Opvarmning og afkøling med en varmepumpe-del 1

Introduktion

Hvis du undersøger mulighederne for at opvarme og køle dit hjem eller reducere dine energiregninger, kan du overveje et varmepumpesystem. Varmepumper er en gennemprøvet og pålidelig teknologi i Canada, der er i stand til at levere komfortkontrol til dit hjem året rundt ved at levere varme om vinteren, køling om sommeren og i nogle tilfælde opvarme varmt vand til dit hjem.

Varmepumper kan være et glimrende valg i en række forskellige anvendelser, og til både nye boliger og eftermontering af eksisterende varme- og kølesystemer. De er også en mulighed, når man skal udskifte eksisterende klimaanlæg, da de trinvise omkostninger ved at flytte fra et kølesystem til en varmepumpe ofte er ret lave. I betragtning af rigdommen af ​​forskellige systemtyper og muligheder, kan det ofte være svært at afgøre, om en varmepumpe er den rigtige mulighed for din bolig.

Hvis du overvejer en varmepumpe, har du sandsynligvis en række spørgsmål, herunder:

• Hvilke typer varmepumper er tilgængelige?
• Hvor meget af mit årlige varme- og kølebehov kan en varmepumpe levere?
• Hvilken størrelse varmepumpe skal jeg bruge til mit hjem og applikation?
• Hvor meget koster varmepumper sammenlignet med andre systemer, og hvor meget kan jeg spare på min energiregning?
• Skal jeg foretage yderligere ændringer i mit hjem?
• Hvor meget service vil systemet kræve?

Denne brochure giver vigtige fakta om varmepumper for at hjælpe dig med at være mere informeret og støtte dig til at træffe det rigtige valg til dit hjem. Ved at bruge disse spørgsmål som vejledning beskriver denne brochure de mest almindelige typer varmepumper og diskuterer de faktorer, der er involveret i valg, installation, drift og vedligeholdelse af en varmepumpe.

Tilsigtet publikum

Denne brochure er beregnet til husejere, der leder efter baggrundsinformation om varmepumpeteknologier for at understøtte informeret beslutningstagning vedrørende systemvalg og integration, drift og vedligeholdelse. Oplysningerne her er generelle, og specifikke detaljer kan variere afhængigt af din installation og systemtype. Denne brochure bør ikke erstatte arbejdet med en entreprenør eller energirådgiver, som vil sikre, at din installation opfylder dine behov og ønskede mål.

En note om energiledelse i hjemmet

Varmepumper er meget effektive varme- og kølesystemer og kan reducere dine energiomkostninger markant. Når man tænker på boligen som et system, anbefales det, at varmetabet fra dit hjem minimeres fra områder som luftlækage (gennem revner, huller), dårligt isolerede vægge, lofter, vinduer og døre.

Hvis du først tackler disse problemer, kan du bruge en mindre varmepumpestørrelse, hvorved omkostningerne til varmepumpeudstyret reduceres og dit system kan fungere mere effektivt.

En række publikationer, der forklarer, hvordan man gør dette, er tilgængelige fra Natural Resources Canada.

Hvad er en varmepumpe, og hvordan fungerer den?

Varmepumper er en gennemprøvet teknologi, der har været brugt i årtier, både i Canada og globalt, til effektivt at levere opvarmning, køling og i nogle tilfælde varmt vand til bygninger. Faktisk er det sandsynligt, at du dagligt interagerer med varmepumpeteknologien: Køleskabe og klimaanlæg fungerer efter samme principper og teknologi. Dette afsnit præsenterer det grundlæggende om, hvordan en varmepumpe fungerer, og introducerer forskellige systemtyper.

Varmepumpe Grundlæggende koncepter

En varmepumpe er en elektrisk drevet enhed, der udvinder varme fra et lavtemperatursted (en kilde) og leverer den til et højere temperatursted (en vask).

For at forstå denne proces, tænk på en cykeltur over en bakke: Der kræves ingen indsats for at gå fra toppen af ​​bakken til bunden, da cyklen og rytteren vil bevæge sig naturligt fra et højt sted til et lavere sted. At gå op ad bakken kræver dog meget mere arbejde, da cyklen bevæger sig mod den naturlige bevægelsesretning.

På lignende måde strømmer varme naturligt fra steder med højere temperatur til steder med lavere temperaturer (f.eks. om vinteren går varme inde fra bygningen tabt til ydersiden). En varmepumpe bruger ekstra elektrisk energi til at modvirke den naturlige varmestrøm og pumpe den tilgængelige energi et koldere sted til et varmere.

Så hvordan opvarmer eller køler en varmepumpe dit hjem? Når energi udvindes fra en kilde, reduceres kildens temperatur. Hvis boligen bruges som kilde, vil termisk energi blive fjernet, hvilket afkøler dette rum. Sådan fungerer en varmepumpe i køletilstand, og det er det samme princip, som bruges af klimaanlæg og køleskabe. På samme måde, når energi tilføres en vask, stiger dens temperatur. Hvis boligen bruges som vask, tilføres termisk energi, der opvarmer rummet. En varmepumpe er fuldt vendbar, hvilket betyder, at den både kan opvarme og køle dit hjem, hvilket giver komfort året rundt.

Kilder og dræn til varmepumper

Valg af kilde og vask til dit varmepumpesystem er en lang vej til at bestemme dit systems ydeevne, kapitalomkostninger og driftsomkostninger. Dette afsnit giver en kort oversigt over almindelige kilder og dræn til boligapplikationer i Canada.

Kilder: To kilder til termisk energi bruges mest til opvarmning af boliger med varmepumper i Canada:

• Luftkilde: Varmepumpen trækker varme fra udeluften i fyringssæsonen og afviser varme udenfor i sommerafkølingssæsonen.
• Det kan være overraskende at vide, at selv når udendørstemperaturerne er kolde, er der stadig en hel del energi tilgængelig, som kan udvindes og leveres til bygningen. For eksempel svarer varmeindholdet i luft ved -18°C til 85% af varmen ved 21°C. Dette gør det muligt for varmepumpen at give en god portion varme, selv i koldere vejr.
• Luftkildesystemer er de mest almindelige på det canadiske marked med over 700.000 installerede enheder i Canada.
• Denne type system er beskrevet mere detaljeret i afsnittet om luftkildevarmepumper.
• Jordvarmepumpe: En jordvarmepumpe bruger jorden, grundvandet eller begge dele som varmekilde om vinteren og som et reservoir til at afvise varme, der fjernes fra boligen om sommeren.
• Disse varmepumper er mindre almindelige end luftkildeenheder, men bliver mere udbredt i alle provinser i Canada. Deres primære fordel er, at de ikke er udsat for ekstreme temperaturudsving, idet de bruger jorden som en konstant temperaturkilde, hvilket resulterer i den mest energieffektive type varmepumpesystem.
• Denne type system er beskrevet mere detaljeret i afsnittet Jordvarmepumper.

Vasker: To vaske til termisk energi bruges mest til opvarmning af boliger med varmepumper i Canada:

• Indeluften opvarmes af varmepumpen. Dette kan gøres gennem: Vand inde i bygningen opvarmes. Dette vand kan derefter bruges til at betjene terminalsystemer som radiatorer, et strålegulv eller ventilatorkonvektorer via et vandsystem.
  • Et centralt kanalsystem el
  • En kanalløs indendørsenhed, såsom en vægmonteret enhed.

En introduktion til varmepumpeeffektivitet

Ovne og kedler giver rumopvarmning ved at tilføre varme til luften gennem forbrænding af et brændstof såsom naturgas eller fyringsolie. Selvom effektiviteten løbende er blevet forbedret, forbliver den stadig under 100 %, hvilket betyder, at ikke al den tilgængelige energi fra forbrændingen bruges til at opvarme luften.

Varmepumper fungerer efter et andet princip. El-tilførslen til varmepumpen bruges til at overføre termisk energi mellem to steder. Dette gør det muligt for varmepumpen at fungere mere effektivt med typiske virkningsgrader langt over

100 %, dvs. der produceres mere termisk energi end den mængde elektrisk energi, der bruges til at pumpe den.

Det er vigtigt at bemærke, at varmepumpens effektivitet i høj grad afhænger af temperaturerne på kilden og vasken. Ligesom en stejlere bakke kræver mere indsats for at klatre på en cykel, kræver større temperaturforskelle mellem varmepumpens kilde og vask, at den arbejder hårdere og kan reducere effektiviteten. Det er afgørende at bestemme den rigtige størrelse af varmepumpen for at maksimere sæsonbestemt effektivitet. Disse aspekter diskuteres mere detaljeret i afsnittene Luftkildevarmepumper og Jordvarmepumper.

Effektivitetsterminologi

En række effektivitetsmålinger bruges i producentkataloger, hvilket kan gøre forståelsen af ​​systemets ydeevne noget forvirrende for en førstegangskøber. Nedenfor er en oversigt over nogle almindeligt anvendte effektivitetsbegreber:

Steady-State Metrics: Disse mål beskriver varmepumpens effektivitet i en 'steady-state', dvs. uden virkelige udsving i sæson og temperatur. Som sådan kan deres værdi ændre sig betydeligt, efterhånden som kilde- og vasketemperaturer og andre driftsparametre ændres. Steady state-metrics omfatter:

Ydelseskoefficient (COP): COP er et forhold mellem den hastighed, hvormed varmepumpen overfører termisk energi (i kW), og mængden af ​​elektrisk effekt, der kræves for at udføre pumpningen (i kW). For eksempel, hvis en varmepumpe brugte 1 kW elektrisk energi til at overføre 3 kW varme, ville COP være 3.

Energy Efficiency Ratio (EER): EER svarer til COP og beskriver en varmepumpes steady-state køleeffektivitet. Den bestemmes ved at dividere varmepumpens kølekapacitet i Btu/h med den elektriske energitilførsel i Watt (W) ved en bestemt temperatur. EER er strengt forbundet med at beskrive steady-state køleeffektiviteten, i modsætning til COP, som kan bruges til at udtrykke effektiviteten af ​​en varmepumpe i såvel opvarmning som køling.

Sæsonbestemte præstationsmålinger: Disse mål er designet til at give et bedre estimat af ydeevnen over en opvarmnings- eller afkølingssæson ved at inkorporere "virkelige" variationer i temperaturer hen over sæsonen.

Sæsonbestemte metrics omfatter:

• Heating Seasonal Performance Factor (HSPF): HSPF er et forhold mellem, hvor meget energi varmepumpen leverer til bygningen over hele fyringssæsonen (i Btu), og den samlede energi (i wattimer) den bruger i samme periode.

Vejrdatakarakteristika for langsigtede klimaforhold bruges til at repræsentere fyringssæsonen ved beregning af HSPF. Denne beregning er dog typisk begrænset til en enkelt region og repræsenterer muligvis ikke fuldt ud ydeevnen i Canada. Nogle producenter kan levere en HSPF til en anden klimaregion efter anmodning; dog rapporteres typisk HSPF'er for region 4, der repræsenterer klimaer, der ligner det midtvestlige USA. Region 5 ville dække det meste af den sydlige halvdel af provinserne i Canada, fra BC's indre gennem New BrunswickFodnote1.

• Seasonal Energy Efficiency Ratio (SEER): SEER måler varmepumpens køleeffektivitet over hele kølesæsonen. Den bestemmes ved at dividere den samlede afkøling, der leveres over kølesæsonen (i Btu) med den samlede energi, der bruges af varmepumpen i det pågældende tidsrum (i watt-timer). SEER er baseret på et klima med en gennemsnitlig sommertemperatur på 28°C.

Vigtig terminologi for varmepumpesystemer

Her er nogle almindelige udtryk, du kan støde på, mens du undersøger varmepumper.

Komponenter til varmepumpesystemet

Kølemidlet er den væske, der cirkulerer gennem varmepumpen og skiftevis absorberer, transporterer og afgiver varme. Afhængigt af dens placering kan væsken være flydende, gasformig eller en gas/damp-blanding

Vendeventilen styrer strømningsretningen for kølemidlet i varmepumpen og ændrer varmepumpen fra varme- til køletilstand eller omvendt.

En spole er en sløjfe eller sløjfer af rør, hvor varmeoverførsel mellem kilden/vasken og kølemidlet finder sted. Slangen kan have finner for at øge det tilgængelige overfladeareal til varmeveksling.

Fordamperen er en spole, hvori kølemidlet absorberer varme fra omgivelserne og koger til en lavtemperaturdamp. Når kølemidlet passerer fra vendeventilen til kompressoren, opsamler akkumulatoren enhver overskydende væske, der ikke fordampede til en gas. Ikke alle varmepumper har dog en akkumulator.

Kompressoren klemmer kølemiddelgassens molekyler sammen, hvilket øger kølemidlets temperatur. Denne enhed hjælper med at overføre termisk energi mellem kilden og vasken.

Kondensatoren er en spole, hvori kølemidlet afgiver varme til omgivelserne og bliver til en væske.

Ekspansionsanordningen sænker trykket skabt af kompressoren. Dette får temperaturen til at falde, og kølemidlet bliver til en lavtemperatur damp/væskeblanding.

Udendørsenheden er det sted, hvor varme overføres til/fra udeluften i en luftvarmepumpe. Denne enhed indeholder generelt en varmevekslerspole, kompressoren og ekspansionsventilen. Det ser ud og fungerer på samme måde som den udendørs del af et klimaanlæg.

Indendørsbatteriet er det sted, hvor varme overføres til/fra indeluften i visse typer luftvarmepumper. Generelt indeholder indendørsenheden en varmevekslerspole og kan også omfatte en ekstra blæser til at cirkulere opvarmet eller afkølet luft til det optagede rum.

Plenumet, der kun ses i installationer med kanaler, er en del af luftdistributionsnettet. Plenum er et luftrum, der indgår i systemet til fordeling af opvarmet eller afkølet luft gennem huset. Det er generelt et stort rum umiddelbart over eller omkring varmeveksleren.

Andre vilkår

Måleenheder for kapacitet eller strømforbrug:

• En Btu/h, eller britisk termisk enhed pr. time, er en enhed, der bruges til at måle varmeydelsen fra et varmesystem. En Btu er mængden af ​​varmeenergi, der afgives af et typisk fødselsdagslys. Hvis denne varmeenergi blev frigivet i løbet af en time, ville det svare til en Btu/h.
• En kW eller kilowatt er lig med 1000 watt. Dette er den mængde strøm, der kræves af ti 100-watt-pærer.
• Et ton er et mål for varmepumpens kapacitet. Det svarer til 3,5 kW eller 12.000 Btu/h.

Luft-kilde varmepumper

Luftvarmepumper bruger udeluften som en kilde til termisk energi i opvarmningstilstand og som en vask til at afvise energi i køletilstand. Disse typer systemer kan generelt klassificeres i to kategorier:

Luft-luft varmepumper. Disse enheder opvarmer eller afkøler luften inde i dit hjem, og repræsenterer langt størstedelen af ​​luft-kilde varmepumpe integrationer i Canada. De kan yderligere klassificeres efter installationstype:

• Kanal: Varmepumpens indendørs spole er placeret i en kanal. Luft opvarmes eller afkøles ved at passere over spolen, inden den fordeles via kanalsystemet til forskellige steder i boligen.
• Kanalfri: Varmepumpens indendørs spole er placeret i en indendørsenhed. Disse indendørsenheder er generelt placeret på gulvet eller væggen i et optaget rum og opvarmer eller afkøler luften i dette rum direkte. Blandt disse enheder kan du se udtrykkene mini- og multi-split:
  • Mini-Split: En enkelt indendørsenhed er placeret inde i hjemmet, betjent af en enkelt udendørsenhed.
  • Multi-Split: Flere indendørsenheder er placeret i hjemmet og betjenes af en enkelt udendørsenhed.

Luft-luftsystemer er mere effektive, når temperaturforskellen mellem inde og ude er mindre. På grund af dette forsøger luft-luft varmepumper generelt at optimere deres effektivitet ved at give en større mængde varm luft og opvarme denne luft til en lavere temperatur (normalt mellem 25 og 45°C). Dette står i kontrast til ovnsystemer, som leverer et mindre volumen luft, men opvarmer luften til højere temperaturer (mellem 55°C og 60°C). Hvis du skifter til en varmepumpe fra en ovn, kan du måske bemærke det, når du tager din nye varmepumpe i brug.

Luft-vand varmepumper: Mindre almindelige i Canada, luft-vand varmepumper opvarmer eller køler vand og bruges i hjem med hydroniske (vandbaserede) distributionssystemer såsom lavtemperaturradiatorer, strålegulve eller fan coil enheder. I varmetilstand leverer varmepumpen termisk energi til det vandbaserede system. Denne proces vendes i køletilstand, og termisk energi udvindes fra det vandbaserede system og afvises til udendørsluften.

Driftstemperaturerne i det hydroniske system er kritiske ved vurdering af luft-vand varmepumper. Luft-vand varmepumper fungerer mere effektivt, når vandet opvarmes til lavere temperaturer, dvs. under 45 til 50°C, og passer som sådan bedre til strålegulve eller ventilatorkonvektorsystemer. Man skal være forsigtig, hvis man overvejer deres brug med højtemperaturradiatorer, der kræver vandtemperaturer over 60°C, da disse temperaturer generelt overstiger grænserne for de fleste boligvarmepumper.

Store fordele ved luftvarmepumper

Installation af en luftvarmepumpe kan give dig en række fordele. Dette afsnit undersøger, hvordan luftvarmepumper kan gavne din husstands energifodaftryk.

Effektivitet

Den største fordel ved at bruge en luftvarmepumpe er den høje effektivitet, den kan give til opvarmning sammenlignet med typiske systemer som ovne, kedler og elektriske fodpaneler. Ved 8°C varierer ydelseskoefficienten (COP) for luftvarmepumper typisk mellem 2,0 og 5,4. Det betyder, at der for enheder med en COP på 5 overføres 5 kilowatttimer (kWh) varme for hver kWh el, der leveres til varmepumpen. Når udelufttemperaturen falder, er COP'erne lavere, da varmepumpen skal arbejde på tværs af en større temperaturforskel mellem indendørs og udendørs rum. Ved –8°C kan COP'er variere fra 1,1 til 3,7.

På sæsonbasis kan den sæsonbestemte varmefaktor (HSPF) for markedstilgængelige enheder variere fra 7,1 til 13,2 (Region V). Det er vigtigt at bemærke, at disse HSPF-estimater er for et område med et klima, der ligner Ottawa. Faktiske besparelser afhænger i høj grad af placeringen af ​​din varmepumpeinstallation.

Energibesparelser

Den højere effektivitet af varmepumpen kan udmønte sig i betydelige energiforbrugsreduktioner. Faktiske besparelser i dit hus vil afhænge af en række faktorer, herunder dit lokale klima, effektiviteten af ​​dit nuværende system, størrelse og type varmepumpe og styringsstrategien. Mange online-beregnere er tilgængelige for at give et hurtigt skøn over, hvor mange energibesparelser du kan forvente til netop din applikation. NRCans ASHP-Eval-værktøj er frit tilgængeligt og kan bruges af installatører og mekaniske designere til at rådgive om din situation.

Hvordan virker en luftvarmepumpe?

Afskrift

En luftvarmepumpe har tre cyklusser:

• Opvarmningscyklussen: Tilførsel af termisk energi til bygningen
• Afkølingscyklussen: Fjernelse af termisk energi fra bygningen
• Afrimningscyklussen: Fjernelse af rim
• opbygning på udendørs spoler

Opvarmningscyklussen

Bemærkning:

Nogle af artiklerne er hentet fra internettet. Hvis der er nogen overtrædelse, bedes du kontakte os for at slette den. Hvis du er interesseret i varmepumpeprodukter, er du velkommen til at kontakte OSB varmepumpefirma, vi er dit bedste valg.