איך הכי כדאי לחמם את הבית ? - מאמר ראשון בסדרה

סדרת מאמרים זו מיועדת לכל המעוניין לחמם את ביתו ומרגיש שהוא לא מבין איך, מהן האפשרויות העומדות לרשותו, ומה בכלל קורה בעולם הזה של חימום הבית - איך מחממים, מה מתחמם? מה יקר, ומה זול ולמה? אנסה לעשות כאן קצת סדר, להרחיב קצת את הידע לקורא, ואף לתת עצות. כיוון שאינני עוסק בתחום החימום למטרות רווח, אין לי מניע שיווקי מסוג כל שהוא. אנסה לפרט את היתרונות והחסרונות של כל השיטות ללא משוא פנים (וכמובן שישנם יתרונות וחסרונות שלא אמנה ושיטות נוספות שיושמטו כאן) ואנסה למנות רק את החשובים מבחינת שיקולי הצרכן - לדעתי ולהבנתי.

לפני הכל - איך מחממים?

לא באיזו שיטה - אלא איך בכלל מגיעים למצב שבו הטמפרטורה עולה? מבחינה פיסיקלית חום הוא צורה של אנרגיה - יותר נכון - מעבר אנרגיה, האנרגיה ה"אמיתית" היא תנועה, פשוט תנועה! - במקרה של אוויר זוהי המהירות של חלקיקי האוויר - אבל לא בכיוון מסוים (כמו משב רוח) אלא בכל הכיוונים כל הזמן, במקרה של חומר מוצק - התנועה היא רעידות - ויברציות של האטומים מהם מורכב החומר בקצב הולך וגדל עם העלייה בטמפרטורה.

חום, כמו תנועה - יכול לעבור ממקום למקום, ניתן להתייחס אליו כאל "נוזל" מסתורי הניתן להזרים ולשאוב (זה רלוונטי להמשך בו נדבר על משאבות חום) לאטום מפניו ולאגור בסופגי חום. (למעשה בתחום התרמודינמיקה - התחום בפיסיקה שבו נושא החום נחקר, בתחילת דרכו עלתה הסברה כי אכן זהו סוג חדש של חומר שמחכה להתגלות).קור אגב הוא לא מונח שנשתמש בו בכלל בדיון על חום, לא כי אנחנו לא אוהבים קור, אלא כי הוא לא מונח פיסיקלי אמיתי! קירור לעומתו הוא מונח חשוב ביותר הוא מדבר על העברת חום החוצה מהאזור המקורר.

ולשאלה הנשאלת איך מחממים - 3 תשובות וחשוב מאוד להבין ולהפנים כל אחת (כדי שיהיה חם!) חום עובר בהולכה, הסעה, והקרנה - נדבר על כל אחת מהשיטות בקצרה:

הולכה (קונדוקציה - conduction) - ממש כמו הולכה חשמלית, על ידי חומרים הידועים כמולכי חום (שלא במקרה רובם גם מוליכים טוב חשמל). מוליך "טוב" יעביר את החום מקצה לקצה בצורה המהירה ביותר - בצורה יותר פשוטה - הטמפרטורה בקצה אחד תשתווה לטמפרטורה בקצה השני מהר - דוגמאות למוליכי חום טובים לא חסר - כל המתכות שסביבכם במידה זו או אחרת מוליכות חום מצוין, גם מים ונוזלים באופן כללי מוליכים חום לא רע. מוליכי חום גרועים )או במילים אחרות "מבודדים" - קרמיקה, עץ, אוויר, פלסטיק. בד"כ לא נתחמם ישירות במנגנון זו.

הסעה (קונבקציה - convection) - כמו זרימה - העברה של החום על ידי מדיום - תווך נושא מאזור חם לאזור קר, תווך נושא חייב להיות נוזל או גז (אוויר מים או שמן) זהו המנגנון המוביל ברוב שיטות החימום הביתיות.

קרינה (רדיאציה - radiation) - זו השיטה ה"מסתורית" ביותר. איך השמש מחממת אותנו? קרינה! זהו סוג מסוים של קרינה מתוך הספקטרום האלקטרומגנטי (הסתכלו באיור, אגב לא להיבהל ישנן גם קרינות טובות) הנקראת - קרינה תת אדומה (אינפרא אדום - infrared), יש סוגים נוספים של קרינה שיכולים לגרום לחימום, אבל הן פחות רלוונטיות למעוניין לחמם את ביתו (קרינת מיקרו - microwave לדוגמא) הקרינה התת אדומה מאפשרת חימום במרחק אדיר מבלי שיש צורך במוליך או מסיע, היא גם תמיד שם, ברגעים אלה ממש הקורא קטע זה קורן קרינה תת אדומה (שניתן לצלם במצלמה מיוחדת) ומחמם כך את הסביבה שלו מעט. גם קרינה הוא מנגנון חימום חשוב לחימום הבית.

הספקטרום האלקטרומגנטי:

איך מייצרים מקור חום?

ברור שלכל דרך חימום שלא תהיה דרוש בראש ובראשונה דבר אחד ויחיד - מקור חום! - אזור קטן שבו הטמפרטורה גבוהה מזו של החדר שלנו, כך שנוכל להעביר חום ממנו ליתר החדר - איך "מייצרים" חום? האמת שיש המון שיטות, שרובן בכלל לא מעניינות אותנו מחממי הבתים, אותנו מעניינות רק 3 שיטות!

ראקציה כימית - שריפה! בול עץ, גז טבעי או דלק נוזלי או מוצק מסוג אחר (בנזין, נפט, סולר, מזוט, פחם טבעי) מגיב בתגובה כימית עם החמצן באטמוספרה. תוצרי התגובה הם: פחמן דו חמצני, מים(!) וחום - הרבה מאוד חום. (בשריפה שאינה מושלמת - כלומר לא כל הדלק הגיב עם כל החמצן האפשרי - נפלטים שלל חומרים שאף לא אחד מהם בריא לאדם).

התנגדות חשמלית - כל שצריך לשיטה זו הוא מקור חשמל וגוף המחובר לזרם החשמל ובעל התנגדות חשמלית גבוהה במיוחד, מבלי להיכנס לעובי הקורה העבה במיוחד – כשזרם חשמלי גבוה מאולץ לעבור דרך תוואי צר במיוחד (חוט נחושת או פלדה דק) הטמפרטורה שלו עולה מאוד - והוא הופך למקור חום.

שאיבת חום - זאת השיטה המעניינת ביותר ולכן יורחב עליה קצת יותר - אמרנו מקודם שאפשר להתייחס אל חום כנוזל שניתן לשאוב ולהעביר ממקום למקום. משאבות החום מהוות מקור חום בדרך שונה לחלוטין מהשתיים הקודמות. גם משאבת החום היא צרכן חשמלי בעל התנגדות חשמלית, אך כמות החום שהיא מייצרת בעצמה מעצם פעולתה כגוף עם התנגדות חשמלית - היא זעירה. משאבת החום מנצלת את העובדה שאנרגיית חום יש בשפע, גם כשממש ממש קר, אפילו ב0 מעלות צלזיוס אנחנו עדיין רחוקים 273 מעלות מהאפס המוחלט וזה המון! זה אומר לנו שגם כשממש קר בחוץ תמיד אפשר שיהיה יותר קר.

אז מה בעצם קורה כאן?

הבנו שמדובר בשאיבה של החום הזה מהחוץ והעברתו פנימה, אבל איך? משאבת החום מכילה מדחס הדוחס גז עד למצב שבו מתוך הלחץ האדיר הוא הופך לנוזל - ממש כמו שגז הבישול בבלון הגז הוא נוזל מעובה, אבל דחיסה עוצמתית כל כך של גז עולה במחיר חום! הרבה מאוד חום. בחורף הקר החום הזה נפלט לתוך הבית, מקרר את הנוזל (שהיה עד לפני רגע גז) בתוך צנרת מוליכת חום במיוחד. בשלב הבא במחזור הנוזל המקורר הזה הוא מאולץ להתפשט, אבל.... מייצרת חום! כדי שהנוזל באמת יצליח להתפשט ולהיהפך חזרה לגז יש לספק לו חום. הפעם החום עובר אל תוך הנוזל ההופך לגז. בחורף החום הזה מגיע מהסביבה הקרירה עבורנו (אומנם), אך חמימה בדיוק עבור הנוזל המתפשט לגז. החום חוזר למערכת ומאפשר את אידוי הגז וחוזר חלילה - דחיסה... בקיץ אנחנו מנצלים את המשאבה הזאת (בשם מזגן) בכיוון ההפוך - עליו ידובר עוד קצת בהמשך סדרת המאמרים.

לאחר שהתיאוריה הובנה, נדבר במאמרים הבאים על שיטות חימום - וננסה להבין קצת את היתרונות והחסרונות שבכל שיטה.

איך הכי כדאי לחמם את הבית ? - מאמר שני בסדרה