Das Arbeitsprinzip von Wärmepumpen in kalten Klimazonen
Die Luftwärmepumpe ist die am weitesten verbreitete Art der Wärmepumpentechnologie.Diese Systeme nutzen die Umgebungsluft von außerhalb des Gebäudes als Wärmequelle oder Heizkörper.
Die Wärmepumpe arbeitet im Kühlmodus nach dem gleichen Verfahren wie eine Klimaanlage.Im Heizmodus verwendet das System jedoch Außenluft, um das Kältemittel zu erwärmen.Die Wärmepumpe komprimiert das Kältemittel, um heißeres Gas zu erzeugen.Thermische Energie bewegt sich innerhalb des Gebäudes und wird durch Innengeräte (oder durch Rohrleitungssysteme, je nach Struktur des Systems) freigesetzt.
Eine Wärmepumpe in einem kalten Klima hält Sie den ganzen Winter über warm.
Wenn das Kältemittel deutlich unter der Außentemperatur liegt, heizt die Wärmepumpe zuverlässig.Bei mildem Wetter können Wärmepumpen in kalten Klimazonen mit einem Wirkungsgrad von bis zu 400 % arbeiten – sie erzeugen also das Vierfache der verbrauchten Energie.
Je kälter das Wetter ist, desto schwieriger ist es natürlich für die Wärmepumpe, zu arbeiten, um Wärme bereitzustellen.Unterhalb einer bestimmten Temperaturschwelle nimmt die Effizienz des Systems ab.Das heißt aber nicht, dass Wärmepumpen nicht für Temperaturen unter dem Gefrierpunkt geeignet sind.
Wärmepumpen für kaltes Wetter (auch bekannt als Wärmepumpen für niedrige Umgebungstemperaturen) verfügen über innovative Merkmale, die es ihnen ermöglichen, bei Temperaturen unter – 30 Grad effizient zu arbeiten.Zu diesen Funktionen gehören:
Kältemittel für kaltes Wetter
Alle Luftwärmepumpen enthalten Kältemittel, eine Verbindung, die viel kälter ist als die Außenluft.Wärmepumpen in kalten Klimazonen verwenden normalerweise Kältemittel mit niedrigeren Siedepunkten als herkömmliche Wärmepumpenkältemittel.Diese Kältemittel können bei niedrigen Umgebungstemperaturen weiter durch das System strömen und mehr Wärme aus der kalten Luft aufnehmen.
Kompressordesign
In den letzten zehn Jahren haben Hersteller Verbesserungen an Kompressoren vorgenommen, um die für den Betrieb erforderliche Energie zu reduzieren und die Haltbarkeit zu verbessern.Wärmepumpen in kalten Klimazonen verwenden normalerweise variable Kompressoren, die ihre Drehzahl in Echtzeit anpassen können.Herkömmliche Kompressoren mit konstanter Drehzahl sind entweder „ein“ oder „aus“, was nicht immer effektiv ist.
Variable Kompressoren können bei mildem Wetter mit einem niedrigen Prozentsatz ihrer maximalen Drehzahl arbeiten und dann bei extremen Temperaturen auf höhere Drehzahlen umschalten.Diese Wechselrichter verwenden keine entweder alle oder keine Methoden, sondern entziehen stattdessen eine angemessene Menge an Energie, um den Innenraum auf einer angenehmen Temperatur zu halten.
Andere technische Optimierungen
Obwohl alle Wärmepumpen denselben grundlegenden Prozess zur Energieübertragung verwenden, können verschiedene technische Verbesserungen die Effizienz dieses Prozesses verbessern.Wärmepumpen für kaltes Klima können einen reduzierten Umgebungsluftstrom, eine erhöhte Kompressorkapazität und eine verbesserte Konfiguration von Kompressionszyklen nutzen.Wenn die Größe des Systems für die Anwendung geeignet ist, können diese Arten von Verbesserungen die Energiekosten erheblich senken, selbst im kalten Winter des Nordostens, wo Wärmepumpen fast immer laufen.
Vergleich zwischen Wärmepumpen und herkömmlichen Heizsystemen in kalten Klimazonen
Die Effizienz der Wärmepumpenheizung wird durch den Heizsaisonleistungsfaktor (HSPF) gemessen, der die gesamte Heizleistung während der Heizperiode (gemessen in British Thermal Units oder BTUs) durch den gesamten Energieverbrauch während dieses Zeitraums (gemessen in Kilowatt) dividiert Std).Je höher der HSPF, desto besser der Wirkungsgrad.
Wärmepumpen in kalten Klimazonen können einen HSPF von 10 oder höher liefern – mit anderen Worten, sie übertragen viel mehr Energie, als sie verbrauchen.Während der Sommermonate schaltet die Wärmepumpe in den Kühlbetrieb und arbeitet effizient (oder effizienter) wie die neue Klimaanlage.
Wärmepumpen mit hohem HSPF kommen mit kaltem Wetter zurecht.Wärmepumpen in kalten Klimazonen können bei Temperaturen unter -20 ° F immer noch zuverlässig Wärme liefern, und viele Modelle sind bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt zu 100 % effizient.Da Wärmepumpen bei mildem Wetter weniger Strom verbrauchen, sind ihre Betriebskosten im Vergleich zu herkömmlichen Systemen wie Verbrennungsöfen und Heizkesseln deutlich geringer.Für Gebäudeeigentümer bedeutet dies im Laufe der Zeit erhebliche Einsparungen.
Dies liegt daran, dass Umluftsysteme wie Erdgasöfen Wärme erzeugen müssen, anstatt sie von einem Ort zum anderen zu übertragen.Eine fabrikneue Hocheffizienzfeuerung kann einen Brennstoffnutzungsgrad von 98 % erreichen, aber selbst ineffiziente Wärmepumpensysteme können einen Wirkungsgrad von 225 % oder mehr erreichen.
Postzeit: 17. April 2023