空气源热泵:优点和缺点的终极指南

木材包裹的自建住宅,带有空气源热泵
(图片来源:Allan Corfield Architects)

空气源热泵可能被誉为家庭供暖的未来,但到目前为止,英国对这种可再生供暖技术的采用落后于欧洲同行。

投资空气源热泵(ASHP)作为燃气锅炉的替代品无疑将成为英国房主的主要选择之一,因为燃气锅炉禁令即将出台,政府新推出的锅炉升级计划为安装这种低碳加热源提供了5000英镑的拨款。然而,这并不是一个简单的交换。

初始投资很高,理想情况下需要对房屋的结构进行改进,以使其可行——这就是为什么目前安装空气源热泵在新建中比改造更受欢迎的原因。

然而,当涉及到为家庭生产可再生供暖时,空气源热泵很难被击败。在这里,我们将探讨利弊,并在我们的完整指南中提供你在做决定之前需要知道的所有关键信息。

什么是空气源热泵?

空气源热泵是一种低碳热源。它使用制冷循环从室外空气中转移热量,并将其作为可用的热量转移到家中。

空气源热泵,像锅炉一样,是一种热源,但它们提供的温度比锅炉低。因此,理想情况下,它们需要精心设计成隔热、密封的住宅,以确保最佳效率。

空气源热泵主要有两种类型:

  • 空气转水热泵用于湿式中央供暖系统,加热散热器,地板采暖,有时产生热水。
  • 空气对空气热泵也许更广为人知的名字是空调,并直接加热空气。这将包括一定程度的空气流动和噪音,就像你所期望的空调机组一样。

本文将重点介绍空气转水热泵。

空气源热泵是如何工作的?

如果你想知道热泵是如何工作的,那么首先要注意的是,空气源热泵的工作方式与锅炉非常不同。空气源热泵不产生热量-它只是通过蒸汽压缩循环(或制冷过程)将热量从一个地方移动到另一个地方,使其更有用。

空气中的热量被液体吸收,使其“沸腾”并变成气体。然后气体被压缩,温度升高。然后,较高的温度被转移到加热系统(即散热器或地暖)。

看看我们的视频,了解空气源热泵是如何工作的…

空气源热泵需要电吗?

是的,喜欢地源热泵,为空气源热泵提供动力需要电力。

效率,或每千瓦电力输出热量的测量,被表示为COP(性能系数)或SCOP(或季节性能系数- SCOP是在一段规定的时间内(如一年)的平均COP)。

例如,SCOP为3.2意味着每1kW的电力,会产生3.2 kw的热量。

然而,电力是可以提供的太阳能光伏(以及用于存储的电池),这意味着有可能使用离网空气源热泵。

空气源热泵的优点是什么?

对系统进行正确和理想的设计和指定是至关重要的,密封性和发射器(通常是地板下采暖或仔细大小的散热器)的属性应该得到优化,让你得到最出你的空气源热泵。

安装空气源热泵有很多好处,包括:

  • 与燃气锅炉不同,空气源热泵在运行时不会产生碳。虽然它们确实使用电力,但ashp可以与太阳能光伏板或可再生/绿色能源电价相结合,以获得清洁电力。
  • 在合适的环境下,空气源热泵的运行成本相对较低,特别是与离网燃料(如丙烷、石油或直接电加热)相比。
  • 与地面油罐或液化石油气罐相比,室外机占用的空间更小。
  • 空气源热泵与地暖配合良好。
  • 有一些补助金可用来抵消安装空气源热泵的费用,如锅炉升级计划。
  • 有些型号也可以用于冷却家庭,但你需要称重热泵vs空调在选择这个解决方案之前。

空气源热泵有哪些缺点?

虽然有很多好处,但也有一些缺点,包括:

  • 它们不是“一刀切”的解决方案,可能不像燃气锅炉一样适用于每个家庭。它们与隔热、密封的房屋完美搭配。
  • 安装空气源热泵在一个现有的房子是更复杂的,更换一个燃气锅炉将不可避免地比一个相同的替换更昂贵。
  • 空气源热泵仍然需要电力来驱动,所以它们不是完全“可再生”的,除非与光伏电池板或可再生能源关税搭配使用。
  • 目前电价很高。活动人士要求政府将环保税从电费中移出,重点放在空气源热泵上,以确保运行热泵总是比运行燃气锅炉更便宜。
  • 室外空气与目标温度(无论是室内室温还是生活热水)的差值越大,效率越低。
  • 为家庭提供热水可能需要一个单独的解决方案。
  • 有些模型可能有潜在的噪声。一个空气源热泵可以达到40到60分贝,但这取决于制造商和安装安静的马克该公司拥有最安静的热泵。

空气源热泵悬挂在房屋一侧

这个生态住宅建在比斯特雕刻的山定制的建筑场地由菲斯曼空气源热泵加热。 (图片来源:菲斯曼)

空气源热泵在寒冷天气下工作吗?

空气源热泵从周围的空气中获取能量,所以当环境空气温度下降时,效率也会下降。因此,了解热泵的热负荷性能和性能特点是关键。

当室外温度接近零度时,空气源热泵还需要更频繁地进行除霜循环,这也会降低效率。

然而,虽然效率可能会下降,但这并不意味着空气源热泵在寒冷的天气里就不能工作。研究发现,它们可以在低至-20°C的温度下从空气中提取热量,并在世界各地的寒冷气候中使用。

我的家是否适合安装空气源热泵?

要使安装空气源热泵可行,您的家庭需要满足一些关键标准,包括:

你有足够的空间安装一个吗?

你需要有足够的空间将设备安装在墙上或地面上,周围有空间以确保良好的气流。在准许发展项目下安装空气源热泵,其位置亦须距离房屋边界至少一米。

空气源热泵的内部单元一般比燃气锅炉小。但是,如果您还没有热圆柱体,则需要空间和控件。

你要用什么供暖系统?

最大的问题是:空气源热泵是否与散热器一起工作?对于空间采暖,空气源热泵与地板采暖效果最好,但低流量温度散热器,如超大散热器,多翅片铝散热器或风扇对流也可以工作。

在现有的房屋中,这可能需要你升级现有的散热器。

你的家是怎样绝缘的?

空气源热泵在较低的温度下产生热量时工作效率更高,因此,由于隔热性能更好,因此需要更少空间加热的家庭是充分利用这项技术的关键。

你要更换什么系统?

空气源热泵的初始支出是高的,即使仍然有政府资助的补助金帮助追回一些支出。

空气源热泵安装在一个新的家庭更具有成本效益,因为管道和发射器将从一开始就围绕它设计。在现有的住宅中,安装可能需要对现有的供暖系统进行工作。

最近的一份政府报告发现,在现有房产中安装空气源热泵的费用可能高达2.7万英镑。

在马恩岛的这个节能自建住宅中安装了一个4kW的地球节约空气源热泵

在马恩岛的这个节能自建住宅中安装了一个4kW的地球节约空气源热泵。空气源热泵必须放置在距离边界至少一米的地方,才属于准许发展范围。 (图片来源:Jeremy Phillips)

我可以在现有物业中安装空气源热泵吗?

你知道吗?

混合热泵也有,它将空气源热泵和燃气锅炉结合在一个盒子里,旨在合作工作,并从每个加热系统中获得最佳效果。

我应该把我的锅炉换成空气源热泵吗?是目前很流行的一个问题。这并不像听起来那么简单,决定在现有的家庭中改造空气源热泵将意味着需要做出某些改变。

锅炉在70°C左右的高流量温度下工作,但空气源热泵在较低的温度下工作——散热器系统在35°C至45°C左右,热水在55°C左右。

除非你家里目前的散热器规格过高,否则你很可能需要用输出更高的新散热器来更换散热器,以及逐个房间的控制器和与热泵兼容的散热器热水储存

较低的温度也意味着空气源热泵是理想兼容的家庭,有高水平的绝缘和气密性。

在较老的房屋中,隔热和气密性往往没有得到优化。这将导致热泵在更高的流动温度下运行,从而导致效率降低和运行成本增加。这将意味着在安装空气源热泵之前,在纠正这些直接的织物问题方面增加成本。

“房屋建筑商和政府机构面临的问题是我们历史上建造房屋的方式。可再生家庭供暖供应商的首席执行官基思·巴斯蒂安说:“20世纪70年代的住宅建筑忽视了织物的热量损失,因为天然气很便宜,这导致了天然气集中供暖的安装。费舍尔未来热(在新标签页打开)

“这种建筑方法使我们在安装热泵时处于很大的劣势,”Keith继续说。“一个隔热性能差的房子将需要一个更大的热泵来弥补热量损失,这可能会花费更多的钱来安装和运行。”

最后,在称重的时候热泵vs燃气锅炉在现有的家庭中,空气源热泵的运行成本实际上可能更高(虽然更可持续),所以当涉及到改造热泵时,它通常更有吸引力,因为它取代了更昂贵的加热系统,如电加热。

室外的空气源热泵

(图片来源:Quiet Mark / Grant)

空气源热泵值得吗?

空气源热泵的效率取决于许多因素,包括你家的面料。在新构造中,尤指已构造的织物的第一原则在最前面,为你的家配备一个空气源热泵绝对值得考虑。它们不仅为您的家庭提供低碳供暖,而且它们比燃气锅炉更可靠,使用寿命更长。

空气源热泵不太容易出问题,一个质量好的空气源热泵可以使用长达20年。

再加上通过锅炉升级计划收回一些初始费用的可能性,这是对你家未来的一项值得的投资。

在萨里建造了一个空气源热泵

在萨里郡的这座当代自建建筑中,很少使用供暖系统——这座拥有EPC A评级的房子,使用由TerraTherma安装的空气源热泵供暖。 (图片来源:Jeremy Phillips)

空气源热泵的成本是多少?

安装空气源热泵的成本将取决于安装的复杂程度,以及与热泵机组的距离等因素。

当一个完全安装的空气源热泵成本由于这些原因很难估计,这个基本公式提供了一个最佳猜测计算:

  • 以6000英镑作为基本成本。
  • 每千瓦价格增加750英镑(或某些欧洲顶级热泵每千瓦1000英镑)。

例如,一个10kW的热泵将花费6000英镑加上7500英镑(10kW x 750英镑),这使得总安装成本为13500英镑。

然而,由于上述原因,在现有住宅中安装成本会更高。

空气源热泵运行成本是多少?

目前单位电的成本为每千瓦时28p,空气源热泵的平均效率在220% ~ 320%左右。

在一个年热负荷为15,000千瓦时的房产中,你预计用电量在4,700千瓦时到6,850千瓦时之间,这是每年的运行成本在1,320英镑到1,920英镑之间。

是否有空气源热泵资助?

有不同的热泵补助金全英国都有。这些包括:

锅炉升级计划

英国的主要计划是可再生热量激励,但它被锅炉升级计划今年。

这项拨款将为成功申请5000英镑预付款的房主提供安装空气源热泵的费用。

温暖的家园苏格兰

苏格兰的低收入家庭和私人房东的租户也可能有资格通过苏格兰温暖家园计划获得空气源热泵资金。

要求包括居住一年以上的房屋,能源等级为67或更低,建筑面积不超过230平方米。

有更多的需求细节苏格兰家庭能源的网站。那些不符合条件的人可能仍然有资格获得苏格兰家庭能源贷款,以资助空气源热泵。

威尔士巢计划

威尔士该计划也适用于居住在威尔士的家庭能源效率低、领取经济状况调查津贴的人,或同时患有慢性呼吸系统、循环系统或精神健康问题和低收入的人。

小型自建住宅外的空气源热泵

(图片来源:大金)

空气源热泵能同时提供暖气和热水吗?

购买空气源热泵时要做出的关键决定之一是它是否将提供空间供暖或生活热水-或两者兼而有之。

“流动温度”(加热系统中水的温度)在热泵中比在锅炉中要低。这意味着:

  • 空间采暖通常需要35°C至45°C左右的流动温度,用于地板采暖或低温散热器
  • 然而,家用热水要求最低流动温度为55°C。

在符合最近和当前建筑法规的新住宅上,大多数空气源热泵都可以做到这两点,但情况并非总是如此。

一种解决方案是使用两台热泵一个用于空间供暖,另一个用于生活热水。

使用两个热泵的优点是,每个单元都针对所需的流动温度进行了优化,并且在重新加热生活热水时,没有优先系统导致空间加热回路“冷却”。

家用热水热泵通常使用不同的制冷剂,可以产生更高的流动温度,但也需要更高的源温度(10°C)才能有效。

它往往比空间加热热泵小得多,通常建在热水缸里。它的空气来自它所在的房间,或厨房或浴室(或所有的房间),或来自管道机械通风系统的排气废热,被称为“排气空气热泵”或“微型热泵”。

至关重要的是,这个系统的设计是正确的,这样就不会过度通风,只使用通常会被消耗到大气中的空气中的热量。

更进一步的选择是高温热泵有不同的变体,但这些可以提供60-80°C的温度。

为了达到更高的温度,一些制造商将两种不同的制冷剂系统构建成一个“级联”系统的热泵,可以产生高达80°C的流动温度。

这些系统是为热水而设计的,不应该真正用作高温锅炉的替代品,除非已经仔细计算了较低的效率,以确保它是该属性的最佳选择。换句话说,它们最适合隔热、密封的房子。

安装一个空气源热泵需要多长时间?

空气源热泵安装是一个相对低中断的过程,可能只需要一天的时间就可以完成。

应为空气源热泵建造坚实的基础,在进行改造时,应在安装日期之前完成对房屋和散热器系统结构的所有更改。

空气源热泵应由认可的微型发电认证计划(MCS)安装人员安装和调试。一个不正确运行的空气源热泵可能会使用更多的电力。

在房屋外部安装空气源热泵

(图片来源:大金)

空气源热泵需要大量维护吗?

不会,不过建议由合格的工程师每年检查一次。大多数业主的维护都是目视的——检查室外机是否没有树叶和杂物,管道是否完好。

值得注意的是,一些制造商已经开发了可以远程监控和维护的控制系统。在发生故障时,可以检查系统,诊断故障,并在承担前往现场的费用之前采购正确的备件。

工程易访问性往往是售后附加产品,所以在安装空气源热泵之前,请检查成本和要求。

在没有完全远程控制和监控的情况下,找到一个至少将运行数据存储在存储卡上的控制器是值得的,这样就可以访问它进行分析,也许还可以通过电子邮件将新的设置和更新发送给你上传。

什么是空气源热泵的可再生替代品?

如果您正在寻找燃气锅炉的替代品,但不认为空气源热泵适合您的家,您可以研究许多其他系统,包括:

  • 地源热泵。
  • 生产热水和加热生物质锅炉
  • 太阳能热太阳能板也可以产生热水,但受天气影响,因此在冬季最需要热水的几个月里,太阳能板的可靠性较低。
  • 氢加热目前也正在测试作为燃气锅炉的潜在替代品。

David是一名可再生能源和通风安装人员,拥有超过35年的经验,是《住宅建筑和装修》杂志的长期撰稿人。他是气体安全注册的成员,拥有可持续建筑硕士学位,是可持续建筑和能源效率方面的权威,在建筑织物、热回收通风、可再生能源和传统供暖系统方面拥有广泛的知识。他也是住宅建筑和装修展的演讲者。

他对健康、高效的家庭充满热情,是热与能源有限公司的董事。他与建筑师、建筑商、自助建筑商和装修商合作,设计和项目管理通风和供暖系统的安装,为每个家庭实现最节能和最具成本效益的结果。