Princip delovanja toplotnih črpalk v hladnih podnebjih
Toplotna črpalka zrak je najpogostejša vrsta tehnologije toplotne črpalke.Ti sistemi uporabljajo zunanji zrak iz zgradbe kot vir toplote ali radiator.
Toplotna črpalka deluje v načinu hlajenja po enakem postopku kot klimatska naprava.Toda v načinu ogrevanja sistem uporablja zunanji zrak za ogrevanje hladilnega sredstva.Toplotna črpalka stisne hladilno sredstvo, da proizvede bolj vroč plin.Toplotna energija se giblje znotraj stavbe in se oddaja skozi notranje enote (ali po cevovodih, odvisno od strukture sistema).
Toplotna črpalka vas bo v mrzlem podnebju grela vso zimo.
Ko je hladilno sredstvo bistveno nižje od zunanje temperature, toplotna črpalka zagotavlja zanesljivo ogrevanje.V blagem vremenu lahko toplotne črpalke v hladnih podnebjih delujejo z učinkovitostjo do 400 % – z drugimi besedami, proizvedejo štirikrat več energije, kot jo porabijo.
Seveda, hladneje kot je vreme, težje deluje toplotna črpalka, ki zagotavlja toploto.Pod določenim temperaturnim pragom se učinkovitost sistema zmanjša.A to ne pomeni, da toplotne črpalke niso primerne za temperature pod lediščem.
Toplotne črpalke za hladno vreme (znane tudi kot toplotne črpalke za nizko temperaturo okolja) imajo inovativne lastnosti, ki jim omogočajo učinkovito delovanje pri temperaturah pod – 30 stopinj.Te funkcije vključujejo:
Hladilno sredstvo za hladno vreme
Vse toplotne črpalke na zrak vsebujejo hladilno sredstvo, spojino, ki je veliko hladnejša od zunanjega zraka.Toplotne črpalke v hladnih podnebjih običajno uporabljajo hladilna sredstva z nižjimi vrelišči od tradicionalnih hladilnih sredstev toplotnih črpalk.Ta hladilna sredstva lahko še naprej tečejo skozi sistem pri nizkih temperaturah okolja in absorbirajo več toplote iz hladnega zraka.
Zasnova kompresorja
V zadnjem desetletju so proizvajalci izboljšali kompresorje, da bi zmanjšali porabo energije za delovanje in izboljšali vzdržljivost.Toplotne črpalke v hladnih podnebjih običajno uporabljajo variabilne kompresorje, ki lahko prilagodijo svojo hitrost v realnem času.Tradicionalni kompresorji s konstantno hitrostjo so "vklopljeni" ali "izklopljeni", kar ni vedno učinkovito.
Spremenljivi kompresorji lahko delujejo pri nizkem odstotku največje hitrosti v blagem vremenu in nato preklopijo na višje hitrosti pri ekstremnih temperaturah.Ti pretvorniki ne uporabljajo vseh ali nobenih metod, ampak namesto tega pridobijo ustrezno količino energije, da ohranjajo udobno temperaturo v notranjem prostoru.
Druge inženirske optimizacije
Čeprav vse toplotne črpalke uporabljajo isti osnovni proces za prenos energije, lahko različne inženirske izboljšave izboljšajo učinkovitost tega procesa.Toplotne črpalke za hladno podnebje lahko izkoristijo zmanjšan pretok okoliškega zraka, povečano zmogljivost kompresorja in izboljšano konfiguracijo kompresijskih ciklov.Ko je velikost sistema primerna za uporabo, lahko te vrste izboljšav močno zmanjšajo stroške energije, tudi v mrzli zimi na severovzhodu, kjer toplotne črpalke skoraj vedno delujejo.
Primerjava med toplotnimi črpalkami in tradicionalnimi sistemi ogrevanja v hladnih podnebjih
Učinkovitost ogrevanja s toplotno črpalko se meri s faktorjem učinkovitosti ogrevalne sezone (HSPF), ki deli skupno toplotno moč med ogrevalno sezono (merjeno v britanskih termalnih enotah ali BTU) s skupno porabo energije v tem časovnem obdobju (merjeno v kilovatih). ure).Višji kot je HSPF, boljša je učinkovitost.
Toplotne črpalke v hladnih podnebjih lahko zagotovijo HSPF 10 ali več – z drugimi besedami, oddajo veliko več energije, kot je porabijo.V poletnih mesecih toplotna črpalka preklopi v način hlajenja in deluje učinkovito (oz. bolj učinkovito) kot nova klimatska naprava.
Toplotne črpalke z visokim HSPF so kos hladnemu vremenu.Toplotne črpalke v hladnih podnebjih lahko še vedno zagotavljajo zanesljivo ogrevanje pri temperaturah pod -20 °F, številni modeli pa so 100-odstotno učinkoviti pri temperaturah pod lediščem.Ker toplotne črpalke v milem vremenu porabijo manj električne energije, so njihovi obratovalni stroški precej nižji v primerjavi s tradicionalnimi sistemi, kot so kurilne peči in kotli.Za lastnike stavb to pomeni znatne prihranke skozi čas.
To je zato, ker morajo sistemi s prisilnim prezračevanjem, kot so peči na zemeljski plin, proizvajati toploto, namesto da bi jo prenašali z enega kraja na drugega.Popolnoma nova peč z visokim izkoristkom lahko doseže stopnjo izkoristka goriva 98 %, vendar lahko celo neučinkoviti sistemi toplotnih črpalk dosežejo izkoristek 225 % ali več.
Čas objave: 17. aprila 2023