地源热泵:成本加所有问题的答案

随着四月锅炉升级计划的启动，地源热泵今年成为头条新闻。低碳供暖解决方案，如热泵，在未来我们的家庭供暖中可能发挥的作用越来越明显，特别是在能源价格上涨和气候变化加剧的情况下。

的成本热泵技术以及政府需要多少补贴才能成为燃气锅炉的现实替代品一直是人们普遍关注的问题。虽然锅炉升级计划在一定程度上有所帮助，但地源热泵仍然是一项相当大的投资，并不是每个家庭都可以选择。

然而，对于那些适合使用地源热泵的家庭，那些拥有正确信息和期望的人可以期待一个高效，持久的低碳系统，几乎没有维护要求。

这篇完整的地源热泵指南涵盖了它们的工作原理，成本以及在为您的家庭投资之前需要了解的内容。

什么是地源热泵?

地源热泵可能看起来复杂，但它们是相当简单的套件。他们使用一系列地下管道，从温暖地面的太阳中提取能量。然后，热泵将这些能量放大为家庭可用的热量。

地源热泵系统主要有两个要素:

• 地面阵列，这可以是一个水平的管道网格，它应该低于地面1.2米，也可以是两个或三个垂直的钻孔，深度可能超过70米。在任何一种情况下，地面阵列的范围将由热泵的大小和土壤条件决定。
• 热泵本身安装在房子里。一些单元包括一个热水缸，可以是一个大文件柜的大小。最小的泵可以安装在厨房的橱柜里，然而，他们通常位于专用的植物的房间方便访问。热泵通常也安装在靠近外墙的地方，以便于接近地面阵列管道。

地源热泵需要电力才能工作。然而，它们以高效的方式使用电能来产生热量，大大降低了供暖运行成本和二氧化碳排放。

虽然地源热泵需要电力才能运行，但它们也可以与可再生能源相结合太阳能光伏太阳能电池板，使其成为更环保的选择。

地源热泵是如何工作的?

水和防冻剂的混合物被泵送到地面阵列管道周围，以吸收太阳能提供的低品位热量并储存在地下。

热泵使用压缩和膨胀技术(就像你的冰箱一样)来提取和放大热量，提高温度，使其在室内有用。

任何地源热泵的地回路都由许多管道回路组成——从2个回路到12个回路——它们连接到地面定制室中的管汇。然后有两个稍微大一点的内径管，然后将歧管连接到房子里的热泵单元。

可以收集的热量将由土壤条件决定——例如，粘土比沙子拥有更多的热量——以及可用的无阴影土地的数量。

根据经验，每输出1kW的热量需要50m2的面积。所以一个8kW的热泵需要400平方米，假设潮湿的粘土土壤。(作为参考，一个网球场的面积为260平方米。)

之前安装地源热泵一名优秀的安装人员会调查地面条件，以确定土壤类型，是否有足够的空间来放置水平阵列，或者是否需要钻孔。

观看我们的视频，了解更多地源热泵的工作原理…

地源热泵有哪些类型?

地源热泵阵列或安装主要有三种类型:

• 水平地面阵
• 垂直的(或钻孔的)地面阵列
• 水源热泵

水平地面阵列将是直管或螺旋管(称为弹簧)。它们之间没有技术或效率差异，安装人员(以及制造商)将建议哪种最适合您的情况。

在这两种情况下，管道在地面以下1.2米是理想的。

与深度同样重要的是管道之间的间距。由于水平地面阵列收集太阳引入地面的热量，管道之间需要足够远的距离，以确保它们不会吸收过多的热量，从而使地面变冷。

直管是3米，弹簧是5米(假设是粘土，其他土壤类型更宽)。此外，管道距离任何相邻物业的边界至少5米。

一个垂直数组将在地面上钻孔，并在顶部连接。

钻孔的数量和深度将由热泵的大小和地质情况决定。深度从70米到120米不等。

由于地面温度随着深度的增加而上升，因此钻孔越少越深通常是有利的，但这并不总是可能的。例如，一个8kW的热泵可能需要至少三个大约70m深的钻孔。

他们不需要大片土地，如果价格合适，垂直阵列是一个很好的选择。然而，钻孔的价格在全国各地差异很大，可能昂贵得令人望而却步。

虽然远不常见，你也可以利用水体，如湖泊，河流，池塘和小溪，使用地源热泵系统。被称为水源热泵在美国，管道通过浸入水中的池塘垫安装。

这不仅免去了破坏性挖掘的需要，而且回流到热泵的能量一般比标准集热器高5-6°C，提高了热泵的效率。

地源热泵有哪些优点?

投资这种低碳供暖解决方案有很多好处，包括:

• 运行成本可能比燃气锅炉低45%左右，同时也明显低于其他可再生能源，包括空气源热泵。
• 如果你与一家只提供可再生能源的电力供应商签约，那么整个房子的二氧化碳排放量，而不仅仅是供暖系统，将有效地为零。你也可以考虑运行一个地源热泵和太阳能光伏板，为热泵提供电力。
• 一旦解决了最初的问题，你就会有一个像燃气锅炉一样可靠的加热系统，而且可能是燃气锅炉的两倍长。
• 政府设有“锅炉升级计划”补助金，以抵销地源热泵的费用。

地源热泵有哪些缺点?

• 安装地源的高资本成本让许多人望而却步。
• 花园会受到很大的干扰，特别是在安装水平地面阵列时。
• 如果需要的话，你还需要考虑升级房屋隔热材料的成本，以及更换低流量版本或地暖散热器的成本。

地源热泵的效率如何?

效率是用SCoP(季节性能系数)表示的，典型的地源热泵数字将超过4.0。

这意味着，每1kW的电力用于驱动热泵，它将产生4.0kW的热量。正是这种效率使热泵成为一个好主意。

降低运行成本和提高效率的关键问题是:

• 绝缘良好的房子将需要更小的热泵，更小的地面阵列(或更少的钻孔)和更少的电力，减少资本和运行成本。因此，系统效率从减少房屋所需的热量开始
• 一个设计良好的系统-指定热泵比指定燃气锅炉更复杂。“以防万一”，通常会过度指定燃气锅炉的尺寸，当涉及到热泵时，这不是一个好主意。过大的系统比适当大小的系统更昂贵，运行效率更低。

一台地源热泵的成本是多少?

一个基本的地源热泵成本介于2000至1.5万英镑取决于大小和品牌。这一成本可能比天然气贵三到四倍结合锅炉并且是空气源热泵成本的两倍。

一个200平方米，四卧室的房子，建造建筑法规标准，可能需要一个8kW的热泵，成本约为6000 - 7000英镑，余额是安装成本，这可能会随着地面条件的变化而显著不同。

热泵设备的质量会增加大量的材料成本，在某些情况下有效地翻倍。

高端热泵可以有更高质量的组件和复杂的机载软件来控制和监控热泵运行的各个方面，并且在外壳和组件的结构中使用更昂贵的合金

地面回路和安装免费系统(如地板下采暖和散热器)，以及其他周边材料，也会大大增加地源热泵系统的成本。

地源热泵的安装成本是多少?

一套240平方米住宅的完整地源热泵安装，包括机组在内的成本约为1.5万至2.5万英镑。

影响地源热泵安装成本的因素有很多，包括:

• 安装的复杂性，包括从热泵机组到地面回路歧管室的距离，将增加安装成本。
• 安装类型——更具体地说，是需要水平阵列还是垂直阵列。
• 更大的物业将需要更大的热泵，甚至可能不止一个机组，以及更复杂的液压设计。

卧式地阵地源热泵

水平地面阵列的成本将在很大程度上取决于地面条件。在非常潮湿的环境中，铺设管道时可能需要泵来清除沟渠中的水。壕沟的墙壁也可能不稳定，这将需要进一步的支撑，从而增加成本。

如果地下有很多岩石，那么这也会增加挖掘的成本。

一个500平方米的地面环路的管道安装成本约为2000英镑，挖掘机司机每天的挖掘成本约为300英镑，挖掘机每周的挖掘成本约为300英镑。允许在4000 - 6000英镑左右。

钻孔/垂直地源热泵

钻孔收集器比水平接地环更昂贵。如果配合地质学家的报告，每米的成本约为100英镑。每千瓦通常有大约10米的钻孔，所以一个12kW的热泵将需要大约120米的钻孔或两个60米的钻孔。

加上管道的安装和正确的灌浆(通常是膨润土)的回填，总成本将在1.2万英镑左右。

在现有住宅中改造地源热泵的额外费用是什么?

多达25%的热量通过屋顶流失，35%通过墙壁流失，25%通过地板流失。”

“热泵在低温下运行，远低于油锅炉相关的高系统温度。因此，为了帮助热泵既高效又有效地工作，理想情况下需要有高水平的绝缘，以便将财产的任何热量损失降至最低，”Grant UK的商业技术经理Neil Sawers说。

许多老旧的建筑不密封，隔热水平也不理想，导致效率较低，运行成本较高。这意味着需要花费在升级绝缘和airtightnesS的性能在安装地源热泵前可以考虑。

除此之外，你可能还需要新的管道连接到热水缸，以及可能位于现有锅炉附近的中央供暖分配系统，而不是靠近热泵机组的建议位置。可能还需要一个新的热水缸。

即使你已经有一个湿式散热器系统，你可能需要升级散热器的尺寸，以适应热泵系统的低流量温度，以确保它有效地运行。

由于更换散热器和安装额外的绝缘材料以改善您的家庭织物，使地源热泵成为一个可行的选择的潜在成本，安装的总成本将急剧增加。这可以看到总的安装成本增加到3.5万英镑或更多。

要预料到拆除现有锅炉也会有成本。更换燃油或液化石油气加热燃料时，还需支付拆除燃料储存罐、混凝土底座和燃料管道的费用。

地源热泵的运行成本是多少?

在一个年热负荷为15000kWh的房产中，你预计用电量在3600kWh到4700kWh之间。

基于单位电力成本约为每千瓦时28便士，地源热泵的平均效率为320%至420%，这意味着每年的运行成本为1008英镑到1316英镑之间．

负载转移是否有助于节省资金?

负荷转移是一种管理能源使用的策略，通过从高峰时段转移到能源成本较低的非高峰时段。地源热泵是应用负载转移策略的主要候选者，因为它们可以在非高峰时段轻松运行，降低运行所需的电力成本。

这是因为:

• 它们很安静，这意味着它们在夜间活动时不太可能引起干扰
• 地面温度一整天都很稳定

具有智能控制的地源热泵能够根据预测的电价创建加热计划，这意味着利用最低成本，最低碳电，不需要手动操作热泵机组。

包括蓄热电池在内的技术进步也意味着你可以在非高峰时段节省产生的热量，以便在一天的高峰时段使用。

安装地源热泵可以节省多少钱?

地源热泵的运行成本约为3.4p/kWh，而燃气锅炉的运行成本约为6p/kWh(因为不同的供应商不同，假设效率为90%)，空气源热泵的运行成本约为5p/kWh。

你实际节省的热量显然取决于房子需要多少热量。

有哪些地源热泵补助?

的锅炉升级计划是用于在住宅物业上安装地源热泵的主要拨款。这是可再生热量激励计划的继承者，该计划于2022年3月31日结束，并为那些拥有可再生热量发电技术的人在七年内产生的热量提供报酬。

锅炉升级计划于2022年4月启动，为安装热泵或生物质锅炉提供固定的预付款。在锅炉升级计划下，业主将能够要求高达6000英镑的地源热泵安装。这将以代金券系统发放，类似于绿色家园赠款的运作方式。

地源热泵的支付比空气源热泵多1000英镑，但这反映了安装成本可能要高得多。

还有其他一些热泵补助金可以用来收回安装地源热泵的成本。然而，这些项目通常只对低收入家庭开放。

地源热泵机组应该有多大?

足够给房子供暖，不能再多了。一个现代化的四居室房子可能需要一个8kW的热源，但通常可以安装一个20kW的锅炉。

有商业和技术上的原因，这种超大的燃气锅炉，但热泵不一样。在这种情况下，热泵将需要8kW，不超过，以达到最大效率。

一个好的安装人员会计算出房子所需的确切热量，以确定所需热泵的大小。

安装地源热泵是否需要规划许可?

没有任何外部可见的东西，通常被认为是允许开发所以你不应该要求规划许可．

如果你的房产位于保护区或被列入名录的房产所忽视，明智的做法是先咨询当地政府。

什么是混合式地源热泵?

混合热泵从本质上讲，是一个包含热泵和锅炉的系统。这些系统的好处是，可以使用合适的加热系统来适应合适的温度，有助于降低运行成本，同时还可以尽可能低地保持碳排放。

由于地源热泵的低温特性，它们更适合在较温和的温度下加热绝缘良好的家庭，而当室外温度降得很低时，地源热泵达到所需的加热水平的要求使其效率较低。

在混合热泵中，此时锅炉将发挥作用，确保在更有效的选择中使用天然气(未来可能还有其他燃料，如氢气)。

我可以自己安装地源热泵吗?

不，这是不可取的——必须接受安装地源热泵不是一个DIY的项目。安装热泵和地面阵列在技术上是一项复杂的任务，最好留给训练有素、经验丰富的安装人员。

此外，要符合锅炉升级计划的资格，系统必须由mcs认可的供应商安装。

那些精通地下工程的人，或者使用挖掘机和翻车机的人，可能会希望挖掘地面沟槽，以形成水平阵列，但安装应该留给专业人士。为垂直阵列挖钻孔需要专业设备，也应该留给专业人士。

我如何找到一个好的安装程序?

安装地源热泵的关键是找到一个值得信赖的安装人员，他将设计和调整您的系统，一个好的起点是选择一个专业的安装人员GSHP协会(在新标签页打开)和/或使用MCS注册安装人．

一个好的安装人员的标志是会检查土壤条件并提供高质量的设备。但这通常也归结为尽职调查:检查安装程序的历史和他们提供的参考。

可以使用带散热器的地源热泵吗?

简短的回答是肯定的。然而，这些需要低流量散热器，大小和设计与热泵工作。它们通常比标准散热器大。

这是因为标准散热器设计用于在燃气或燃油锅炉的高流动温度下工作——通常超过70°C。热泵在流动温度低于45°C时效率最高。

地源热泵需要哪些维护?

热泵不是免维护的，但由于它们是密封系统，维护负担相当低。

像任何加热系统一样，他们需要每年检查主要部件——泵和电机——并确保没有制冷剂泄漏。每年的费用可能在100到200英镑左右。

地源热泵有噪声吗?

所有的供暖产品都会产生一些噪音，但热泵通常比化石燃料锅炉更安静。最响亮的地源热泵可能达到42分贝——相当于胸部冻结。

为了更好地理解这一点，现代锅炉的音量应该在40-60分贝左右。

地源热泵能提供冷却吗?

一些地源热泵可以通过添加一些额外的模块来优化，也可以为您的财产提供被动冷却。就像地源热泵利用地球的自然热量来加热房屋一样，用于被动冷却的地源热泵利用地球和室内室温之间的温差。

这是通过使用风扇盘管或被动梁等系统来实现的，将冷却系统的流体通过板式热交换器，地面阵列流体通过另一侧。

一些空气源热泵还包括反向循环模式，可用于通过空调提供主动冷却。

地源热泵值不值?

如果您正在考虑使用地源热泵，请记住:

• 热泵在隔热良好的家庭中效果最好。热泵仍然可以在有高热量需求的家庭中工作，但它会更贵。问题是，一个15kW和30kW燃气锅炉之间的价格差异可能是1000英镑。一台10kW的热泵和一台20kW的热泵之间的差异可能是1万英镑，再加上额外的安装费用。在绝缘方面的投资对地源热泵的成本有重大影响。
• 水平阵列需要足够的花园空间。也就是说，对于那些空间不足的人来说，钻孔安装是一种选择。你还需要考虑挖掘机械进入现场。
• 它需要搭配一个合适的加热系统，并且最有效地搭配地板下供暖因为这需要比标准散热器低得多的水温。另一种选择是升级现有的散热器，以应对较低的流动温度。

地源热泵是否值得，取决于你的观点。许多人认为高昂的资本成本令人难以接受。另一些人则认为，潜在的较低运行成本，预付锅炉升级计划的费用，低二氧化碳排放，非常有吸引力。

虽然地源热泵的成本确实使燃气锅炉相形见绌，但与标准组合锅炉相比，这些系统的寿命也值得考虑。

现实的建议是，在许多情况下，与燃气锅炉相比，地源热泵不会为您节省多少钱。这并不一定是目前从燃气锅炉过渡到热泵的重点，但这是希望在不久的将来发生变化的事情，因为政府着眼于将征税从电力转移到天然气，降低运行地源热泵的电力成本。

这是合理的建议，适当安装在正确的情况下，没有更好的选择，当谈到可持续的家庭供暖。

它们提供较低的运行和维护成本，系统比燃气锅炉更可靠，寿命更长。问题可能不是“我的房子适合热泵吗”，而是“我如何让我的房子适合”?