Проблеми при използването на топлинната енергия на въздуха, проблеми на топлинните помпи или въздушните климатици

Когато климатикът работи в режим на отопление на помещението, той работи в режим на топлинна помпа.

Когато температурата на въздушния радиатор, чрез който въздушната помпа набира топлина от въздуха, падне под нула градуса по Целзий, върху радиатора започва да се наслагва влага от въздуха под формата на лед. Процепите между пластините на радиатора, в които се извършва топлообмен с въздуха, се запълват с лед. Площта на топлообмен рязко спада, което води до снижаването му. Например, при радиатор с размери 0,3x0,3x0,05 метра площта на повърхността на пластините е около 5 квадратни метра. Когато повърхността на радиатора се превърне в парче лед, площта му остава едва около 0,24 квадратни метра, т.е. след покриването на радиатора с лед се намалява площта на топлообмен с въздуха близо 21 пъти, приблизително толкова се намалява и интевзивността на топлобмен.

С други думи, ако въздушната топлинна помпа или климатикът в нормален режим подават в помещението 4 киловата топлинна енергия, то когато радиаторът се покрие първо със скреж, а после и с лед, топлинната мощност на нагряване спада до 0,19 киловата, т.е. ефективността му пада до тази на две стоватови лампи.

Естественно, че колкото е по-ниска температурата на въздуха, от който топлината помпа и климатикът черпят топлинна енергия, толкова по-малка е разликата между температурата на радиатора и температурата на въздуха - покриването с лед става по-бързо, отколкото сублимационното му изпарение (sublimation). При висока влажност на въздуха ледът върху радиатора става по-интензивен.

Именно за това при температури близки до нулата или по-ниски, ефективността на работа на въздушните топлинни помпи и климатиците рязко спада. Друга причина, довеждаща до спадане мощността на нагряване, е необходимостта от размразяване на радиатора. За това са необходими и време, и мощност.

Какво представлява за жилището ни "температура +3 градуса по Целзий (или още по-ниска) и относителна влажност на въздуха 95%"? Това означава, че навън е студено, времето е влажно и мрачно. В такъв случай е необходимо максимално количество топлина, но въздушната топлинна помпа или климатикът могат да осигурят твърде малко в сравнение с номиналната си мощност.

(Ето защо искрено можем да посъветваме купувачите на въздушни климатици за отопление: попитайте продавачите каква мощност може да подаде в помещението този "забележителен" уред, ако навън е -3, вали мокър сняг, а относителната влажност на въздуха е 100%. И какво количество електроенергия харчи от мрежата при такива условия този климатик? Най-вероятно е да не последва отговор. И още една аритметична операция: разделете стойността на климатика на броя на студените дни през времето на неговия гаранционен срок. Не е ли по-изгодно да отоплявате помещението просто с евтини и безшумни електрически нагреватели - electrical heating convector?)

Но през зимата снабдяването на нашето жилище с топлинна енергия от въздуха е много привлекателно, нашият двор има 12 мегаватов потенциал за добив на топлинна енергия от въздуха.

Според нас, ако отопляваме жилището си с въздушна топлинна помпа или климатик, главният проблем е замръзването на въздушния радиатор. Затова се постарахме да направим саморъчно радиатор от оградни или покривни елементи, за размразяването на който не е необходимо да се хаби енергия и работещ и при студено време, и в дъжд, и в сняг. Идеята е много проста: Размерите на радиатора да бъдат достатъчно големи, така че пластът лед да стане повърхност, върху която се осъществява топлообмен между радиатора и въздуха. Плътният лед провежда топлина само 25 пъти по-лошо от въглеродната стомана, 8 пъти по-слабо от неръждаемата стомана. Ледът провежда топлина почти както гранита и 40...100% по-добре от чакъл и бетон, 10 пъти по-добре от маслото.

При нашите условия (крайбрежието на Черно море) мрачно, студено време (когато температурата на въздуха не се вдига над нулата) може да има не повече от седмица - тогава именно е необходима топлинна енергия в по-големи количества. През останалото време е слънчево, температурите са над нулата и ледът се топи. В такова време ние можем да използваме слънчева енергия.

Вж. Уикипедия, "Таблица за топлопроводимост" - List of thermal conductivities

2006-2007

първата публикация:
"Проблеми при използването на топлинната енергия на въздуха, проблеми на топлинните помпи или въздушните климатици"
energy-saving.hit.bg/articles/air_thermal_energy_heat_pump_or_air_condition.html