Pompa ciepła może mieć sprawność przekraczającą 100%. Tak, naprawdę — oto jak to zrobić

Próbując obniżyć rachunki za media, możesz ulec pokusie sięgnięcia po termostat.

To dobry instynkt. Strategiczne rozmieszczenie termostatu może pomóc w obniżeniu kosztów ogrzewania lub chłodzenia, ale nie jest to jedyny sposób na zmniejszenie zużycia energii. Jedna ważna zmienna jest wbudowana bezpośrednio w system HVAC: efektywność energetyczna.

„Wydajne rozwiązanie pozwala osiągnąć ten sam rezultat przy mniejszej liczbie nakładów” – wyjaśnia Cristi Pedotto, dyrektor ds. portfolio urządzeń kanałowych Trane i American Standard do zastosowań mieszkaniowych.

Jednym z najbardziej wydajnych rozwiązań grzewczych i chłodniczych dostępnych obecnie na rynku jest pompa ciepła. W pewnych warunkach jednostki te mogą osiągnąć sprawność powyżej 100% — zazwyczaj w zakresie od 200% do 400% — umożliwiając otrzymanie większej ilości energii, niż początkowo zainwestowano.

Oto, jak to działa i dlaczego pompy ciepła są tak wydajnym sposobem ogrzewania i chłodzenia domu.

Nie przegap żadnej z naszych bezstronnych treści technicznych i recenzji laboratoriów. Dodaj CNET jako preferowane źródło Google.

Co to jest efektywność energetyczna?

Efektywność energetyczna to sposób pomiaru zależności pomiędzy ilością energii włożonej do systemu a ilością, którą z niego uzyskasz.

Załóżmy, że płacisz określoną ilość gazu, aby zasilić piec w swoim domu. Chociaż system zamienia ten gaz w ciepło dla Twojego domu, spalając go, a następnie przekazując ciepło kanałami lub grzejnikami, część tego gazu jest tracona po drodze, a właściwie tracona. Zatem im więcej ciepła uzyskasz z tej jednostki gazu, nie tracąc go, tym wydajniejszy będzie Twój piec.

„Mówiąc najprościej, im bardziej efektywnie wykorzystujemy energię, tym mniej energii potrzebujemy” do ogrzania tego samego domu, mówi Pedotto.

Jaka jest typowa efektywność energetyczna systemu grzewczego na paliwa kopalne?

Tradycyjne systemy grzewcze na paliwa kopalne mogą mieć różne wskaźniki efektywności, w zależności od wieku sprzętu i ustawień domu.

Na przykład typowy piec gazowy ma zwykle sprawność od 80% do 98%. Pedotto twierdzi, że obecnie w przypadku pieców sprzedawanych w USA wymagana jest minimalna sprawność na poziomie 80%, a w 2028 r. próg ten wzrośnie do 95%.

Ale tę ocenę można obniżyć na kilka sposobów.

Na przykład, jeśli ciepło z pieca zostanie następnie przepchnięte przez kanały powietrzne, powietrze może stracić ciepło w drodze do otworów wentylacyjnych. Tak twierdzi Gwendolyn van der Linden, główny inżynier algorytmów w startupie zajmującym się pompami ciepła w San Francisco Kołdra. A energia elektryczna wykorzystywana do zasilania wentylatora lub dmuchawy nie jest uwzględniana w standardowych obliczeniach wydajności pieca gazowego, mówi Pedotto.

Jaka jest typowa wydajność elektrycznej pompy ciepła?

Kiedy mówimy o wydajności elektrycznych pomp ciepła, możemy zastosować pomiar znany jako „współczynnik wydajności” lub COP. Mierzy ilość energii elektrycznej wymaganej do działania systemu w porównaniu z ilością energii (ciepła lub chłodzenia) dostarczonej do domu.

Nawet starsza pompa ciepła może mieć współczynnik COP wynoszący dwa, co oznacza, że ​​dostarcza do domu dwa razy więcej energii niż energia potrzebna do jej działania. „To niesamowite, co potrafi” – mówi Pedotto.

Ale nowsze systemy pomp ciepła mogą pójść jeszcze dalej, mówi van der Linden. Model jej firmy ma średni współczynnik COP wynoszący cztery, co w praktyce oznacza wydajność na poziomie 400%.

Jednak w niektórych ekstremalnie niskich temperaturach współczynnik COP pompy ciepła może w rzeczywistości spaść poniżej jednego, co oznacza, że ​​jest ona wydajna poniżej 100% i zużywa więcej energii do działania, niż ostatecznie dostarcza do domu. Nowsze pompy ciepła mogą utrzymać wydajność w niższych temperaturach. Na przykład model Quilt podaje współczynnik COP wynoszący dwa przy temperaturze 5 stopni Fahrenheita.

Jak w ogóle można przekroczyć 100% wydajności?

Odpowiedź kryje się w fundamentalnej innowacji pomp ciepła. Nie wytwarzają ciepła jak piec, spalając gaz. W rzeczywistości pompy ciepła po prostu przenosić ciepło z jednego miejsca do drugiego.

Zimą pompa ciepła pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego (tak, istnieje Niektóre ciepło na zewnątrz nawet w środku zimy) i wykorzystuje czynnik chłodniczy, aby wydobyć tę energię i wdmuchnąć ją do domu w postaci gorącego powietrza. Jak wyjaśnia Pedotto: „Nie wytwarzasz ciepła, pobierasz je z zewnątrz i wprowadzasz”.

Dzięki temu pompy ciepła mogą mieć wyższą efektywność: często potrzeba mniej energii do przekazania ciepła niż do wytworzenia ciepła.

Jednakże wydajność pompy ciepła zależy od temperatury zewnętrznej. Jeśli między żądaną temperaturą w pomieszczeniu a aktualną temperaturą zewnętrzną występuje duża różnica (na przykład w mroźny zimowy dzień), pompa ciepła musi pracować ciężej, aby pobrać ciepło z powietrza zewnętrznego, a jej wydajność spadnie do dolnej granicy.

Ale jest też odwrotnie. Jeśli jest łagodny zimowy dzień, na zewnątrz unosi się więcej energii cieplnej, co oznacza, że ​​pompa ciepła nie będzie tak ciężko pracować, aby ją wydobyć.

Dlaczego efektywność energetyczna jest dla Ciebie ważna

Większość konsumentów będzie dbała o efektywność z prostego powodu: może to obniżyć ich rachunki za media. Im bardziej wydajny jest Twój system HVAC, tym mniej energii będziesz potrzebować (i za co zapłacisz), aby utrzymać komfortową temperaturę w domu.

Jednak przejście z instalacji gazowej na elektryczną pompę ciepła (nawet przy jej niewiarygodnie wysokiej wydajności) nie będzie zawsze oszczędzać pieniądze. Jeśli mieszkasz w stanie, w którym ceny gazu są korzystniejsze niż ceny energii elektrycznej, lub gdzie jest wiele mroźnych zimowych dni, uruchomienie pieca gazowego może okazać się tańsze.

Oczywiście cena nie jest jedynym powodem zmiany. Spalanie mniejszej ilości paliw kopalnych jest dobre dla środowiska i może pomóc w ograniczeniu emisji gazów cieplarnianych, nawet jeśli nie od razu pomoże to Twojemu portfelowi.