Wat is het verschil tussen warmtepompen en geothermische warmtepompen?
In het huidige tijdperk van efficiënt en milieuvriendelijk energiegebruik komen warmtepompen en geothermische warmtepompen, als twee belangrijke verwarmings- en koelapparatuur, geleidelijk in beeld. Ze verschillen aanzienlijk in werkingsprincipes, energiebronnen, efficiëntie en installatiekosten. Inzicht in deze verschillen kan gebruikers helpen bij het kiezen van de meest geschikte apparatuur, afgestemd op hun eigen behoeften en de werkelijke situatie.
Werkprincipes: verschillende warmteoverdrachtspaden
Een warmtepomp is in wezen een energiegebruikend apparaat dat warmte kan onttrekken aan objecten met een lage temperatuur en deze kan overdragen aan objecten met een hoge temperatuur. Het werkingsprincipe is gebaseerd op het concept van een "waterpomp. Net zoals een waterpomp water van een lagere naar een hogere locatie pompt, bereikt een warmtepomp de omgekeerde warmtestroom van een gebied met een lage temperatuur naar een gebied met een hoge temperatuur door een bepaalde hoeveelheid externe energie te verbruiken. De gewone compressiewarmtepomp bestaat bijvoorbeeld voornamelijk uit vier kerncomponenten: een compressor, een condensor, een smoorcomponent en een verdamper. Tijdens bedrijf absorbeert de verdamper warmte van een warmtebron met een lage temperatuur (zoals buitenlucht), waardoor het werkmedium met een lage temperatuur en lage druk verdampt tot damp; de damp wordt aangezogen en door de compressor samengeperst tot damp met een hoge temperatuur en hoge druk; de damp met een hoge temperatuur en hoge druk geeft warmte af aan een object met een hoge temperatuur (zoals binnenlucht) in de condensor en condenseert tot een vloeistof; De vloeistof wordt via het smoorelement ontlucht en keert vervolgens terug naar de verdamper om een cyclus te voltooien. Deze cyclus herhaalt zich om een continue warmteoverdracht te bereiken.
Geothermische warmtepompen, ook wel grondwarmtepompen (GHSP) genoemd, zijn ook gebaseerd op het basisprincipe van warmtepompen, maar gebruiken ondiepe geothermische bronnen op het aardoppervlak als koude- en warmtebronnen. Hun werkingsproces is vergelijkbaar met dat van gewone warmtepompen, maar de warmtebron komt uit de ondergrond. Wanneer een geothermische warmtepomp wordt gebruikt voor verwarming, absorbeert de ondergrondse warmtewisselaar warmte uit warmtebronnen met een lage temperatuur, zoals bodem, grondwater of oppervlaktewater, en draagt deze via het circulerende werkmedium over aan de warmtepompunit. Vervolgens verhoogt de warmtepompunit de temperatuur van de warmte en geeft deze af aan de binnenruimte om te verwarmen. In de koelmodus is het proces omgekeerd en wordt de warmte binnenshuis ondergronds overgedragen.
Energiebronnen: kiezen tussen lucht en aarde
Warmtepompen hebben verschillende energiebronnen. Een daarvan is de lucht-water warmtepomp, die warmte uit de omringende lucht haalt. Lucht is als warmtebron wijdverspreid en onuitputtelijk. Zolang er lucht is, kan de lucht-water warmtepomp zijn rol spelen. De luchttemperatuur wordt echter sterk beïnvloed door de seizoenen, dag en nacht, en weersveranderingen. In koude winters is de luchttemperatuur laag, waardoor het voor de warmtepomp moeilijker wordt om warmte uit de lucht te halen en het verwarmingsrendement kan afnemen.
Geothermische warmtepompen richten zich op het gebruik van ondiepe geothermische bronnen op het aardoppervlak. De ondiepe bodem, het grondwater en het oppervlaktewater van de aarde slaan een grote hoeveelheid zonne-energie en geothermische energie op, en hun temperaturen zijn relatief stabiel. In de winter is de temperatuur onder de grond bijvoorbeeld meestal hoger dan de buitentemperatuur, waardoor geothermische warmtepompen efficiënter warmte uit de ondergrond kunnen halen voor verwarming; in de zomer is de temperatuur onder de grond lager dan de buitentemperatuur, wat kan worden gebruikt als koudebron voor koeling. Deze stabiele warmtebron biedt goede werkomstandigheden voor geothermische warmtepompen, waardoor ze niet worden beïnvloed door drastische schommelingen in de buitentemperatuur.
Efficiëntievergelijking: geothermische warmtepompen hebben de overhand
De efficiëntie van warmtepompen wordt gemeten met indicatoren zoals de prestatiecoëfficiënt (COP) en de seizoensprestatiefactor (SPF). De prestatiecoëfficiënt (COP) geeft de hoeveelheid warmte weer die per eenheid elektriciteit wordt gegenereerd. Hoe hoger de waarde, hoe meer warmte de warmtepomp genereert bij een gelijkblijvend energieverbruik en hoe hoger het rendement. Over het algemeen ligt het rendement van lucht-waterwarmtepompen tussen de 200% en 400%, wat betekent dat voor elke 1 kWh verbruikte elektriciteit 2 tot 4 kWh warmte kan worden gegenereerd. Het rendement wordt beïnvloed door vele factoren, zoals de buitentemperatuur, het temperatuurverschil tussen binnen en buiten en de prestaties van de warmtepomp zelf. Bij extreem koud weer moeten lucht-waterwarmtepompen mogelijk meer elektriciteit verbruiken om de werking te behouden om voldoende warmte uit lagetemperatuurlucht te halen, wat resulteert in een daling van de COP-waarde.
Geothermische warmtepompen presteren beter qua efficiëntie omdat ze gebruikmaken van relatief stabiele ondergrondse warmtebronnen. De energie-efficiëntie van geothermische warmtepompen kan oplopen tot 300% - 600%, wat het energieverbruik met ongeveer 25% tot 50% kan verlagen ten opzichte van luchtwarmtepompen. Tijdens koude winternachten, wanneer de grondtemperatuur extreem laag kan zijn, kan de ondergrondse temperatuur relatief stabiel blijven, waardoor geothermische warmtepompen continu en efficiënt kunnen werken en binnenshuis stabiel warmte kunnen leveren. Geothermische warmtepompen hebben ook een hoog bereik wat betreft de gemiddelde COP-waarde, berekend over het gehele stookseizoen (d.w.z. de Seasonal Performance Factor (SPF), wat hun hoge efficiëntie op lange termijn verder bewijst.
Installatiekosten: Verschillen in initiële investering
Wat betreft de installatiekosten is er een aanzienlijk verschil tussen warmtepompen en geothermische warmtepompen. Neem bijvoorbeeld de gewone lucht-water warmtepomp: de installatie ervan is relatief eenvoudig en vereist geen complexe ondergrondse constructie. Over het algemeen liggen de installatiekosten van een gewone huishoudelijke lucht-water warmtepomp tussen de 3.800 en 8.200 yuan (ongeveer 27.000 tot 58.000 yuan). Dit is inclusief de aanschafkosten van de apparatuur en de basisarbeidskosten voor de installatie. Lucht-water warmtepompen nemen een kleine oppervlakte in beslag en vereisen weinig installatieruimte. De meeste balkons, daken of binnenplaatsen voldoen aan de installatievoorwaarden.
De installatiekosten van geothermische warmtepompen zijn relatief hoog. Omdat ze gebruik moeten maken van ondergrondse warmtebronnen, is het noodzakelijk om een ondergronds warmtewisselsysteem aan te leggen. Als de verticale leidinglegmethode wordt toegepast, is het noodzakelijk om ondergrondse gaten te boren, meestal met een diepte tussen 60 meter en 150 meter. Het aantal boorgaten hangt af van de verwarmings- en koelingsbehoefte van het gebouw en de omstandigheden ter plaatse. Daarnaast is het ook nodig om circulatiewaterpompen, regelsystemen en andere apparatuur te installeren. Deze factoren leiden tot een aanzienlijke stijging van de installatiekosten van geothermische warmtepompen, met gemiddelde installatiekosten tussen 15.000 en 35.000 yuan (ongeveer 106.000 tot 247.000 yuan). Naast de initiële installatiekosten zijn de onderhoudskosten van geothermische warmtepompen tijdens bedrijf relatief laag, omdat de levensduur van het ondergrondse warmtewisselsysteem lang is, tot wel 40 tot 60 jaar, en de levensduur van binnenapparatuur ook ongeveer 20 tot 25 jaar bedraagt; De totale levensduur van lucht-waterwarmtepompen bedraagt over het algemeen 10 tot 15 jaar, wat relatief kort is. In de latere fase kan vervanging van apparatuur vaker nodig zijn, wat de kosten op lange termijn verhoogt.
Toepasbare scenario's: kiezen op basis van lokale omstandigheden
Warmtepompen, met name lucht-water warmtepompen, zijn breed toepasbaar. Door hun eenvoudige installatie en lage eisen aan de locatie zijn ze geschikt voor diverse soorten gebouwen. Of het nu gaat om een appartementencomplex, een woonwijk in de stad of een zelfgebouwde woning op het platteland, zolang er een geschikte buitenruimte is, kunnen ze eenvoudig worden geïnstalleerd en gebruikt. In sommige gebieden met een mild klimaat kunnen lucht-water warmtepompen hun voordelen van hoge efficiëntie en energiebesparing volledig benutten en gebruikers comfortabele verwarming en koeling bieden. In koude gebieden kan het verwarmingseffect van lucht-water warmtepompen echter worden beïnvloed wanneer de buitentemperatuur te laag is, en kan er extra verwarmingsapparatuur nodig zijn om in de verwarmingsbehoefte binnenshuis te voorzien.
Geothermische warmtepompen zijn geschikter voor gebruikers met specifieke locatieomstandigheden en hoge eisen aan energie-efficiëntie. Zo hebben bijvoorbeeld eengezinswoningen of huizen met grote tuinen voldoende ruimte voor de aanleg van ondergrondse warmtewisselaars. In sommige gebieden met strenge milieueisen en een efficiënt energiegebruik zal de overheid ook relevant beleid invoeren om het gebruik van geothermische warmtepompen te stimuleren en bepaalde financiële subsidies te verstrekken. Bovendien kunnen geothermische warmtepompen voor sommige grootschalige commerciële gebouwen of openbare voorzieningen, zoals hotels, ziekenhuizen en scholen, vanwege hun grote verwarmings- en koelbehoefte en lange bedrijfstijd, dankzij hun hoge efficiëntie en energiebesparende eigenschappen op lange termijn veel energiekosten besparen, wat een hoge economische haalbaarheid heeft. Echter, als de bouwlocatie klein is en geen grootschalige ondergrondse constructie kan worden uitgevoerd, of als de ondergrondse geologische omstandigheden complex zijn en niet geschikt voor boringen en het leggen van leidingen, zal de toepassing van geothermische warmtepompen beperkt zijn.
Kortom, er zijn duidelijke verschillen tussen warmtepompen en geothermische warmtepompen in veel opzichten. Bij hun keuze moeten gebruikers hun eigen gebruiksbehoeften, de omstandigheden ter plaatse, hun budget, het lokale klimaat en beleid zorgvuldig overwegen, de voor- en nadelen afwegen en de voor hen meest geschikte keuze maken. Of ze nu kiezen voor een warmtepomp of een geothermische warmtepomp, ze kunnen bijdragen aan energiebesparing en emissiereductie en een comfortabele woon- en werkomgeving creëren.