De 5 typene varmepumper for oppvarming og kjøling av hjemmet

Hvis du vurderer en varmepumpesystem i stedet for en tradisjonell ovn (eller kjele) og klimaanlegg for oppvarming og kjøling av hjemmet ditt, vil du ha flere typer varmepumper å velge mellom. Varmepumper skiller seg fra tradisjonelle varme- / kjølesystemer fordi de er designet for å flytte varme fra utendørs til innendørs (eller omvendt) i stedet for å generere varme. Av denne grunn er de betydelig mer energieffektive enn drivstoffforbrenningssystemer - men de har begrensninger siden de kanskje ikke fungerer veldig bra i ekstremt varme eller kalde klimaer.

Innenfor dette generelle prinsippet om å flytte varme, varierer de forskjellige typene varmepumper i design, med noen bruker uteluft som varmekilde og andre bruker selve jorden eller en vannkilde som varme kilde.

1. Luftkildevarmepumper

Driftsprinsippet til en luftkildevarmepumpe er ganske lik driften av et sentralt klimaanlegg, et vindus klimaanlegg eller til og med et kjøleskap. Alle disse enhetene overfører varme etter prinsippet som en væske som ekspanderer til en gass avkjøles (på samme måte at svette som fordamper fra huden din gir kjøling), mens den samme gassen varmes opp når den komprimeres tilbake til en væske. Rørløkker fylt med et kjemisk kjølemedium og drevet av mekaniske kompressorer og utvidere styrer hvordan og hvor væsken utvides til en gass og komprimeres tilbake til en væske.

Forskjellen mellom et standard klimaanlegg eller kjøleskap og et luftkildevarmepumpe er at varmepumpen er reversibel slik at mekanismen enten kan overføre innendørs varme til utendørs (kjølesyklusen) eller overføre utendørs varme til innendørs (når det fungerer som varmeapparat). Et konvensjonelt klimaanlegg er derimot en enkel en-retnings varmepumpe designet for bare å absorbere innendørs varme og utvise den utendørs.

Luftkildevarmepumper er den vanligste formen for varmepumpe for varme- / kjølesystemer i boliger. Opprinnelig var noen luftkildevarmepumper, spesielt minisplit-systemer, hovedsakelig kjølesystemer og var ikke så effektive for å gi varme i regioner med langvarig underfrysing temperaturer. Imidlertid tilbyr dagens luftkildesystemer et levedyktig alternativ til elektriske ovner eller grunnvarmesystemer ved temperaturer ned til null grader Fahrenheit. I oppvarmingsmodus kan luftkildevarmepumper være omtrent 50 prosent billigere enn å varme opp et hus med elektrisk grunnvarme eller med en elektrisk luftovn. Luftkildevarmepumper er også noe mer effektive enn tradisjonelle klimaanleggssystemer for å fjerne fuktighet fra et hjem.

Luftkildevarmepumper med et blåsesystem med tvangsluft koster vanligvis $ 4000 til $ 8000 å installere. Dette er betydelig mer enn den gjennomsnittlige kostnaden for å bytte ut en luftovn, men energibesparelser vil raskt få tilbake den ekstra investeringen. Sammenlignet med en elektrisk luftovn sparer varmepumper 30 til 70 prosent på driftskostnadene, og betaler for seg selv innen fem til 12 år.

Ductless Minisplit varmepumper

En veldig populær form for luftkildevarmepumpe til privat bruk blir generelt beskrevet som en kanalfri, eller minisplit-system. Disse systemene fungerer ved hjelp av to mekaniske enheter: en utendørs kompressor / kondensatorenhet og en eller flere innendørs luftbehandlingsenheter som inneholder en fordamper. Luftbehandlerne er vanligvis rektangulære bokser som sitter på en vegg eller et tak. Plastrør fører kjølemediet fra kompressoren til luftbehandleren, som kan være plassert så mye som 50 meter fra hverandre. Minisplit varmepumper Inkluder også en dreneringsledning for å tillate kondensert fuktighet å renne utendørs, og de krever en elektrisk kabeltilkobling for å drive inneluftbehandleren (e) og utekompressoren.

I kjølemodus absorberes varme inne i huset når kjølemediet utvides inne i spoler i luftbehandlingsenheten. Deretter frigjøres varmen når kjølemediet strømmer til utedelen og komprimeres. Dette er ganske likt den måten som en standard vindus klimaanlegg fungerer, bortsett fra at kompressor- og fordamperkomponentene kan være plassert ganske langt fra hverandre. Minisplits er også mye roligere enn vindus klimaanlegg. En minisplit varmepumpe er reversibel slik at enhetene i løpet av kalde dager kan absorbere varme fra uteluften og slippe den innendørs.

Minisplit-systemer er utmerket for ettermontering i et hjem uten eksisterende kanaler, for eksempel et hjem med en damp- eller varmtvannsbereder og radiatorer. Dette lar deg legge til klimaanlegg i et hjem der det er upraktisk å legge til kanalarbeid for en tvangsluftsystem, og det har den ekstra fordelen av å gi en varmekilde for å avlaste belastningen på kjelen eller ovnen.

Disse systemene gir stor fleksibilitet, da en enkelt utendørs kompressor / kondensator kan tjene så mange som fire innendørs luftbehandlingsenheter, som hver fungerer som en egen sone med sin egen termostat og kontrolleren. Slangen som beveger kjølemiddel mellom utendørskomponenter og innendørs komponenter krever bare et 3-tommers hull i veggen, og siden det ikke er noe kanal for å utstråle termisk energi, svært effektive systemer som er opptil 30 prosent mer effektive enn sentrale luftkondisjoneringsanlegg, som mister en betydelig mengde energi til kanaler som går gjennom vegger eller loft.

På baksiden kan minisplitter være dyrere å installere enn en sentral klimaanleggskompressor som bruker tvungen luft kanalarbeid, og de krever en installatør som er dyktig i å velge riktig størrelse og plassere innendørsluftbehandlerne riktig. Et system som er for stort eller et der luftbehandlerne er dårlig plassert, vil være dyrt å betjene.

I følge nasjonal statistikk er et minisplit-system omtrent 30 prosent dyrere å installere enn et tradisjonelt kanalsystem for nybygg, men det kan være rimeligere for ettermonteringsinstallasjoner, der installasjon av nytt kanalarbeid kan være veldig komplisert. Landsgjennomsnittet er omtrent $ 3000 til $ 4000 for en grunnleggende 12.000 BTU minisplit-enhet med en enkelt innendørs luftbehandler. Planlegg å bruke rundt $ 1000 mer for hver ekstra innendørs luftbehandler. En nasjonal undersøkelse viser et gjennomsnitt på $ 5600 for profesjonell installasjon av et minisplit-system.

Selv om dette kan virke dyrt, kan du i løpet av systemets levetid godt innhente de høyere kostnadene gjennom energibesparelser.

Vindusvarmepumper

En relativt ny oppføring i varmepumpeverdenen er vindusenhet varmepumpe, som ser ut og fungerer omtrent som et vindus klimaanlegg, med en viktig forskjell: Det er reversibelt, så det kan enten kjøle ned eller varme opp et rom. De minste enhetene koster $ 500 til $ 700, mens større enheter med BTU-rangeringer så høyt som 25.000 kan koste nær $ 2000. Disse enhetene kan være et godt alternativ for leilighetsboere som leter etter en enhet for å både kjøle og varme et rom eller for huseiere som leter etter en måte å tilby ekstra kjøling og oppvarming for et nytt romtilskudd eller ferdig loft. Mange ledende produsenter lager nå disse varme- / kjølevinduenehetene, inkludert Amana, LG, Comfort Aire og General Electric. De markedsføres ofte som "varme / kule klimaanlegg", men designet er en klassisk luftkildevarmepumpe.

2. Bakken varmepumper

Jordvarmepumper fungerer vanligvis ved å sirkulere en frostvæske / kjølemediumløsning som går gjennom en omfattende rørsløyfe begravd i jorden under frostlinjen. Det finnes en rekke metoder for å kjøre denne slangen basert på logistikken til byggeplassen. Som med luftkildevarmepumpesystemer, absorberer frostvæsken og frigjør varmen på grunn av en utvidelses- / kompresjonssyklus diktert av en mekanisk kompressor, ekspansjonsventil og fordamper. Systemet samler opp varme i den ene enden og frigjør den i den andre. I løpet av vinteroppvarmingssesongen absorberer systemet varmen fra jorden og frigjør den innendørs. prosessen snus i løpet av sommeren kjølesesongen.

Det er flere variasjoner i hvordan disse systemene røres. Systemer med lukket sløyfe bruker vanligvis frostvæske som strømmer gjennom et forseglet rørsystem, men det er det også åpne sløyfesystemer som bruker grunnvann eller vann i innsjøen / dammen som sirkulerende væske gjennom den nedgravde slange. Slike systemer er bare mulig der lokale forskrifter og vannkvalitet tillater det.

Jordvarmepumper koster betydelig mer å installere enn andre typer varmepumper fordi de innebærer omfattende utgraving for å kjøre underjordiske rør. Forvent å bruke $ 15.000 til $ 25.000 for å installere en ny grunnvarmepumpe med underjordiske rør. Imidlertid koster de mye mindre å drive kontinuerlig, noe som resulterer i langsiktige besparelser. I tillegg kan noen av disse systemene også varme opp vannet til strålende gulvsystemer eller for kraner i hjemmet.

3. Vannkilde varmepumper

En annen form for geotermisk pumpe er en som bruker en vannkilde, for eksempel en innsjø eller en stor dam, som varmekilde. Et lukket og forseglet system med kjølemediumfylte rørledninger sløyfes minst 8 fot under overflaten av en passende vannmasse, og denne innsjøen eller dammen gir varmekilden som brukes av systemet. Som jordkildesystemer skifter en kompressor og fordamper kjølemiddel inne i rørene fra gass til væske for å overføre varmen - fra vannet og inn i huset for oppvarmingssesongen og fra huset til vannet under avkjølingen årstid.

Vannkildesystemer kan være billigere å installere siden det ikke er behov for omfattende utgraving for å begrave rørene i jorden, men de er underlagt mange forskrifter siden det å holde kjølemediumfylte rør forseglet og isolert fra vannet viktig.

4. Hybrid varmepumper

Det finnes oppvarmings- / kjølesystemer til boliger som inkluderer både en varmepumpe og tradisjonelle HVAC-komponenter med forcert luft. I tillegg til en komfyrovn har systemet en utendørs varmepumpeenhet (vanligvis en luftkildetype) som håndterer oppvarmings- og kjøleoppgavene i perioder med lav etterspørsel. I veldig kalde eller veldig varme perioder aktiveres det tradisjonelle VVS-systemet.

Et godt alternativ i ekstreme klima er a hybrid system i situasjoner der et varmepumpesystem ikke kan håndtere oppgavene til enhver tid. De er også et godt alternativ når den tradisjonelle ovnen må være elektrisk i stedet for naturgass. Oppvarming med en elektrisk ovn alene kan være et dyrt forslag.

5. Absorpsjon varmepumper

Det er en annen mindre vanlig varmepumpedesign som ikke passer inn i luftkildekategorien, de to geotermiske typene eller hybridkategorien. Denne designen er kjent som en absorpsjonsvarmepumpe og bruker en ammoniakk-vannabsorpsjonssyklus for å gi oppvarming og kjøling. På samme måte som en standard varmepumpe, kondenseres ammoniakk-kjølemediet i en spole for å frigjøre varmen, og deretter frigjøres trykket gjennom en ekspansjonsmekanisme for å absorbere varme. Når systemet absorberer varme fra hjemmet ditt, gir det kjøling. når det frigjør varme til det indre av hjemmet ditt, gir det oppvarming.

Forskjellen i design er at i absorpsjonsvarmepumpen er den fordampede ammoniakken ikke direkte trykk av en kompressor, men blir i stedet absorbert i vann før den komprimeres av en relativt pumpe med lav effekt. For å frigjøre den oppløste ammoniakken fra vannet i den andre enden av syklusen, krever systemet en varmekilde, for eksempel en gassbrenner eller en elektrisk varmekilde.

Disse systemene er relativt sjeldne for alle, men de største bolighusene. De gir bare mening for boliger større enn 4000 kvadratmeter.