Ilmalämpöpumput kylmällä säällä

Ilmalämpöpumppujen suurin rajoitus on merkittävä suorituskyvyn heikkeneminen ulkolämpötilan saavuttaessa jäätymisrajan.

Lämpöpumput ovat nousemassa tehokkaaksi ratkaisuksi tilojen lämmitykseen ja ilmastointiin, erityisesti käytettäessä muuttuvavirtausjärjestelmissä. Ne sopivat tehokkaimpiin ilmastointijärjestelmiin jäähdytystilassa ja kilpailevat polttolämmityksen alhaisten kustannusten kanssa käyttämällä vain sähköä. Perinteiseen vastuslämmittimeen verrattuna lämpöpumppu saavuttaa 40-80 prosentin säästöjä mallista ja käyttöolosuhteista riippuen.

Ilmalämpöpumput vaihtavat lämpöä suoraan ulkoilmaan, kun taas maalämpöpumput hyödyntävät vakaata maanalaista lämpötilaa korkeamman hyötysuhteen saavuttamiseksi. Kun otetaan huomioon maaperäjärjestelmän korkea hinta ja monimutkaiset asennukset, ilmalämpöpumput ovat yleisin vaihtoehto.

Ilmalämpöpumppujen suurin rajoitus on merkittävä suorituskyvyn heikkeneminen ulkolämpötilan saavuttaessa jäätymisrajan. Suunnitteluinsinöörien on otettava huomioon paikallisen sään vaikutus lämpöpumppua määritellessään ja varmistettava, että järjestelmä on varustettu riittävillä toimenpiteillä alhaisimpien odotettavissa olevien lämpötilojen kannalta.

Kuinka äärimmäinen kylmä vaikuttaa ilmalämpöpumppuihin?

Suurin haaste käytettäessä ilmalämpöpumppua jäätymislämpötiloissa on jään kertymisen hallinta ulkopatterien päälle. Koska laite poistaa lämpöä jo kylmästä ulkoilmasta, kosteus voi helposti kerääntyä ja jäätyä sen kierukoiden pinnalle.

Vaikka lämpöpumpun sulatusjakso voi sulattaa jäätä ulkopatterien päällä, yksikkö ei pysty lämmittämään tilaa syklin aikana. Kun ulkolämpötila laskee, lämpöpumpun on siirryttävä sulatusjaksoon useammin kompensoidakseen jään muodostumista, mikä rajoittaa sisätiloihin toimitettua lämpöä.

Koska maalämpöpumput eivät vaihda lämpöä ulkoilman kanssa, jäätymislämpötilat eivät vaikuta niihin suhteellisen vähän. Ne vaativat kuitenkin kaivauksia, joita voi olla vaikea suorittaa olemassa olevien rakennusten alla, etenkin ruuhkaisilla kaupunkialueilla.

Ilmalämpöpumppujen määrittäminen kylmää säätä varten

Käytettäessä ilmalämpöpumppuja jäätymislämpötiloilla on kaksi päätapaa kompensoida sulatusjaksojen lämmityshäviöitä:

Varalämmitysjärjestelmän, tyypillisesti kaasupolttimen tai sähkövastuslämmittimen, lisääminen.
Lämpöpumpun määrittäminen, jossa on sisäänrakennetut huurteen kerääntymisen estävät toimenpiteet.
Ilmalämpöpumppujen varalämmitysjärjestelmät ovat yksinkertainen ratkaisu, mutta niillä on taipumus nostaa järjestelmän omistuskustannuksia. Suunnittelunäkökohdat vaihtelevat määritetyn varalämmityksen tyypin mukaan:

Sähkövastuslämmitin toimii samalla energialähteellä kuin lämpöpumppu. Se kuitenkin kuluttaa enemmän virtaa tietyllä lämmityskuormalla, mikä vaatii suuremman johdotuskapasiteetin. Myös järjestelmän kokonaishyötysuhde laskee, koska vastuslämmitys on paljon vähemmän tehokasta kuin lämpöpumppukäyttö.
Kaasupolttimella saavutetaan paljon pienemmät käyttökustannukset kuin vastuslämmittimellä. Se vaatii kuitenkin kaasun syöttö- ja pakojärjestelmän, mikä nostaa asennuksen kustannuksia.
Kun lämpöpumppujärjestelmä käyttää varalämmitystä, on suositeltavaa asettaa termostaatti kohtuulliseen lämpötilaan. Tämä minimoi sulatusjakson tiheyden ja varalämmitysjärjestelmän käyttöajan, mikä pienentää kokonaisenergiankulutusta.

Lämpöpumput sisäänrakennetuilla toimenpiteillä kylmää säätä vastaan

Johtavien valmistajien ilmalämpöpumput ovat tyypillisesti mitoitettuja ulkolämpötiloihin jopa -4 °F. Kuitenkin, kun yksiköitä tehostetaan kylmän sään toimenpiteillä, niiden toiminta-alue voi ulottua alle -10 °F tai jopa -20 °F. Seuraavassa on joitain yleisiä suunnitteluominaisuuksia, joita lämpöpumppujen valmistajat käyttävät lieventämään sulatusjakson vaikutusta:

Jotkut valmistajat toimittavat lämpöakkuja, jotka voivat jatkaa lämmön toimittamista lämpöpumpun siirtyessä sulatusjaksoon.
On myös lämpöpumppukokoonpanoja, joissa yksi kuumasta kylmäainelinjasta kiertää ulkoyksikön läpi jäätymisen estämiseksi. Sulatusjakso aktivoituu vain, kun tämä lämmitysteho ei riitä.
Kun lämpöpumppujärjestelmä käyttää useita ulkoyksiköitä, ne voidaan ohjelmoida siirtymään sulatusjaksoon peräkkäin, ei samanaikaisesti. Näin järjestelmä ei koskaan menetä täyttä lämmitystehoaan sulatuksen vuoksi.
Ulkoyksiköt voidaan varustaa myös koteloilla, jotka suojaavat laitetta suoralta lumisateelta. Tällä tavalla yksikkö saa käsitellä vain suoraan keloihin muodostuvaa jäätä.
Vaikka nämä toimenpiteet eivät poista sulatusjaksoa kokonaan, ne voivat vähentää sen vaikutusta lämmitystehoon. Parhaan tuloksen saavuttamiseksi ilmalämpöpumppujärjestelmällä ensimmäinen suositeltava askel on paikallisen sään arviointi. Näin riittävä järjestelmä voidaan määrittää alusta alkaen; mikä on yksinkertaisempaa ja halvempaa kuin sopimattoman asennuksen päivittäminen.

Täydentävät toimenpiteet lämpöpumpun tehokkuuden parantamiseksi

Energiatehokas lämpöpumppujärjestelmä vähentää lämmitys- ja jäähdytyskustannuksia. Itse rakennus voidaan kuitenkin myös suunnitella siten, että se minimoi jäähdytystarpeen kesällä ja lämmitystarpeen talvella. Riittävästi eristetty ja ilmatiivis vaippa minimoi lämmityksen ja jäähdytyksen tarpeen verrattuna rakennukseen, jossa on huono eristys ja paljon ilmavuotoja.

Myös ilmanvaihdon säädöt edistävät lämmityksen ja jäähdytyksen tehokkuutta säätämällä ilmavirtaa rakennuksen tarpeiden mukaan. Kun ilmanvaihtojärjestelmät toimivat koko ajan täydellä ilmavirralla, on ilmastoitava ilmamäärä suurempi. Toisaalta, jos ilmanvaihtoa säädetään käyttöasteen mukaan, on ilmastoitava kokonaisilmamäärä pienempi.

On olemassa laaja valikoima lämmitys- ja jäähdytyskokoonpanoja, joita voidaan käyttää rakennuksissa. Alhaisimmat omistuskustannukset saavutetaan kuitenkin, kun asennus optimoidaan rakennuksen tarpeiden mukaan.

Michael Tobiasin artikkeli
Viite: Tobias, M. (nd). Ota evästeet käyttöön. StackPath. https://www.contractormag.com/green/article/20883974/airsource-heat-pumps-in-cold-weather.
Jos haluat ongelmattomasti lämpöpumpputuotteiden alhaisen suorituskyvyn ongelman alhaisessa ympäristön lämpötilassa, esittelemme sinulle mielellämme EVI-ilmalämpöpumppumme! Normaalin -7 - 43 asteen ympäristön lämpötilan sijaan ne pystyvät toimimaan alimmillaan -25 celsiusasteessa. Ota rohkeasti yhteyttä saadaksesi lisätietoja!