יש הרבה דרכים לחמם את הבית: תנורים למיניהם, רדיאטורים וגם מערכות מיזוג. כעת ניתן להוסיף מערכת חימום נוספת לרשימה: משאבת חום – לחימום ביתי (בעזרת מערכת צינורות מים תת-רצפתית), לחימום מים, לחימום בריכות שחיה ועוד.
מה זה? איך זה עובד? למה זה טוב? ננסה להסביר זאת בשורות הבאות.
.
איך עובדת משאבת חום?
הדבר הראשון שכדאי לזכור הוא זה: גם כשבחוץ קר, יש חום באוויר. מה זאת אומרת? גם באוויר קר יש אנרגיה, דהיינו חום – למעשה, כל עוד הטמפרטורה של משהו היא מעל 273- מעלות צלסיוס (האפס המוחלט) הרי שיש בו חום. אם רק נצליח להוציא אותו מהאוויר ולרכז אותו הרי שגם נרגיש את החום הזה. זה מה שמשאבת חום עושה: היא "שואבת" את החום מהאוויר ומעבירה אותו למקום שבו הוא נחוץ.
הדבר השני שכדאי לדעת הוא שהחום מקפיד לנסוע ממקומות חמים למקומות קרים. מה זאת אומרת? שהחום נע תמיד, אם הוא יכול, ממקום שבו הטמפרטורה גבוהה למקום שבו הטמפרטורה נמוכה; ממש כמו מים שזורמים ממקום גבוה למקום נמוך מבלי שנצטרך לסייע להם בכך.
משאבת חום, בעזרת כמות קטנה של אנרגיה, הופכת את התהליך הזה: היא גורמת לחום לעזוב מקום קר (האוויר בחוץ) ולעבור למקום חם יותר (פנים הבית, למשל) – תנועה מ"מקור חום" אל "אגן חום."
המערכת של משאבת חום מבוססת על כמה מרכיבים שביחד עושים את מעשה הקסמים הזה – עד כמה שטכנולוגיה מתקדמת היא קסם.
מרכיב חשוב ראשון הוא החומר המתווך שעליו מתבססת המערכת – הגז/נוזל. זהו חומר שהופך מגז לנוזל ובחזרה בתוך המערכת והוא זה שמסיע את החום מהאוויר (המחמם) אל המים (המתחממים, כמו שנראה בהמשך.) עלינו לבחור – כדי להגביר את יעילות המערכת – בגז שנקודת הרתיחה שלו (הטמפרטורה שבה הוא הופך מגז לנוזל) היא נמוכה ככל האפשר. מים רותחים בטמפרטורה של מאה מעלות צלזיוס, אבל ישנם גזים שמגיעים לרתיחה בטמפרטורות נמוכות מאוד – הליום, למשל, מגיע לרתיחה בטמפרטורה של 269- מעלות!
כל מה שעלינו לעשות, אם כן, הוא למצוא נוזל שירתח בטמפרטורה נמוכה מאוד כך שאפילו האוויר הקר שבחוץ יביא אותו לרתיחה ויגרום לו להפוך מנוזל לגז. דרך אגב, ישנן משאבות חום שמבוססות על שימוש בחום שנמצא בתוך האדמה או במאגרי מים – לא במקומות שיש בהם פעילות געשית אלא כל אדמה וכל אגם. אבל בואו נתרכז במשאבות חום אוויר-מים.
אילו עוד מרכיבים נחוצים לנו? אוויר, משאבה, מדחס, צינורות ומים.
וככה זה עובד במשאבת חום שנועדה לחמם בית באמצעות צינורות מים חמים:
-
הנוזל המתווך נמצא בתוך מערכת צינורות או סלילים שנמצאת במגע עם האוויר שבחוץ. משאבה מתאימה מניעה את הנוזל בתוך הצינורות כך שהוא נמצא בתנועה מתמדת.
-
האוויר בא במגע עם הצינורות שבהם זורם הנוזל. הטמפרטורה של הנוזל נמוכה מהטמפרטורה של האוויר ולכן החום עובר (נוסע) מהאוויר אל הנוזל.
-
הנוזל מתחמם ומגיע לרתיחה; הוא הופך לגז.
-
הגז עובר דרך מדחס. המדחס מסייע להתחממות שלו: הוא דוחס אותו וכאשר דוחסים חומר הוא מתחמם. כך עולה עוד הטמפרטורה של הגז.
-
הגז החם ממשיך בדרכו בצינורות ומגיע אל מחליף חום שנמצא בחיבור עם צנרת המים שבבית. למעשה, הצינורות שבבית מתחממים על ידי החום שמועבר מהגז החם של משאבת החום.
-
החום שמועבר אל המים, גורם לגז החם להתקרר ולשנות את מצבו מגז לנוזל.
-
הנוזל עושה את דרכו החוצה כדי לבוא שוב במגע עם האוויר ואילו המים המחוממים עושים את דרכם לחמם את החדרים השונים.
-
חשוב לזכור: גם המים וגם הנוזל המתווך נעים בתוך מערכות סגורות כך שאין אובדן של חומר בדרך.
.
פה תוכלו לצפות בסרטון שמראה איך המערכת עובדת ופה תמצאו תרשים-נע שיעזור לכם להבין את מה שקראתם עד עכשיו.
מה כל כך טוב במשאבת חום?
הדבר הכי טוב הוא שהיא חסכונית בחשמל וידידותית לסביבה.
המערכת לא יכולה לפעול בלי חשמל – הוא נחוץ להפעלת המדחס שמניעה את הנוזל המתווך ולהפעלת המאווררים שמכניסים ומוציאים אוויר אל תוך המערכת ומחוץ לה. עם זאת הניצול של החשמל הוא גבוה מאוד וחסכוני הרבה יותר מכל מערכת אחרת.
ניקח לדוגמה חימום מים.
"חימום מים התבצע בעיקר על ידי תנורי הסקה המוסקים בסולר/גפ"מ" מסביר ניר עמרמי, מנכ"ל גדיר מערכות בע"מ (באתר החברה: http://www.gadir-systems.co.il/). "שיטת חימום זאת בזבזנית באנרגיה, בעלת מקדם יעילות אנרגטית נמוך יחסית (C.O.P ~ 0.9) ומזהמת את הסביבה ע"י פליטת גז CO2. לעומת זאת, משאבות חום פועלות ביעילות אנרגטית גבוהה של C.O.P 3 עד 5." למי שלא הבין אפשר לומר זאת בפשטות: מערכת היא יעילה מבחינה אנרגטית אם היא מייצרת יותר חום (או קור) באמצעות פחות אנרגיה (שמושגת על ידי שימוש בחשמל, דלק וכל מקור אחר.) או, כמו שמסביר מנכ"ל גדיר מערכות בע"מ: "כ-80% מהחום המופק מתקבל מהאוויר ורק כ-20% מצריכת אנרגיה מגיעים מהחשמל המושקע בתהליך החימום."
אז מה ההבדל בין משאבות חום למזגנים?
ההבדל הוא פשוט: מזגנים מחממים אוויר ואילו משאבות חום מחממות מים.
המזגן הוא מערכת פשוטה יותר וגם "קצרה" יותר: האוויר נכנס אל תוך המערכת, מתחמם ויוצא מהצד השני – אצלנו בבית, למשל, בחלל שאנחנו מחממים. כשמכבים את המזגן האוויר מתקרר די מהר ולכן החום לא נשמר. לעומת זאת במשאבות חום האוויר מחמם מים: הוא נכנס אל המערכת והחום שבו עובר – דרך הגז המתווך – אל המים שמתחממים. כשמכבים את המערכת החום במים איננו נעלם מהר כמו החום שבאוויר ולכן החום נשמר ליותר זמן. יתרון נוסף הוא שהאוויר החם שמוציא המזגן מייבש את חלל הבית ואילו המים מחממים מבלי ליצור אוויר יבש בתוך הבית.
.
כפי שהסברתי קודם, משאבות חום "שואבות" חום מהאוויר עצמו. בארצות שבהן החורף קר בצורה קיצונית והאוויר לכן קר מאוד, הן יעילות באופן חלקי בלבד. לעומת זאת, באקלים הים-תיכוני שלנו שבו החורפים אינם קרים בצורה קיצונית – גם אם לפעמים נדמה לנו שהם כן – מערכת החימום הזו יעילה במיוחד.
