5 Jenis Pompa Panas untuk Pemanasan dan Pendinginan Rumah

Jika Anda mempertimbangkan sistem pompa panas daripada tungku tradisional (atau ketel) dan AC untuk memanaskan dan mendinginkan rumah Anda, Anda akan memiliki beberapa jenis pompa panas untuk dipilih. Pompa panas berbeda dari sistem pemanas/pendingin tradisional karena mereka dirancang untuk memindahkan panas dari luar ke dalam ruangan (atau sebaliknya) daripada menghasilkan panas. Untuk alasan ini, mereka jauh lebih hemat energi daripada sistem pembakaran bahan bakar — tetapi mereka memiliki keterbatasan karena mereka mungkin tidak bekerja dengan baik di iklim yang sangat panas atau dingin.

Dalam prinsip umum perpindahan panas ini, berbagai jenis pompa kalor bervariasi dalam desain, dengan beberapa: menggunakan udara luar sebagai sumber panas dan lainnya menggunakan bumi itu sendiri atau badan air sebagai panas sumber.

1. Pompa Panas Sumber Udara

Prinsip pengoperasian pompa panas sumber udara sangat mirip dengan pengoperasian AC sentral, AC jendela, atau bahkan lemari es. Semua perangkat ini mentransfer panas dengan prinsip di mana cairan yang berekspansi menjadi gas mendingin (dengan cara yang sama keringat yang menguap dari kulit Anda memberikan pendinginan), sementara gas yang sama memanas saat dikompresi kembali menjadi a cair. Loop pipa diisi dengan zat pendingin kimia dan digerakkan oleh kompresor mekanis dan ekspander mengontrol bagaimana dan di mana cairan berekspansi menjadi gas dan dikompresi kembali menjadi cairan.

Perbedaan antara AC atau lemari es standar dan pompa panas sumber udara adalah bahwa pompa panas dapat dibalik sehingga mekanismenya dapat mentransfer panas dalam ruangan ke luar (siklus pendinginan) atau mentransfer panas luar ruangan ke dalam ruangan (saat beroperasi sebagai pemanas). AC konvensional, di sisi lain, adalah pompa panas satu arah sederhana yang dirancang untuk hanya menyerap panas dalam ruangan dan mengeluarkannya di luar ruangan.

Pompa panas sumber udara adalah bentuk paling umum dari pompa panas untuk sistem pemanas/pendingin perumahan. Awalnya, beberapa pompa panas sumber udara, terutama sistem minisplit, terutama sistem pendingin dan tidak terlalu efektif untuk menyediakan panas di daerah dengan subfreezing yang berkepanjangan suhu. Namun, sistem pompa panas sumber udara saat ini menawarkan alternatif yang layak untuk tungku listrik atau sistem pemanas alas tiang pada suhu hingga nol derajat Fahrenheit. Dalam mode pemanasan, pompa panas sumber udara bisa sekitar 50 persen lebih murah daripada memanaskan rumah dengan pemanas alas tiang listrik atau dengan tungku udara paksa listrik. Pompa panas sumber udara juga agak lebih efisien daripada sistem pendingin udara tradisional dalam menghilangkan kelembaban dari rumah.

Pompa panas sumber udara dengan sistem blower udara paksa biasanya berharga $4.000 hingga $8.000 untuk dipasang. Ini jauh lebih besar daripada biaya rata-rata untuk mengganti tungku udara paksa, tetapi penghematan energi akan dengan cepat menutup investasi tambahan. Dibandingkan dengan tungku udara paksa listrik, pompa panas menghemat 30 hingga 70 persen pada biaya operasi, membayar sendiri dalam waktu lima hingga 12 tahun.

Pompa Panas Minisplit Tanpa Ductless

Bentuk pompa panas sumber udara yang sangat populer untuk penggunaan di rumah umumnya digambarkan sebagai tanpa saluran, atau sistem minisplit. Sistem ini bekerja melalui dua unit mekanis: unit kompresor/kondensor luar ruangan dan satu atau lebih unit pengatur udara dalam ruangan yang berisi evaporator. Penangan udara biasanya kotak persegi panjang yang duduk di dinding atau langit-langit. Pipa plastik membawa refrigeran dari kompresor ke penangan udara, yang dapat ditempatkan sejauh 50 kaki terpisah. Pompa panas minisplit juga menggabungkan saluran pembuangan untuk memungkinkan uap air yang kental mengalir di luar ruangan, dan saluran tersebut memerlukan sambungan kabel listrik untuk memberi daya pada pengendali udara dalam ruangan dan kompresor luar ruangan.

Dalam mode pendinginan, panas diserap di dalam rumah saat zat pendingin mengembang di dalam kumparan di dalam unit pengendali udara. Kemudian, panas itu dilepaskan saat refrigeran mengalir ke unit luar dan dikompresi. Ini sangat mirip dengan cara standar AC jendela window bekerja, kecuali komponen kompresor dan evaporator dapat terletak cukup jauh terpisah. Minisplit juga jauh lebih tenang daripada AC jendela. Pompa panas minisplit dapat dibalik sehingga selama hari yang dingin, unit dapat menyerap panas dari udara luar dan melepaskannya di dalam ruangan.

Sistem minisplit sangat baik untuk dipasang di rumah tanpa saluran yang ada, seperti rumah dengan a ketel uap atau air panas dan radiator. Hal ini memungkinkan Anda untuk menambahkan AC ke rumah yang tidak praktis untuk menambahkan pekerjaan saluran untuk a sistem udara paksa, dan memiliki manfaat tambahan menyediakan sumber panas untuk meringankan beban pada boiler atau tungku.

Sistem ini menawarkan fleksibilitas luar biasa, karena kompresor/kondensor luar ruang tunggal dapat berfungsi sebanyak empat unit pengendali udara dalam ruangan, masing-masing beroperasi sebagai zona terpisah dengan termostatnya sendiri dan pengontrol. Pipa yang memindahkan refrigeran antara komponen luar dan dalam ruangan hanya membutuhkan lubang 3 inci di dinding, dan karena tidak ada saluran untuk memancarkan energi panas, ini adalah sistem yang sangat efisien yang hingga 30 persen lebih efisien daripada AC sentral udara paksa, yang kehilangan banyak energi untuk saluran yang mengalir melalui dinding atau loteng.

Pada sisi negatifnya, minisplit bisa lebih mahal untuk dipasang daripada kompresor AC sentral yang menggunakan udara paksa pekerjaan saluran, dan mereka membutuhkan pemasang yang ahli dalam memilih ukuran yang tepat dan memposisikan penangan udara dalam ruangan benar. Sebuah sistem yang terlalu besar atau sistem dimana penangan udara ditempatkan dengan buruk akan mahal untuk dioperasikan.

Menurut statistik nasional, sistem minisplit kira-kira 30 persen lebih mahal untuk dipasang daripada sistem saluran tradisional untuk konstruksi baru, meskipun bisa lebih terjangkau untuk pemasangan retrofit, di mana pemasangan saluran baru bisa sangat rumit. Rata-rata nasional adalah sekitar $3.000 hingga $4.000 untuk unit minisplit 12.000 BTU dasar dengan satu pengendali udara dalam ruangan. Berencana untuk menghabiskan sekitar $1.000 lebih untuk setiap penangan udara dalam ruangan tambahan. Satu survei nasional menunjukkan rata-rata $5.600 untuk pemasangan profesional sistem minisplit.

Meskipun ini mungkin tampak mahal, selama masa pakai sistem, Anda mungkin dapat menutup biaya yang lebih tinggi melalui penghematan energi.

Pompa Panas Jendela

Entri yang relatif baru ke dunia pompa panas adalah is pompa panas unit jendela, yang terlihat dan beroperasi seperti AC jendela, dengan satu perbedaan penting: Ini dapat dibalik, sehingga dapat mendinginkan atau memanaskan ruangan. Unit terkecil berharga $500 hingga $700, sedangkan unit yang lebih besar dengan peringkat BTU setinggi 25.000 dapat berharga hampir $2.000. Unit-unit ini bisa menjadi pilihan yang baik untuk penghuni apartemen yang mencari unit untuk mendinginkan dan menghangatkan ruangan atau untuk pemilik rumah yang mencari cara untuk menyediakan pendingin dan pemanas tambahan untuk penambahan ruangan baru atau selesai loteng. Banyak produsen terkemuka sekarang membuat unit jendela pemanas/pendingin ini, termasuk Amana, LG, Comfort Aire dan General Electric. Mereka sering dipasarkan sebagai "penyejuk udara panas/dingin", tetapi desainnya adalah pompa panas sumber udara klasik.

2. Pompa Panas Sumber Tanah

Pompa panas sumber tanah biasanya bekerja dengan mengedarkan larutan antibeku/refrigeran yang mengalir melalui loop pipa ekstensif yang terkubur di tanah di bawah garis beku. Ada berbagai metode untuk menjalankan pipa ini berdasarkan logistik lokasi pembangunan. Seperti halnya sistem pompa panas sumber udara, antibeku menyerap dan melepaskan panasnya karena siklus ekspansi/kompresi yang ditentukan oleh kompresor mekanis, katup ekspansi, dan evaporator. Sistem mengumpulkan panas di satu ujung dan melepaskannya di ujung lainnya. Selama musim pemanasan musim dingin, sistem menyerap panas dari bumi dan melepaskannya di dalam ruangan; proses ini terbalik selama musim dingin musim panas.

Ada beberapa variasi dalam cara sistem ini disalurkan. Sistem loop tertutup umumnya menggunakan antibeku yang mengalir melalui sistem pipa tertutup, tetapi ada: juga sistem loop terbuka yang menggunakan air tanah atau air danau/kolam sebagai sirkulasi fluida melalui terkubur tabung Sistem seperti itu hanya mungkin jika peraturan lokal dan kualitas air mengizinkannya.

Pompa panas sumber tanah jauh lebih mahal untuk dipasang daripada jenis pompa panas lainnya karena melibatkan penggalian ekstensif untuk menjalankan pipa bawah tanah. Harapkan untuk menghabiskan $15.000 hingga $25.000 untuk memasang pompa panas sumber tanah baru dengan pipa bawah tanah. Namun, mereka jauh lebih murah untuk beroperasi secara berkelanjutan, menghasilkan penghematan jangka panjang. Selain itu, beberapa sistem ini juga dapat memanaskan air untuk sistem lantai bercahaya atau untuk keran kran di rumah.

3. Pompa Panas Sumber Air

Bentuk lain dari pompa panas bumi adalah pompa yang menggunakan badan air, seperti danau atau kolam besar, sebagai sumber panasnya. Sistem perpipaan berisi zat pendingin yang tertutup dan tertutup dilingkarkan setidaknya 8 kaki di bawah permukaan badan air yang sesuai, dan danau atau kolam ini menyediakan sumber panas yang digunakan oleh sistem. Seperti sistem sumber tanah, kompresor dan evaporator mengubah zat pendingin di dalam pipa dari gas ke cair untuk ditransfer panas — dari air dan ke dalam rumah untuk musim panas dan dari rumah ke dalam air selama pendinginan musim.

Sistem sumber air bisa lebih murah untuk dipasang karena tidak perlu penggalian ekstensif untuk mengubur pipa di dalam tanah, tetapi mereka tunduk pada banyak peraturan karena menjaga pipa yang diisi refrigeran tetap tertutup dan terisolasi dari air adalah penting.

4. Pompa Panas Hibrida

Ada sistem pemanas/pendingin perumahan yang mencakup pompa panas dan komponen HVAC udara paksa tradisional. Selain tungku udara paksa, sistem ini memiliki unit pompa panas luar ruangan (biasanya jenis sumber udara) yang menangani tugas pemanasan dan pendinginan selama periode permintaan rendah. Selama periode yang sangat dingin atau sangat panas, sistem HVAC tradisional diaktifkan.

Pilihan yang baik di iklim ekstrim adalah sistem hibrida dalam situasi di mana sistem pompa panas saja mungkin tidak dapat menangani tugas setiap saat. Mereka juga merupakan pilihan yang baik ketika tungku tradisional harus listrik daripada gas alam. Pemanasan dengan tungku listrik saja bisa menjadi proposisi yang mahal.

5. Pompa Panas Penyerapan

Ada lagi desain pompa panas yang kurang umum yang tidak sesuai dengan kategori sumber udara, dua jenis panas bumi atau kategori hibrida. Dikenal sebagai pompa kalor absorpsi, desain ini menggunakan siklus absorpsi amonia-air untuk menyediakan pemanasan dan pendinginan. Dengan cara yang sama seperti pompa kalor standar, refrigeran amonia dikondensasikan dalam satu kumparan untuk melepaskan panasnya, dan kemudian tekanannya dilepaskan melalui mekanisme ekspansi untuk menyerap panas. Ketika sistem menyerap panas dari dalam rumah Anda, ia menyediakan pendinginan; ketika melepaskan panas ke interior rumah Anda, itu memberikan pemanasan.

Perbedaan dalam desain adalah bahwa pada pompa kalor absorpsi, amonia yang diuapkan tidak secara langsung bertekanan oleh kompresor tetapi malah diserap ke dalam air sebelum dikompresi oleh relatif pompa berdaya rendah. Untuk melepaskan amonia terlarut dari air di ujung lain siklus, sistem membutuhkan sumber panas, seperti kompor gas atau sumber panas listrik.

Sistem ini relatif jarang untuk semua kecuali rumah hunian terbesar. Mereka masuk akal hanya untuk rumah yang lebih besar dari 4.000 kaki persegi.