热泵在寒冷的天气里工作吗?此外,它们在冬季的效率也得到了解释

黑色空气源热泵室外机组旁边的房子和积雪覆盖的路径和花园
(图片来源:Getty Images)

“热泵在寒冷的天气里能工作吗?”如果你正在考虑投资这种低碳技术来为你的家供暖,这是一个相关的问题。毕竟,在寒冷的冬季,我们最依赖暖气和热水,我们需要相信,我们选择的暖气会在我们最需要的时候提供。

热泵特别是空气源热泵,被认为是未来低碳供暖和减少对化石燃料依赖的关键。然而,目前它们的成本通常比燃气锅炉高得多。因此,在投资时,明智的做法是做好功课,确保热泵适合你和你的家。

好消息是热泵在寒冷的天气里也能工作。我们的专家指南探讨了热泵的效率如何受到寒冷天气的影响,以及如何采取措施“防寒”您的新热泵安装。

热泵在寒冷的天气里工作吗?热泵在什么温度下停止工作?

在回答这个问题之前,有必要简要概述一下热泵的工作原理

热泵的特点是制冷剂回路压缩气体产生热量。制冷剂在吸收热量(来自空气或地面)并“沸腾”成为气体之前是液态的。然后,这种气体被压缩成热的,然后热量被转移到家里使用。

大多数热泵中使用的制冷剂液体在-50°C左右“沸腾”。因此,任何低至-20℃的空气或地面温度都比制冷剂高30℃。

因此,大多数空气源热泵只能在-10°C左右工作,但有些可以一直工作到-20°C。然而,在英国,气温降至如此极端的情况实属罕见。

地源热泵通常设置在-8°C以下不工作。与空气源热泵相比,这可能看起来不多,但地面通常比空气温暖。你不希望在地下的管道中放入太多的化学物质,你也不希望水冻结,因为它需要很长时间才能恢复。

所以热泵在寒冷的天气里也能工作但就像所有其他行业一样,有很多不同的产品,有很多不同的制冷剂以不同的方式表现出来。你真的需要做好功课,确保你选择的空调不仅能全年工作,而且还能适应寒冷的天气。

更重要的是,需要注意的是,英国的大部分地区,除了苏格兰和高海拔地区,在冬天实际上是潮湿的,而不是寒冷的。这使它成为空气源热泵的理想选择。

在寒冷的天气里,热泵的效率会下降吗?

影响热泵效率的主要因素有两个:

  • 热源(空气或地面)的温度
  • 以及你想在家里达到的温度。

空气源热泵在寒冷的天气会失去动力,因为当热量从空气中提取时,热泵蒸发器翅片上的冷凝物会冻结并逐渐阻塞空气通道。因此,热泵进入一个反向循环,将热量输送到蒸发器并融化冰。这会产生大量的“蒸汽”,但这是很正常的。

地源热泵不要有反向循环,因为接地回路不会以同样的方式冻结。

热泵的另一件事是在寒冷的天气里你会在散热器和地板下加热系统里有温暖的水。你需要更多的能量来产生更高的温度。热泵温度越高,效率越低,产量越低。

在寒冷的月份,热泵的效率与燃气锅炉的效率相比如何?

这是衡量体重时要问的一个重要问题热泵与燃气锅炉

燃气锅炉燃烧燃气,因此每体积燃气产生一定数量的千瓦时(每小时千瓦)。外部温度不会影响锅炉的效率,但是,与任何加热系统一样,当外部温度较低时,您将需要更多的热量。

虽然燃气锅炉的效率通常在90%左右,热泵的效率可能在300%左右,但这些数据并不具有可比性,因为天然气成本约为每千瓦时10便士,电力成本约为每千瓦时35便士。(这些数字可能在4月份也会上升。)因此,如果你计算一下,运行成本可能是非常相似的。

在寒冷的天气里,空气源热泵和地源热泵哪个更有效?

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(图片来源:Future)

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在寒冷的月份比较空气源热泵和地源热泵的效率时,能量源即地面和空气的温度会产生影响。

1.5m左右深度地温约为10℃。随着冬季季节的进展,地源热泵集热器周围的地面往往会变冷,除非土壤非常潮湿。这意味着水源的温度会越来越低,直到它能从夏季的阳光中恢复能量。

因此,如果空气比地面温暖,那么空气源热泵将比地源热泵更有效。但是,如果地面较暖,那么地源热泵的效率会更高。

也就是说,如果我们考虑到所有的平均值和变量,地源热泵可以比空气源热泵效率略高,但这确实取决于国家的位置和地面集热器的质量。

如何“防寒”热泵?

首先,空气源热泵定位是关键。空气源热泵需要周围的空间,这样空气才能通过热泵并消散,而不是被吸回热泵。如果雪对着热泵积聚得太高,就会成为一个问题,所以热泵的正确位置需要仔细规划。

此外,如果空气源热泵位于房屋的南侧,则可能需要在北侧安装额外的传感器。这样,当太阳在一个晴朗但非常寒冷的冬日出来时,热泵就不会感到“困惑”,从而使热泵认为它是温暖的,而家庭实际上仍然需要热量。

确保热泵在冬季尽可能高效地工作的真正关键是良好的规划和安装。由于热泵工作的性质,我们需要设计它们,这样我们就知道热源(空气或地面)中有多少热量,家里需要多少热量,以及“发动机”需要多大才能将热量传递出去。

应仔细计算,以确保设计一个平衡的安装,其中热泵和发射器电路(地板下采暖和散热器)都经过仔细指定,以满足热负荷。

考虑到这一点,当涉及到地源或空气源热泵安装最好使用有经验的安装人员,他了解供暖系统,了解热泵,熟悉正在安装的热泵品牌的工作原理。

热泵不是一刀切的解决方案,因此值得寻找合适的安装人员。

大卫•希尔顿

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,并且是房屋建筑和翻新杂志的长期贡献者。他是燃气安全注册会员,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丰富的知识。他也是房屋建筑和翻新展的演讲者。

他对健康、高效的家庭充满热情,是热能有限公司的董事。他与建筑师、建筑商、自建者和翻新者合作,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。