空气源热泵是如何工作的

我们周围的一切都含有热能。热量自然地从温暖的地方流向寒冷的地方。当室外温度较低时,为了给家里提供热能,我们需要热量向另一个方向流动——从较冷的地方流向较温暖的地方。但它是如何做到的呢?

当气体的压力增加时,温度也随之增加。当压力降低时,温度降低。压力和温度之间的关系是热泵工作的关键。

这种气体被称为“制冷剂”,热泵利用电力压缩这种制冷剂,从而增加压力,从而提高温度。

当制冷剂的热量通过热交换器传递到你的家里时,它会稍微冷却一点。然后让制冷剂膨胀,使其进一步冷却。现在它足够冷,可以从外部吸收更多的热量,重新开始这个过程。

传递到热交换器的热量可以用来加热你的家。这通常是通过中央供暖系统完成的,但也可以通过空气对空气热泵或排气热泵中的热空气来完成。

使用空气源热泵(ASHP),冷制冷剂在外部装置(称为蒸发器)中开始其旅程。

它利用风扇从吹过热交换器的空气中吸收热能。虽然冬天的空气很凉爽,但由于大量的空气通过热交换器,因此有大量的能量可用。

热泵的效率如何?

热泵比其他加热系统更有效,因为它们产生的热量比它们使用的电量多。每单位电能产生的热量被称为性能系数(CoP)。因此,如果热泵的CoP为3.0,那么每消耗一个单位的电力,它就会发出三个单位的热量。

下面的图表显示了一个14千瓦(kW)热泵的基本能量流,以帮助说明CoP是如何计算的。在本例中,热泵的电功率输入为3kW,热输出为14kW。其余11kW来自环境。要计算CoP,需要将热量输出除以电输入,在本例中,CoP为4.7。

每个热泵都有一个公开的数据表,告诉你它测量的CoP是多少。CoP是在特定的测试条件下,在单个时间点测量的。然而,在现实生活中,热泵全年都会经历温度变化(即地面或空气温度在整个季节都在上升和下降),因此CoP并不总是有助于了解热泵的运行成本是多少,或者它在全年过程中的“真实世界”效率。

相反,使用季节性能系数(SCoP)或季节性能系数(SPF)来显示热泵全年的效率。我们的 安装程序 将 根据您家的系统设计计算SPF。这个计算说明了热泵应该如何执行给定的平均温度在你的位置和其他细节,如你的散热器的大小。然后,在开始任何工作之前,我们将与您分享这个计算结果。 SPF值比CoP值更能说明运行成本和效率。

虽然压缩机和泵需要电力才能工作,但它们从外部移动到内部所消耗的热量要少得多。移动的热能量与使用的电能量取决于热源温度和输出温度,因此随着外界温度的变化,热能量全年不断变化。

这将如何影响你的能源账单将取决于几个因素,包括:

  • 你要换什么燃料,要花多少钱。
  • 你的电费。
  • 你安装哪种类型的热泵,它的效率如何。
  • 中央供暖系统的设计。
  • 你的位置和全年的平均空气或地面温度。

对于使用燃气锅炉(不是石油气或燃油锅炉)的人来说,热泵的运行费用可能会稍微贵一些,除非特别注意使用最佳的散热器/地板采暖设计,以确保热泵在供暖系统中发挥最大的效率。然而,随着公用事业价格的波动,我们预计热泵将成为最便宜的,也是碳排放最低的供暖形式。

对于那些使用液化石油气或石油的人来说,每年的价格变化意味着很难准确估计每年的供暖成本。例如,在过去五年期间,取暖油的价格通常在每升40-65便士之间波动,价格总体呈上升趋势。除非你可以在一年中最便宜的时候购买石油或液化石油气来支付你全年的使用费用,否则如果安装了一个设计良好的系统,热泵应该可以节省你的运行成本。

当外部源温度与散热器或地暖所需的水温之间存在较大温差时,热泵中的压缩机工作更加困难。压缩机需要工作的次数越少,热泵的用电量就越少。

虽然我们无法控制室外源温度,但可以设计在室内使用低温水的供暖系统,这意味着热泵可以使用更少的电力,仍然可以舒适地为您的家庭供暖。

通过使用更大表面积的散热器或地板下采暖,可以在不提高水温的情况下将更多的热量输送到房间。长时间运行供暖系统是用较低温度的水向房间输送更多热量的另一种方式。

如果你的散热器表面积较小,那么热泵将不得不在更高的温度下运行。这意味着压缩机需要更努力地工作,以提供与大型散热器相同的热量,或者如果它有更长的运行时间。当压缩机工作更努力时,它会使用更多的电力,这使得系统的运行成本更高。

一个设计良好的系统的目的是尽可能降低加热水的温度。所需温度越接近源温度(即外界空气或地面温度),热泵的效率就越高,因此运行成本就越低。

一个标准的空气-水或地-水热泵需要能够储存热水,当你需要它。热水缸的大小取决于你需要的热水量,但通常可以装在一个80x80cm的橱柜里。一个热水罐可以让热泵逐渐加热水,当你需要的时候,它可以储存热水。

虽然大多数热泵可以提供55°C的水,但钢瓶中的热水需要定期达到60°C或更高才能杀死有害细菌。虽然有些热泵可以将水输送到这个温度,但大多数系统都设计为使用浸入式加热器(热水罐内的电加热器)将温度提高到所需的水平。

空气对空气热泵不能产生热水,所以你需要考虑另一种加热水的方法,比如使用浸入式加热器。

如果你没有地方放热水,你还有其他选择。一些混合系统的设计使热泵提供空间加热,而锅炉提供热水代替。

您还可以考虑安装热电池,它占用的空间比热水缸少。瞬时热水器也可用,可以安装在厨房水槽下面,提供较小容量的热水。

传统的化石燃料锅炉通常设计为在75°C的温度下将水输送到散热器-尽管现代冷凝锅炉理想地应该在较低的温度下运行,以尽可能有效地运行。相比之下,热泵理想地将热水循环到散热器或地板下采暖,温度在35°C到45°C之间,具体取决于外部温度。这是热泵工作效率最高,运行成本最低的时候。

在房子已经建成之后安装地暖可能是一项挑战。相反,你可以选择安装一个热泵,并继续使用现有的散热器在较高的温度,或安装更大的表面积散热器,以提供足够的热量,使用较低的水温。

散热器有许多不同的形状和大小。通常单面板散热器可以换成双面板或三面板散热器,以增加表面积,而不需要增加占用的墙壁面积。从单面板散热器到三面板散热器可以在不占用更多墙壁空间的情况下将热量输出增加三倍以上。散热器升级是提高热泵效率和降低运行成本的一种经济有效的方法。

在大多数情况下,地暖应该设计成与水温不高于45°C的水一起工作,所以可以肯定的是,如果你有地暖,它应该与热泵一起工作得很好。

20世纪70年代安装的一些湿式中央供暖系统有一种特殊类型的管道,称为“微孔”,内径很小。当升级到热泵时,这可能会有问题。非常小的管道直径意味着热泵不能足够快地将水输送到散热器。如果你认为你有微孔管,请告诉你的安装人员,当他们来调查你的房子。

你的热损失调查将计算出你家加热所需的能量,考虑到它的大小和隔热和防风的水平。改善你的家的绝缘使你的家更舒适,并减少你的取暖费用。

如果你的房子隔热良好,每个房间需要的热量就更少,所以散热器可以使用温度较低的水来提供热量,使热泵更有效地运行。

这在两个方面节省了能源和金钱:通过减少你的供暖需求和提高热泵的输出效率。

另一个好处是,减少你的整体供暖需求可能意味着你需要一个小尺寸的热泵,与更大的热泵相比,运行成本和购买成本更低。

防风还可以减少不受控制的通风造成的热量损失,从而减少您的整体供暖需求。

在一些家庭中,增加绝缘可能不实际或不划算。隔热材料安装人员可以拜访您的家,并建议哪些房间可以通过适当的隔热材料来改善,如果您住在1919年以前建造的老房子里,或者在保护区内,我们建议您咨询具有处理这类房产经验的隔热材料专家。

如果你不能安装绝缘材料,或者增加散热器的尺寸,还有其他的选择。

在安装热泵之前,检查是否需要向当地规划部门申请许可是很重要的。大多数热泵装置被认为是“允许的发展”,这意味着不需要许可。然而,也有例外,比如安装一个级联系统,最好在开始之前与当地的规划部门核实一下,特别是如果你住在一个受保护的建筑或保护区。

了解更多关于获得许可的信息。

你也应该通知你当地的地区网络运营商(DNO),你正计划安装热泵。DNO是负责将电力从电网输送到家庭的公司。您可以要求安装程序帮助您完成此操作,因为他们将提供完成表单所需的所有信息。

如欲了解更多有关将你的热泵装置通知民政事务处的程序,请参阅本指南来自能源网络协会。

关于在英格兰、苏格兰和威尔士注册热泵(以及类似设备,包括太阳能电池板、电池和电动汽车充电点)的进一步指导,请参见betway微博英国政府网站

充分利用你的热泵

控制

为了确保你从热泵获得最高的性能,有效地使用你的控制是很重要的。根据你的控制,以及你需要的加热和热水的水平,有不同的方法可以最大限度地利用你的热泵。设置系统控制有时会令人困惑,因此Caplor团队随时为您解答有关操作系统的任何疑问。

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与任何加热系统一样,热泵需要很好地维护才能按设计运行-尽管幸运的是,大多数热泵往往易于维护,所需的最终用户投入最少。

通过定期维护,您可以期望热泵运行15年或更长时betway高尔夫球间。

典型的检查包括目视检查水泵、外部管道、配件和电子设备。地源热泵也可能偶尔需要重新加压或检查防冻液的质量,这可以由专业人员每2-3年完成一次。

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