Lämmitys ja jäähdytys lämpöpumpulla - Osa 2

Lämmitysjakson aikana lämpö otetaan ulkoilmasta ja "pumppataan" sisätiloihin.

• Ensin nestemäinen kylmäaine kulkee paisuntalaitteen läpi muuttuen matalapaineiseksi neste/höyry-seokseksi. Sitten se menee ulkopatteriin, joka toimii höyrystimen patterina. Nestemäinen kylmäaine imee lämpöä ulkoilmasta ja kiehuu muuttuen matalalämpöiseksi höyryksi.
• Tämä höyry kulkee suunnanvaihtoventtiilin kautta varaajaan, joka kerää jäljellä olevan nesteen ennen kuin höyry tulee kompressoriin. Sitten höyry puristetaan, mikä vähentää sen tilavuutta ja saa sen kuumenemaan.
• Lopuksi suunnanvaihtoventtiili lähettää kaasun, joka on nyt kuuma, sisäpatteriin, joka on lauhdutin. Kuuman kaasun lämpö siirtyy sisäilmaan, jolloin kylmäaine tiivistyy nesteeksi. Tämä neste palaa paisuntalaitteeseen ja sykli toistetaan. Sisäpatteri sijaitsee kanavassa lähellä uunia.

Lämpöpumpun kyky siirtää lämpöä ulkoilmasta taloon riippuu ulkolämpötilasta. Kun tämä lämpötila laskee, myös lämpöpumpun kyky absorboida lämpöä laskee. Monissa ilmalämpöpumppuasennuksissa tämä tarkoittaa, että on olemassa lämpötila (kutsutaan lämpötasapainopisteeksi), jolloin lämpöpumpun lämmitysteho on yhtä suuri kuin talon lämpöhäviö. Tämän ulkoilman lämpötilan alapuolella lämpöpumppu pystyy toimittamaan vain osan lämmöstä, joka tarvitaan asunnon viihtyisyyteen, ja lisälämpöä tarvitaan.

On tärkeää huomata, että suurimmalla osalla ilmalämpöpumpuista on vähimmäiskäyttölämpötila, jonka alapuolella ne eivät voi toimia. Uudemmissa malleissa tämä voi vaihdella välillä -15 °C - -25 °C. Tämän lämpötilan alapuolella on käytettävä lisäjärjestelmää rakennuksen lämmittämiseen.

Jäähdytyssykli

Yllä kuvattu kierto on käänteinen talon jäähdyttämiseksi kesän aikana. Laite ottaa lämpöä pois sisäilmasta ja hylkää sen ulos.

• Kuten lämmityssyklissä, nestemäinen kylmäaine kulkee paisuntalaitteen läpi muuttuen matalapaineiseksi neste/höyry-seokseksi. Sitten se menee sisäpatteriin, joka toimii höyrystimenä. Nestemäinen kylmäaine imee lämpöä sisäilmasta ja kiehuu muuttuen matalalämpöiseksi höyryksi.
• Tämä höyry kulkee suunnanvaihtoventtiilin kautta varaajaan, joka kerää jäljellä olevan nesteen, ja sitten kompressoriin. Sitten höyry puristetaan, mikä vähentää sen tilavuutta ja saa sen kuumenemaan.
• Lopuksi kaasu, joka on nyt kuuma, kulkee vaihtoventtiilin kautta ulkopatteriin, joka toimii lauhduttimena. Kuuman kaasun lämpö siirtyy ulkoilmaan, jolloin kylmäaine tiivistyy nesteeksi. Tämä neste palaa paisuntalaitteeseen ja sykli toistetaan.

Jäähdytysjakson aikana lämpöpumppu kuivaa myös sisäilman. Sisäpatterin yli kulkeva ilman kosteus tiivistyy patterin pinnalle ja kerääntyy patterin pohjassa olevaan astiaan. Kondenssiveden viemäri yhdistää tämän kattilan talon viemäriin.

Sulatussykli

Jos ulkolämpötila laskee lähelle jäätymispistettä tai sen alle lämpöpumpun ollessa lämmitystilassa, ulkopatterin yli kulkevassa ilmassa oleva kosteus tiivistyy ja jäätyy sen päälle. Huurteen muodostumisen määrä riippuu ulkolämpötilasta ja ilman kosteuden määrästä.

Tämä huurteen muodostuminen vähentää patterin tehokkuutta heikentämällä sen kykyä siirtää lämpöä kylmäaineeseen. Jossain vaiheessa huurre on poistettava. Tätä varten lämpöpumppu kytkeytyy sulatustilaan. Yleisin lähestymistapa on:

• Ensin suunnanvaihtoventtiili kytkee laitteen jäähdytystilaan. Tämä lähettää kuumaa kaasua ulkopatteriin sulattamaan huurretta. Samalla sammutetaan ulkopuhallin, joka normaalisti puhaltaa kylmää ilmaa patterin yli, jotta huurteen sulattamiseen tarvittava lämpö vähenee.
• Kun tämä tapahtuu, lämpöpumppu jäähdyttää ilmaa kanavassa. Lämmitysjärjestelmä lämmittää normaalisti tämän ilman, koska se jakautuu koko taloon.

Toista kahdesta menetelmästä käytetään määrittämään, milloin laite siirtyy sulatustilaan:

• Demand-frost-säätimet valvovat ilmavirtausta, kylmäaineen painetta, ilman tai patterin lämpötilaa ja paine-eroa ulkopatterin poikki huurteen kertymisen havaitsemiseksi.
• Aika-lämpötilasulatus käynnistyy ja lopetetaan esiasetetulla intervalliajastimella tai ulkokierukassa sijaitsevalla lämpötila-anturilla. Jakso voidaan käynnistää 30, 60 tai 90 minuutin välein ilmastosta ja järjestelmän suunnittelusta riippuen.

Tarpeettomat sulatusjaksot heikentävät lämpöpumpun kausiluonteista suorituskykyä. Tämän seurauksena kysyntä-huurremenetelmä on yleensä tehokkaampi, koska se käynnistää sulatusjakson vain tarvittaessa.

Täydentävät lämmönlähteet

Koska ilmalämpöpumpuilla on minimiulkolämpötila (-15°C - -25°C) ja alennettu lämmitysteho erittäin kylmissä lämpötiloissa, on tärkeää harkita lisälämmityslähdettä ilmalämpöpumpputoiminnassa. Lisälämmitystä voidaan tarvita myös lämpöpumpun sulatuksen aikana. Saatavilla on erilaisia ​​vaihtoehtoja:

• All Electric: Tässä kokoonpanossa lämpöpumpun toimintaa täydennetään kanavassa olevilla sähkövastuselementeillä tai sähköisillä jalkalistoilla. Nämä vastuselementit ovat vähemmän tehokkaita kuin lämpöpumppu, mutta niiden kyky lämmittää on riippumaton ulkolämpötilasta.
• Hybridijärjestelmä: Hybridijärjestelmässä ilmalämpöpumppu käyttää lisäjärjestelmää, kuten uunia tai kattilaa. Tätä vaihtoehtoa voidaan käyttää uusissa asennuksissa, ja se on myös hyvä vaihtoehto, kun lämpöpumppu lisätään olemassa olevaan järjestelmään, esimerkiksi kun lämpöpumppu asennetaan keskusilmastointilaitteen tilalle.

Katso tämän kirjasen viimeinen osa, Liittyvät laitteet, saadaksesi lisätietoja järjestelmistä, jotka käyttävät lisälämmityslähteitä. Sieltä löydät keskustelua vaihtoehdoista, miten järjestelmäsi voidaan ohjelmoida siirtymään lämpöpumpun käytön ja lisälämmönlähteen välillä.

Energiatehokkuusnäkökohdat

Tämän osan ymmärtämisen tukemiseksi katso aikaisempi jakso nimeltä Lämpöpumpun tehokkuuden esittely saadaksesi selvityksen siitä, mitä HSPF:t ja SEER:t edustavat.

Kanadassa energiatehokkuusmääräykset määräävät lämmityksen ja jäähdytyksen kausittaisen vähimmäishyötysuhteen, joka on saavutettava, jotta tuote voidaan myydä Kanadan markkinoilla. Näiden säännösten lisäksi maakunnassasi tai alueellasi voi olla tiukempia vaatimuksia.

Alla on yhteenveto lämmityksen ja jäähdytyksen vähimmäissuorituskyvystä koko Kanadassa ja tyypilliset markkinoilla olevien tuotteiden valikoimat. On myös tärkeää tarkistaa ennen järjestelmän valitsemista, onko alueellasi voimassa muita säännöksiä.

Jäähdyttävä kausiesitys, SEER:

• Minimi SEER (Kanada): 14
• Valikoima, SEER markkinoilla saatavilla olevissa tuotteissa: 14-42

Lämmitys kausiluonteinen suorituskyky, HSPF

• Minimi HSPF (Kanada): 7.1 (alue V)
• Valikoima, HSPF markkinoilla saatavilla olevissa tuotteissa: 7,1–13,2 (alue V)

Huomautus: HSPF-kertoimet tarjotaan AHRI Climate Zone V:lle, jonka ilmasto on samanlainen kuin Ottawassa. Todellinen kausiluonteinen tehokkuus voi vaihdella alueesi mukaan. Uusi suorituskykystandardi, jonka tavoitteena on edustaa paremmin näiden järjestelmien suorituskykyä Kanadan alueilla, on parhaillaan kehitteillä.

Todelliset SEER- tai HSPF-arvot riippuvat useista tekijöistä, jotka liittyvät ensisijaisesti lämpöpumpun suunnitteluun. Nykyinen suorituskyky on kehittynyt merkittävästi viimeisten 15 vuoden aikana kompressoriteknologian, lämmönvaihtimen suunnittelun ja parannetun kylmäaineen virtauksen ja ohjauksen myötä.

Yksinopeuksiset ja muuttuvanopeuksiset lämpöpumput

Erityisen tärkeä tehokkuuden kannalta on uusien kompressorimallien rooli kausiluonteisen suorituskyvyn parantamisessa. Tyypillisesti yksiköille, jotka toimivat vähimmäismäärätyllä SEER- ja HSPF-arvolla, ovat yksinopeuksiset lämpöpumput. Nyt on saatavana säädettävänopeuksisia ilmalämpöpumppuja, jotka on suunniteltu vaihtelemaan järjestelmän kapasiteettia vastaamaan paremmin talon kulloinkin lämmitys-/jäähdytystarvetta. Tämä auttaa ylläpitämään huipputehokkuutta kaikkina aikoina, myös leudommissa olosuhteissa, kun järjestelmän kysyntä on vähäistä.

Viime aikoina markkinoille on tuotu ilmalämpöpumput, jotka soveltuvat paremmin toimimaan Kanadan kylmässä ilmastossa. Näissä järjestelmissä, joita usein kutsutaan kylmän ilmaston lämpöpumpuiksi, yhdistetään säädettävän tehon kompressorit parannettuihin lämmönvaihdinrakenteisiin ja -säätöihin lämmityskapasiteetin maksimoimiseksi kylmemmässä ilman lämpötilassa, samalla kun ne säilyttävät korkean hyötysuhteen leudoissa olosuhteissa. Tämäntyyppisillä järjestelmillä on tyypillisesti korkeammat SEER- ja HSPF-arvot, joidenkin järjestelmien SEER-arvojen ollessa jopa 42 ja HSPF:n lähestyessä 13:a.

Sertifiointi, standardit ja luokitusasteikot

Canadian Standards Association (CSA) tarkistaa tällä hetkellä kaikkien lämpöpumppujen sähköturvallisuuden. Suorituskykystandardi määrittelee testit ja testiolosuhteet, joissa lämpöpumpun lämmitys- ja jäähdytystehot ja hyötysuhde määritetään. Ilmalämpöpumppujen suorituskykytestausstandardit ovat CSA C656, joka (vuodesta 2014) on harmonisoitu ANSI/AHRI 210/240-2008, Performance Rating of Unitary Air-Conditioning & Air-Source Heat Pump Equipment kanssa. Se myös korvaa CAN/CSA-C273.3-M91, suorituskykystandardin split-järjestelmän keskusilmastointilaitteille ja lämpöpumpuille.

Mitoitus huomioitavaa

Jotta lämpöpumppujärjestelmäsi mitoittaisi sopivasti, on tärkeää ymmärtää kotisi lämmitys- ja jäähdytystarpeet. On suositeltavaa, että lämmitys- ja jäähdytysalan ammattilainen tekee tarvittavat laskelmat. Lämmitys- ja jäähdytyskuormat tulee määrittää käyttämällä tunnustettua mitoitusmenetelmää, kuten CSA F280-12, "Asuintilojen lämmitys- ja jäähdytyslaitteiden vaaditun kapasiteetin määrittäminen".

Lämpöpumppujärjestelmäsi mitoitus tulee tehdä ilmastosi, lämmitys- ja jäähdytyskuormituksiesi sekä asennuksesi tavoitteiden mukaan (esim. maksimoida lämmitysenergian säästö vs. olemassa olevan järjestelmän siirtäminen tiettyinä vuodenaikoina). Auttaakseen tätä prosessia NRCan on kehittänyt ilmalämpöpumpun koko- ja valintaoppaan. Tämä opas yhdessä oheisohjelmistotyökalun kanssa on tarkoitettu energianeuvojille ja mekaniikkasuunnittelijoille, ja se on vapaasti saatavilla opastamaan sopivaa mitoitusta.

Jos lämpöpumppu on alimitoitettu, huomaat, että lisälämmitysjärjestelmää käytetään useammin. Vaikka alimitoitettu järjestelmä toimii edelleen tehokkaasti, et ehkä saavuta odotettua energiansäästöä lisälämmitysjärjestelmän suuren käytön vuoksi.

Samoin jos lämpöpumppu on ylimitoitettu, toivottua energiansäästöä ei välttämättä saavuteta tehottomasta toiminnasta johtuen leudoissa olosuhteissa. Vaikka lisälämmitysjärjestelmä toimii harvemmin, lämpimämmässä ympäristössä lämpöpumppu tuottaa liikaa lämpöä ja yksikkö kytkeytyy päälle ja pois päältä, mikä aiheuttaa epämukavuutta, lämpöpumpun kulumista ja sähkönkulutusta valmiustilassa. Siksi on tärkeää, että ymmärrät hyvin lämmityskuormasi ja lämpöpumpun toiminta-ominaisuudet optimaalisen energiansäästön saavuttamiseksi.

Muut valintakriteerit

Mitoituksen lisäksi on otettava huomioon useita muita suorituskykytekijöitä:

• HSPF: Valitse laite, jolla on niin korkea HSPF kuin mahdollista. Jos yksikössä on vastaavat HSPF-luokitukset, tarkista niiden vakaan tilan arvot -8,3 °C:ssa, matalan lämpötilan luokitus. Korkeamman arvon omaava yksikkö on tehokkain useimmilla Kanadan alueilla.
• Sulatus: Valitse yksikkö, jossa on defrost-ohjaus. Tämä minimoi sulatusjaksot, mikä vähentää lisä- ja lämpöpumppuenergian käyttöä.
• Ääniluokitus: Ääni mitataan yksiköissä, joita kutsutaan desibeleiksi (dB). Mitä pienempi arvo, sitä pienempi ulkoyksikön lähettämä ääniteho. Mitä korkeampi desibelitaso, sitä kovempi melu. Useimpien lämpöpumppujen ääniluokitus on 76 dB tai vähemmän.

Asennusta koskevia huomioita

Ilmalämpöpumput saa asentaa pätevä urakoitsija. Pyydä paikallista lämmitys- ja jäähdytysalan ammattilaista laitteiden mitoittamisesta, asennuksesta ja huollosta varmistaaksesi tehokkaan ja luotettavan toiminnan. Jos aiot ottaa käyttöön lämpöpumpun keskusuunisi tilalle tai täydennykseksi, sinun tulee olla tietoinen siitä, että lämpöpumput toimivat yleensä suuremmilla ilmavirroilla kuin uunijärjestelmät. Uuden lämpöpumppusi koosta riippuen kanavistoon saatetaan tarvita joitain muutoksia melun ja tuulettimen energian käytön välttämiseksi. Urakoitsijasi voi antaa sinulle opastusta erityistapauksessasi.

Ilmalämpöpumpun asennuskustannukset riippuvat järjestelmän tyypistä, suunnittelutavoitteista ja kodin olemassa olevista lämmityslaitteista ja kanavista. Joissakin tapauksissa kanavaan tai sähköpalveluihin voidaan tarvita lisämuutoksia uuden lämpöpumppuasennuksen tukemiseksi.

Käyttöä koskevia huomioita

Lämpöpumppua käytettäessä tulee huomioida useita tärkeitä asioita:

• Optimoi lämpöpumpun ja lisäjärjestelmän asetusarvot. Jos sinulla on sähköinen lisäjärjestelmä (esim. jalkalistat tai vastuselementit kanavassa), muista käyttää alempaa lämpötilan asetusarvoa lisäjärjestelmässäsi. Tämä auttaa maksimoimaan lämpöpumpun kotiisi tuottaman lämmityksen, mikä pienentää energiankäyttöäsi ja sähkölaskujasi. Suositeltava asetusarvo on 2°C - 3°C lämpöpumpun lämmityslämpötilan asetusarvon alapuolella. Pyydä asennusurakoitsijalta optimaalinen asetusarvo järjestelmällesi.
• Valmistaudu tehokkaaseen sulatukseen. Voit vähentää energiankulutusta määrittämällä järjestelmäsi sammuttamaan sisätuulettimen sulatusjaksojen ajaksi. Tämän voi suorittaa asentajasi. On kuitenkin tärkeää huomata, että sulatus voi kestää hieman kauemmin tällä asetuksella.
• Minimoi lämpötilan laskut. Lämpöpumput reagoivat hitaammin kuin uunijärjestelmät, joten niiden on vaikeampi reagoida syviin lämpötilan laskuihin. Käytä maltillisia, korkeintaan 2 °C:n takaiskuja tai tulisi käyttää "älykästä" termostaattia, joka kytkee järjestelmän päälle aikaisin, ennakoiden toipumista takaiskusta. Kysy jälleen asennusurakoitsijalta järjestelmäsi optimaalinen alennuslämpötila.
• Optimoi ilmavirran suunta. Jos sinulla on seinälle asennettu sisäyksikkö, harkitse ilmavirran suunnan säätämistä mukavuuden maksimoimiseksi. Useimmat valmistajat suosittelevat ilmavirran suuntaamista alaspäin lämmitettäessä ja matkustajia kohti jäähdytettäessä.
• Optimoi tuulettimen asetukset. Muista myös säätää tuulettimen asetuksia mukavuuden maksimoimiseksi. Lämpöpumpun tuottaman lämmön maksimoimiseksi on suositeltavaa asettaa tuulettimen nopeus korkeaksi tai 'Auto'. Jäähdytyksen aikana myös kosteudenpoiston parantamiseksi suositellaan "pientä" tuulettimen nopeutta.

Huoltonäkökohdat

Asianmukainen huolto on tärkeää, jotta lämpöpumppusi toimii tehokkaasti, luotettavasti ja sen käyttöikä on pitkä. Sinun tulee antaa pätevän urakoitsijan tehdä vuosihuolto yksiköllesi varmistaaksesi, että kaikki on hyvässä kunnossa.

Vuosihuollon lisäksi on muutamia yksinkertaisia ​​asioita, jotka voit tehdä varmistaaksesi luotettavan ja tehokkaan toiminnan. Muista vaihtaa tai puhdistaa ilmansuodatin 3 kuukauden välein, sillä tukkeutuneet suodattimet heikentävät ilmavirtausta ja heikentävät järjestelmän tehokkuutta. Varmista myös, että huonekalut tai matot eivät tukki kotisi tuuletusaukkoja ja ilmareiät, koska riittämätön ilmavirta yksikköön tai sieltä voi lyhentää laitteiden käyttöikää ja heikentää järjestelmän tehokkuutta.

Käyttökustannukset

Lämpöpumpun asennuksesta saatavat energiansäästöt voivat auttaa vähentämään kuukausittaisia ​​energialaskujasi. Energialaskujen pieneneminen riippuu suuresti sähkön hinnasta suhteessa muihin polttoaineisiin, kuten maakaasuun tai lämmitysöljyyn, ja jälkiasennussovelluksissa siitä, minkälainen järjestelmä vaihdetaan.

Lämpöpumput ovat yleensä kalliimpia verrattuna muihin järjestelmiin, kuten uuneihin tai sähköisiin jalkalistaan, koska järjestelmässä on useita komponentteja. Joillakin alueilla ja tapauksissa tämä lisäkustannus voidaan saada takaisin suhteellisen lyhyessä ajassa käyttökustannussäästöjen ansiosta. Muilla alueilla vaihtelevat käyttömaksut voivat kuitenkin pidentää tätä ajanjaksoa. On tärkeää tehdä yhteistyötä urakoitsijan tai energianeuvojan kanssa saadaksesi arvion lämpöpumppujen taloudellisuudesta alueellasi ja mahdollisista säästöistä, joita voit saavuttaa.

Elinajanodote ja takuut

Ilmalämpöpumppujen käyttöikä on 15-20 vuotta. Kompressori on järjestelmän kriittinen osa.

Useimmilla lämpöpumpuilla on yhden vuoden takuu osille ja työlle sekä 5-10 vuoden lisätakuu kompressorille (vain osille). Takuut vaihtelevat kuitenkin eri valmistajien välillä, joten tarkista pienet tekstit.

Huomautus:

Osa artikkeleista on otettu Internetistä. Jos rikkomuksia ilmenee, ota meihin yhteyttä sen poistamiseksi. Jos olet kiinnostunut lämpöpumpputuotteista, ota rohkeasti yhteyttä OSB-lämpöpumppuyritykseen, olemme paras valintasi.