2022-10-02 13:46:35

热泵可以降低高达90%的能源成本这不是魔术,只是对物理定律的巧妙运用

Heat pump at side of house next to garage and car

热泵在世界各地都很流行,它必须在降低能源成本的同时迅速削减碳排放。在建筑物中,它们取代了空间供暖和水暖,还额外提供制冷。

热泵从外部提取热量,将其浓缩(使用电动压缩机)以提高温度,然后将热量泵到需要的地方。事实上,数以百万计的澳大利亚家庭已经拥有了用于制冷的热泵冰箱和逆循环空调。它们也可以加热,与其他形式的加热相比,可以节省很多钱!

甚至在俄罗斯限制天然气供应之前,许多欧洲国家就已经推出了热泵——即使是在寒冷的气候下。现在,**政策正在加速改变。近年来天然气价格非常低廉的美国也加入了这股热潮:美国总统乔·拜登(Joe Biden)宣布,热泵对“国防至关重要”,并下令提高产量。

澳大利亚联邦**正在鼓励使用热泵的建筑物电气化,并正在考虑立法强制在新的住房开发中使用这一技术。维多利亚州**最近推出了天然气替代路线图,并重新制定了对热泵的激励计划。其他州和地区也在审查相关政策。

节省的能源成本到底有多大?

相对于电扇加热器或传统的电热水服务,我计算热泵可以节省60-85%的能源成本,这与ACT**的估计相近。

由于效率和能源价格差异很大,与天然气进行比较很难。不过,一般来说,热泵的供暖成本只有燃气的一半左右。如果你不出口多余的屋顶太阳能输出,而是用它来运行热泵,我计算它将比天然气便宜90%。

热泵对气候也有好处。我的计算表明,一台典型的热泵使用来自电网的平均澳大利亚电力,与天然气相比将减少约四分之一的排放,与电风扇或电热器相比将减少四分之三的排放。

如果一个高效的热泵取代低效的燃气加热或主要依靠太阳能运行,减排可能会更大。随着零排放的可再生能源电力取代煤炭和天然气发电,以及热泵变得更加高效,这一差距正在扩大。

Horizo<em></em>ntal bar chart showing cost savings for a typical home using electric and split systems for heating compared to gas heating
达 ta:维多利亚州天然气替代路线图2022,CC BY

热泵是如何工作的?

目前可用的热泵的效率达到300-600%——也就是说,每消耗一个单位的电力,它们产生3到6个单位的热量。热泵也可以在冰冻条件下运行。

这是怎么可能的,传统电燃气加热器的最大效率是100%,冷空气是冷的?

这不是魔术。想想你的冰箱,它是一个小型热泵。冰箱里有一个叫做蒸发器的冷板。它从温暖的食物和其他来源吸收热量,因为热量自然地从较热的物体流向较冷的物体。冰箱下面的电动马达驱动一个压缩机,将热量集中到更高的温度,然后倒入你的厨房。一般冰箱的侧面和背面会在这个过程中变暖。所以你的冰箱在加热厨房的同时冷却食物。

热泵遵循热力学定律,这使得其理论上的运行效率从200%到10000%以上。但温差越大,热泵的效率越低。

如果热泵需要从环境中吸取热量,它如何在寒冷的天气中工作?记住,你的冰箱在把热量输送到厨房的同时,还能保持冷冻室的低温。物理定律在起作用。我们所经历的冷温度实际上是相当热的:这都是相对的。

外层空间的温度接近绝对零度,即零开尔文,或-273℃。因此,相对于外太空而言,0℃(水结冰的温度),甚至推荐的冷冻温度-18℃,实际上都是相当热的。

在“寒冷”的天气里,热泵的主要问题是它的热交换器会结冰,因为空气中的水蒸气冷却、凝结,然后结冰。这些冰阻塞了通常为热泵提供“热”空气的空气流动。热泵的设计可以将这个问题最小化。

您如何为您的家选择合适的热泵?

选择一个合适的热泵(通常被称为逆循环空调)可能会很棘手,因为大多数顾问都习惯于讨论燃气的选择。yourhome.gov.au、choice.com.au和Facebook上流行的“我的高效电气之家”页面可以帮助你。

所有的家庭单位都必须贴有能源标签(参见energyrating.gov.au):星星越多越好。独立的FairAir网络计算器可以让你估计一个家的供暖和制冷需求,以及保持舒适所需的尺寸。

Energy rating label for reverse-cycle air co<em></em>nditioner showing performance for different climate zones
**正逐步采用这个气候区标签,以取代反循环空调的旧星评级标签。不幸的是,这个阶段进展缓慢,因此许多产品仍然没有显示出与气候相关的性能差异。作者提供了

更大的热泵更昂贵,所以不必要的超大尺寸可能会花费更多。此外,绝缘,密封通风和其他建筑效率措施,让你可以购买一个更小,更便宜的热泵,将使用更少的能源,提供更好的舒适。

在使用热泵时,每隔几个月对其过滤器进行清洗是非常重要的。堵塞的过滤器会降低效率和冷热输出。如果你有一个旧的热泵,不再提供那么多的热量(或冷却),它可能失去了一些制冷剂,需要补充。