoloogilised tingimused on keerulised ega sobi puurimiseks ja torude paigaldamiseks, on geotermiliste soojuspumpade kasutamine piiratud.
Kokkuvõttes on soojuspumpade ja geotermiliste soojuspumpade vahel palju ilmseid erinevusi. Valiku tegemisel peaksid kasutajad põhjalikult arvestama oma kasutusvajaduste, asukoha tingimuste, eelarve, samuti kohaliku kliima ja poliitikaga, kaaluma plusse ja miinuseid ning tegema endale sobivaima otsuse. Olenemata sellest, kas valite soojuspumba või geotermilise soojuspumba, aitab see kaasa energia säästmisele ja heitkoguste vähendamisele ning mugava elu- ja töökeskkonna loomisele.