Shutterstock

ปั๊มความร้อนกำลังเป็นที่นิยมทั่วโลกที่ต้องลดการปล่อยคาร์บอนอย่างรวดเร็วในขณะที่ลดต้นทุนด้านพลังงาน ในอาคารจะแทนที่การทำความร้อนในพื้นที่และการทำน้ำร้อน – และให้ความเย็นเป็นโบนัส

ปั๊มความร้อนดึงความร้อนจากภายนอก เข้มข้น (โดยใช้คอมเพรสเซอร์ไฟฟ้า) เพื่อเพิ่มอุณหภูมิ และปั๊มความร้อนไปยังจุดที่ต้องการ แท้จริงแล้ว บ้านในออสเตรเลียหลายล้านหลังมีปั๊มความร้อนในรูปแบบของตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศแบบย้อนกลับที่ซื้อมาเพื่อระบายความร้อน พวกเขาสามารถให้ความร้อนได้เช่นกัน และประหยัดเงินได้มากเมื่อเทียบกับการให้ความร้อนรูปแบบอื่น!

แม้กระทั่งก่อนข้อ จำกัด เกี่ยวกับการจัดหาก๊าซของรัสเซีย หลายประเทศในยุโรป กำลังเปิดตัวปั๊มความร้อน - แม้ในสภาพอากาศหนาวเย็น ตอนนี้, นโยบายของรัฐบาลกำลังเร่งการเปลี่ยนแปลง. สหรัฐอเมริกาซึ่งมีก๊าซราคาถูกมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้เข้าร่วมเร่งด่วน: ประธานาธิบดีโจไบเดนได้ ประกาศ ปั๊มความร้อนเป็น "สิ่งสำคัญในการป้องกันประเทศ" และสั่งการผลิตเพิ่มขึ้น

รัฐบาล ACT กำลังสนับสนุนให้มีการใช้พลังงานไฟฟ้าของอาคารโดยใช้ปั๊มความร้อนและคือ พิจารณากฎหมาย เพื่อมอบอำนาจนี้ในการพัฒนาที่อยู่อาศัยใหม่ รัฐบาลวิคตอเรียเพิ่งเปิดตัว a แผนงานการทดแทนก๊าซ และกำลังปรับปรุงโปรแกรมสิ่งจูงใจของตนต่อปั๊มความร้อน รัฐและเขตแดนอื่นๆ ก็กำลังทบทวนนโยบายเช่นกัน

ประหยัดค่าไฟได้มากขนาดไหน?

เมื่อเทียบกับพัดลมฮีตเตอร์ไฟฟ้าหรือบริการน้ำร้อนไฟฟ้าแบบเดิม ผมคำนวณว่าฮีทปั๊มสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้ 60-85% ซึ่งเป็นช่วงที่ใกล้เคียงกัน ACT ประมาณการของรัฐบาล.

การเปรียบเทียบกับก๊าซนั้นค่อนข้างยุ่งยาก เนื่องจากประสิทธิภาพและราคาพลังงานแตกต่างกันมาก แม้ว่าโดยทั่วไปแล้ว ปั๊มความร้อนจะมีค่าใช้จ่ายประมาณครึ่งหนึ่งของการให้ความร้อนพอๆ กับก๊าซ ถ้าแทนที่จะส่งออกพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาส่วนเกินของคุณ คุณใช้มันเพื่อเรียกใช้ปั๊มความร้อน ฉันคำนวณว่ามันจะถูกกว่าก๊าซถึง 90%

ปั๊มความร้อนยังดีสำหรับสภาพอากาศ การคำนวณของฉันแสดงปั๊มความร้อนทั่วไปที่ใช้ไฟฟ้าเฉลี่ยของออสเตรเลียจากกริดจะลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกประมาณหนึ่งในสี่เมื่อเทียบกับก๊าซ และสามในสี่เทียบกับพัดลมไฟฟ้าหรือเครื่องทำความร้อนแบบแผง

หากปั๊มความร้อนประสิทธิภาพสูงมาแทนที่การทำความร้อนด้วยแก๊สที่ไม่มีประสิทธิภาพหรือทำงานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นหลัก การลดลงอาจมีขนาดใหญ่กว่ามาก ช่องว่างกำลังขยายกว้างขึ้นเนื่องจากไฟฟ้าหมุนเวียนที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์เข้ามาแทนที่การผลิตถ่านหินและก๊าซ และปั๊มความร้อนก็มีประสิทธิภาพมากขึ้นไปอีก ข้อมูล: แผนงานการเปลี่ยนถ่ายก๊าซของรัฐวิกตอเรีย พ.ศ. 2022, CC BY

ปั๊มความร้อนทำงานอย่างไร

ปั๊มความร้อนที่มีอยู่ในปัจจุบันมีประสิทธิภาพ 300-600% นั่นคือ สำหรับแต่ละหน่วยของการใช้ไฟฟ้า จะผลิตความร้อนได้สามถึงหกหน่วย ปั๊มความร้อนสามารถทำงานในสภาวะเยือกแข็งได้เช่นกัน

เป็นไปได้อย่างไรเมื่อประสิทธิภาพสูงสุดของเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าและก๊าซแบบดั้งเดิมคือ 100% และอากาศเย็นเย็น?

มันไม่ใช่เวทมนตร์ นึกถึงตู้เย็นของคุณซึ่งเป็นปั๊มความร้อนขนาดเล็ก ภายในตู้เย็นมีแผงทำความเย็นที่เรียกว่าเครื่องระเหย มันดูดซับความร้อนจากอาหารอุ่น ๆ และแหล่งอื่น ๆ เนื่องจากความร้อนจะไหลตามธรรมชาติจากวัตถุที่อุ่นกว่าไปยังวัตถุที่เย็นกว่า มอเตอร์ไฟฟ้าที่อยู่ใต้ตู้เย็นจะขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ที่รวมความร้อนไว้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งจะทิ้งลงในห้องครัวของคุณ ด้านข้างและด้านหลังของตู้เย็นทั่วไปจะอุ่นขึ้นเมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น ดังนั้นตู้เย็นของคุณจึงทำให้อาหารเย็นลงในขณะที่ให้ความร้อนกับห้องครัวได้เล็กน้อย

ปั๊มความร้อนเป็นไปตามกฎของเทอร์โมไดนามิกส์ ซึ่งทำให้ปั๊มความร้อนทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพตั้งแต่ 200% ถึงมากกว่า 1,000% ในทางทฤษฎี แต่ยิ่งความแตกต่างของอุณหภูมิมากเท่าใด ปั๊มความร้อนก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพน้อยลงเท่านั้น

 หากปั๊มความร้อนต้องการดึงความร้อนจากสิ่งแวดล้อม จะทำงานอย่างไรในสภาพอากาศหนาวเย็น? อย่าลืมว่าตู้เย็นของคุณช่วยให้ช่องแช่แข็งเย็นในขณะที่สูบความร้อนเข้าไปในห้องครัวของคุณ กฎฟิสิกส์กำลังเล่นอยู่ สิ่งที่เราพบเมื่ออุณหภูมิเย็นจัดนั้นค่อนข้างร้อน: ทั้งหมดนั้นสัมพันธ์กัน

อวกาศใกล้กับอุณหภูมิที่เรียกว่าศูนย์สัมบูรณ์ ศูนย์องศาเคลวิน หรือ –273? แล้วอุณหภูมิ 0 ล่ะ? (ที่ซึ่งน้ำกลายเป็นน้ำแข็ง) หรือแม้แต่อุณหภูมิช่องแช่แข็งที่แนะนำคือ -18° จริงๆ แล้วค่อนข้างร้อนเมื่อเทียบกับอวกาศ

ปัญหาหลักสำหรับปั๊มความร้อนในสภาพอากาศ "เย็น" คือน้ำแข็งสามารถก่อตัวบนตัวแลกเปลี่ยนความร้อนได้ เนื่องจากไอน้ำในอากาศเย็นลงและควบแน่น จากนั้นจึงกลายเป็นน้ำแข็ง น้ำแข็งนี้จะปิดกั้นการไหลของอากาศซึ่งปกติแล้วจะให้อากาศ "ร้อน" ไปที่ปั๊มความร้อน ปั๊มความร้อนสามารถออกแบบเพื่อลดปัญหานี้ได้

เลือกปั๊มความร้อนให้เหมาะกับบ้านอย่างไร?

การเลือกปั๊มความร้อนที่เหมาะสม (หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นเครื่องปรับอากาศแบบย้อนกลับ) อาจเป็นเรื่องยุ่งยาก เนื่องจากที่ปรึกษาส่วนใหญ่จะใช้เพื่อพูดคุยเกี่ยวกับทางเลือกของแก๊ส ทรัพยากรเช่น yourhome.gov.au, Choice.com.au และเพจเฟสบุ๊คชื่อดัง บ้านไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพของฉัน สามารถช่วย

หน่วยครัวเรือนทั้งหมดต้องมีฉลากพลังงาน (ดู Energyrating.gov.au): ยิ่งดาวมากยิ่งดี อิสระ แฟร์แอร์ เครื่องคิดเลขเว็บช่วยให้คุณสามารถประมาณความต้องการความร้อนและความเย็นของบ้านและขนาดที่จำเป็นในการรักษาความสะดวกสบาย

ปั๊มความร้อนที่ใหญ่กว่านั้นมีราคาแพงกว่า ดังนั้นการโอเวอร์ไซส์ที่ไม่จำเป็นอาจมีราคาสูงกว่ามาก นอกจากนี้ ฉนวน แบบร่างการปิดผนึก และการวัดประสิทธิภาพอาคารอื่นๆ ยังช่วยให้คุณซื้อปั๊มความร้อนที่มีขนาดเล็กลงและราคาถูกกว่า ซึ่งจะใช้พลังงานน้อยลงและให้ความสบายยิ่งขึ้น

เมื่อใช้ปั๊มความร้อน จำเป็นต้องทำความสะอาดตัวกรองทุกสองสามเดือน ตัวกรองที่ถูกบล็อกจะลดประสิทธิภาพและเอาต์พุตความร้อนและความเย็น หากคุณมีปั๊มความร้อนรุ่นเก่าที่ไม่ส่งความร้อน (หรือความเย็นมาก) อีกต่อไป สารทำความเย็นอาจสูญเสียไปและจำเป็นต้องเติม

เกี่ยวกับผู้เขียน

อลัน แพร์ส, เพื่อนอุตสาหกรรมอาวุโส, มหาวิทยาลัย RMIT

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.