Pompa ciepła staje się preferowanym systemem, który zapewnia zrównoważony komfort, jednocześnie pomagając w ogrzewaniu i klimatyzowaniu obiektów mieszkalnych, komunalnych i komercyjnych na całym świecie i obniżając koszty energii, zużycie energii i ślad węglowy, co ostatecznie pomaga zmniejszyć globalny wpływ wywierany przez gazy cieplarniane.
Czym jest pompa ciepła?
Pompa ciepła to system, który dostarcza ciepło do domu lub budynku, podobnie jak piec lub kocioł, ale bez spalania paliwa. Pompy ciepła wykorzystują taki sam proces przekazywania ciepła i w dużej mierze ten sam sprzęt, co w przypadku klimatyzatorów. Klimatyzatory wykorzystują system chłodniczy z zamkniętą pętlą do usuwania ciepła z przestrzeni wewnętrznej i uwalniania go na zewnątrz budynku. Pompy ciepła po prostu odwracają przepływ czynnika chłodniczego, usuwając ciepło z zewnątrz i uwalniając je wewnątrz budynku.
Nawet w przypadku niższych temperatur otoczenia pompy ciepła nadal są w stanie przechwytywać ciepło i dostarczać je do przestrzeni wewnętrznej. Większość pomp ciepła również jest odwracalna, co pozwala na chłodzenie lub ogrzewanie w zależności od potrzeb sezonowych. Może to być elementem bardzo wydajnego rozwiązania grzewczego i chłodzącego, które przekazuje do trzech razy więcej energii, niż zużywa.
Korzyści dla środowiska są jasne, a konsumenci zaczynają zwracać na to uwagę. Gdy świat przechodzi na bardziej zrównoważony sposób myślenia, co będzie wymagane, aby rozpowszechnić wykorzystanie tej technologii, która już okazała się opłacalna na całym świecie?
Wydajne i efektywne zarządzanie temperaturą i komfortem
Stanowiąca podstawowy produkt w Europie i Azji od dziesięcioleci, pompa ciepła jest coraz szybciej wdrażana na wszystkich głównych rynkach ogrzewania, w tym w Ameryce Północnej. Technologia ta jest zazwyczaj stosowana w łagodniejszym klimacie, gdzie temperatura nie spada poniżej zera na dłuższy czas.
Zarządzanie temperaturą i komfortem to wyzwanie stojące przed każdym systemem grzewczym i chłodniczym. Dzięki rozwojowi technologii jest to wyzwanie, z którym pompy ciepła mogą radzić sobie w poszczególnych klimatach na całym świecie. Weźmy pod uwagę Florydę, gdzie temperatura i wilgotność są wysokie w lecie, ale temperatura spada w okresie zimowym.
Według amerykańskiej agencji Energy Information Administration (Agencja Informacji Energetycznej) w przeliczeniu na mieszkańca Florydy zapotrzebowanie na energię elektryczną w budynkach mieszkalnych jest wśród najwyższych w kraju, częściowo ze względu na wysokie wykorzystanie klimatyzacji w lecie i fakt, że w około 90% gospodarstw domowych na Florydzie używana jest energia elektryczna do ogrzewania. Coraz więcej właścicieli domów na Florydzie rozpoczyna korzystanie z systemów pomp ciepła ze względu na ich zdolność do zapewnienia do 40% oszczędności na rachunkach za energię bez uszczerbku dla komfortu. W rzeczywistości prawie 40% nowych systemów instalowanych na Florydzie to pompy ciepła. Czołowi wykonawcy cenią sobie to, że pompy ciepła są łatwe w sprzedaży i montażu.
Oprócz ogrzewania pomieszczeń, pompy ciepła są również wykorzystywane do ogrzewania wody w budynkach komercyjnych i mieszkalnych. Produkty i rozwiązania firmy Emerson pomogły zapoczątkować nowy rozdział w zakresie oszczędności energii w instytucie Veermata Jijabai Technological Institute (VJTI) w Bombaju w Indiach. W ramach projektu pilotażowego instytut VJTI zainstalował pompy ciepła w akademikach, aby codziennie wytwarzać 5000 litrów ciepłej wody, jednocześnie zapewniając oszczędność energii do 72% w porównaniu z tradycyjnymi systemami ogrzewania wody.
Wprowadzanie innowacji na potrzeby zaspokojenia potrzeb związanych z ogrzewaniem i chłodzeniem na całym świecie
Chociaż technologia pomp ciepła nie jest nowa, w ciągu ostatnich 20 lat nastąpił postęp, który umożliwił jej wykorzystanie w chłodniejszym klimacie i zwiększył ogólną efektywność energetyczną. Coraz więcej konsumentów i przedsiębiorstw rozważa przyjazne dla środowiska sposoby ogrzewania i chłodzenia domów i innych budynków. Biorąc pod uwagę postęp technologiczny, pompy ciepła stają się słusznym wyborem na drodze do rozwoju.
Najważniejsze innowacje wprowadzono w sprężarce. Stanowiące najważniejszy element pomp ciepła i klimatyzatorów, sprężarki napędzają cykl czynnika chłodniczego i zużywają największą ilość energii w systemie pompy ciepła. Firma Emerson, lider w dziedzinie technologii sprężania, oferuje zaawansowane technologie grzewcze i chłodzące dzięki sprężarkom, które pomagają pompom ciepła zapewniać najwyższą wydajność na potrzeby zagwarantowania komfortu w domu.
Przed wprowadzeniem innowacji sprężarki jednostopniowe ograniczały zastosowania pomp ciepła, które umożliwiały spełnienie potrzeb związanych z ogrzewaniem i chłodzeniem, do obszarów o umiarkowanym klimacie i bez dużych wahań temperatur. Dzięki zastosowaniu technologii modulowanej, takiej jak sprężarki dwustopniowe i sprężarki o zmiennej prędkości obrotowej, pompy ciepła obecnie działają wydajniej i mogą być instalowane w różnych regionach.
Utrzymując wydajność przy niskich temperaturach otoczenia, systemy wyposażone w sprężarki o zmiennej prędkości obrotowej lub sprężarki dwustopniowe Copeland firmy Emerson zapewniają cieplejsze powietrze zasilające, co stanowi kluczową korzyść w zakresie pomp ciepła przyczyniającą się do zagwarantowania odpowiedniego poziomu komfortu. Ponadto dzięki sprężarce o zmiennej prędkości obrotowej lub sprężarce dwustopniowej kontrola wilgotności w lecie znacznie się poprawiła, co sprawiło, że właściciele domów zaczęli natychmiast czerpać korzyści ze zmniejszenia wilgotności o 20–25%. Sprężarki Copeland zapewniają również funkcje diagnostyczne i zabezpieczające, ułatwiając serwisowanie i zwiększając niezawodność systemu. Na całym świecie zamontowano ponad 200 milionów sprężarek spiralnych Copeland, wiele z nich zastosowano w pompach ciepła — więcej niż w przypadku jakiejkolwiek innej marki sprężarek spiralnych.
Spełnianie potrzeb w zakresie zrównoważonych rozwiązań
W związku z tym, że świat koncentruje się na redukcji emisji gazów cieplarnianych, pompy ciepła są łatwo dostępnymi rozwiązaniami, które pomogą zaspokoić zapotrzebowanie na bardziej zrównoważoną przestrzeń i ogrzewanie wody. O technologii tej wspomniał nawet Bill Gates w swojej książce z2021 r. „Jak ocalić świat od katastrofy klimatycznej”, który uważa, że musimy działać szybciej i mądrzej w zakresie korzystania z pomp ciepła i innych obecnych technologii, aby wnieść znaczący wkład w dekarbonizację.
Dobrą wiadomością jest to, że zaczęliśmy już stosować technologię pomp ciepła. W 2020 r. do ogrzewania wykorzystano prawie 180 milionów pomp ciepła, ponieważ światowe zapasy rosły o prawie 10% rocznie w ciągu ostatnich pięciu lat. Oczekuje się, że liczba ta wzrośnie jeszcze bardziej, gdy rządy na całym świecie zaczną naciskać na osiągnięcie celów w zakresie redukcji emisji gazów cieplarnianych.
Przejście z urządzeń wytwarzających ciepło z paliw kopalnych, takich jak piece i kotły, na wydajną elektryczną pompę ciepła może być krokiem w kierunku systemu bezemisyjnego.
Nowe przepisy, zachęty i ulgi podatkowe — począwszy od modernizacji sieci użyteczności publicznej uwzględnionej w ramach modelu Build Back Better w Stanach Zjednoczonych, poprzez dotacje na pompy ciepła dla właścicieli domów w Wielkiej Brytanii, aż po obietnicę złożoną w Niemczech, w ramach w której do 2025 r. każdy nowy system ogrzewania domów musi być w 65% zasilany z odnawianych źródeł energii — w znacznym stopniu wpłyną na zwiększenie popularności rozwiązań niskoemisyjnych, takich jak pompy ciepła, zamiast kotłów i pieców działających w oparciu o paliwa kopalne.
Większy komfort, oszczędność energii i kosztów oraz chęć wzięcia odpowiedzialności za środowisko zachęcają coraz większą liczbę konsumentów i firm do instalowania pomp ciepła. Te indywidualne decyzje mogą wywrzeć duży wpływ. Weźmy pod uwagę budynki komercyjne. Ogrzewanie i chłodzenie odpowiadają za 30% emisji CO2 w przypadku budynków komercyjnych; wartość ta wzrasta do 38% w przypadku budynków mieszkalnych. Ogrzewanie wody to kolejne duże źródło emisji, stanowiące 15% emisji CO2 w sektorze mieszkalnym według rocznej prognozy energetycznej agencji EIA na rok 2018.
Przejście na pompę ciepła może być energooszczędną alternatywą dla pieców zasilanych paliwami kopalnymi i podgrzewaczy wody wykorzystujących gaz ziemny i olej grzewczy, które bezpośrednio emitują CO2. Pompy ciepła są również bardziej wydajne niż elektryczne ogrzewanie oporowe. Przejście z urządzeń wytwarzających ciepło z paliw kopalnych, takich jak piece i kotły, na wydajną elektryczną pompę ciepła może być krokiem w kierunku systemu bezemisyjnego.
Drugim krokiem, który może wywrzeć większy wpływ, jest budowa w pełni odnawialnych sieci elektrycznych do zasilania pomp ciepła i innych urządzeń elektrycznych w budynkach mieszkalnych. Przejście z ciepła opartego na paliwach kopalnych na elektryczne pompy ciepła również zmniejsza pośrednią emisję dwutlenku węgla, jeśli generowana moc pochodzi z czystszego źródła, takiego jak wiatr, słońce, woda lub atom.
Ciągły wzrost przez wiele nadchodzących lat
Na całym świecie i w Stanach Zjednoczonych zapotrzebowanie na pompy ciepła rośnie w miarę opracowywania bardziej innowacyjnych technologii pomp ciepła, które zapewniają zwiększoną efektywność energetyczną i dodatkową wydajność grzewczą w chłodniejszym klimacie północnym. W połączeniu z zainteresowaniem konsumentów i rządowymi inicjatywami związanymi z dekarbonizacją innowacje te wskazują na dalszy rozwój rynku pomp ciepła w nadchodzących latach.
