热泵与燃气锅炉:它们如何比较?

近几个月来,热泵与燃气锅炉的争论愈演愈烈
(图片来源:Quiet Mark / Grant)

在热泵和燃气锅炉的争论中,你看到的是非常不同的技术,但却有效地产生了相同的结果:热水和集中供暖。相似之处就到此为止了。

政府预示着两者空气源热泵而且地源热泵作为锅炉升级计划的一部分燃气锅炉的继承者,现在是时候权衡你的选择以及这两种系统的比较了。

在这篇文章中,我们将分析这些系统运行方式的关键差异,以及它们的效率、生态友好性,以及所有重要的因素——安装和运行成本。

热泵与燃气锅炉:主要区别是什么?

热泵和燃气锅炉产生不同类型的热量:

  • 锅炉会在很短的时间内产生大量温差大的热量。因此,锅炉可以在非常高的温度下使用散热器。
  • 一个热泵另一方面,它产生热量的速度更慢,温差也更小。热泵的低温意味着散热器(或发射器)需要有更大的表面积。实际上,它不再是一个“散热器”,而是一个“对流体”。

这也意味着排放者,如地板下供暖(UFH)运行温度比标准散热器低,是热泵的理想发射器。

对于房主来说,它们创造了相同的结果,但两种技术工作方式的差异意味着,当涉及到如何将热量输送到物业时,他们需要有不同的设计设置。

壁式燃气锅炉

(图片来源:getty images)

让我们更详细地探讨这个问题。一个锅炉系统可以设计在平均流动温度70°C下运行,但是进入散热器的水和从散热器出来的水之间的温差是10°C。这实际上意味着水在75°C进入散热器,在65°C流出,放弃了10°C。

理想情况下,热泵系统的平均温度在37.5°C左右,温差仅为5°C。因此,水在40°C进入UFH或散热器,在35°C出来,已经放弃了5°C。

最终,如果您选择热泵而不是燃气锅炉,您将需要非常精确地确定散热器和/或UFH管道长度。您还需要能够控制电路中水的速度以及向电路传递热量的速度。平衡是至关重要的,当然在老旧或“耗能”的物业中并不总是可行的。

所以,如果你问自己我应该把燃气锅炉换成热泵吗?,你需要意识到,你可能需要更新现有住宅中的现有散热器和管道系统,以及热源。

什么类型的性能最适合热泵和燃气锅炉?

优化热泵所需的慢热最适合隔热良好的建筑,并且温度在很长一段时间内逐渐升高。

一般认为地源热泵更适合较大的性能,而空气源热泵或地源热泵都适合300m2左右的性能。

锅炉更适合在旧的、效率较低的建筑中快速产生热量。它们也可以被设计到系统中,以类似于热泵的方式提供低温热量——这意味着它们可以与地暖一起工作。

在自建场景中,建筑法规正在向低温发射器发展,这将与热泵系统更加兼容。

然而,在现有的房子里,事情就变得有点挑战性了。将热泵改造到现有房屋的成本相对高于新建房屋的成本。

热泵和燃气锅炉哪个效率更高?

天然气锅炉在燃气燃烧室中有一个热交换器。当水通过热交换器时,它从燃烧的气体中吸收热量,热交换器是如此有效,以至于周围90%气体中的能量有一半被吸收到水中。因为如此多的热量被给予热交换器,水蒸气凝结在热交换器上,因此它被称为冷凝锅炉。

热泵确实使用电力来运行,但由于制冷(蒸汽压缩)循环,可以将热量输送到家庭300%到500%比用电还多。

热泵的效率被称为性能系数(CoP),它是使用的电量与产生的热量的比率。

例如,如果热泵使用1kWh的电,产生3kwh的热,那么CoP为3或也可以称为300%的效率。

有许多促成因素和许多用于交付和计算这种效率的不同公式,因此在与替代方案进行比较时,准确地了解您应该从您的预期系统中获得什么是很重要的。

热泵比燃气锅炉贵吗?

期望在两者之间支付8000英镑至1.6万英镑对于空气源热泵安装在一个新的建筑属性和高达近现有房产2.8万英镑-这包括升级所有的散热器和更换相当多的管道系统。

你环顾四周1.4万至2.5万英镑用于安装地源热泵,如果需要大型钻孔集热器,可能还需要更多。如果你碰巧有一台挖掘机,可以自己挖水平沟渠,那么在安装上可以节省一些费用。

你可以期待一个标准结合锅炉价格在1000英镑到2000英镑之间,取决于制造商和型号。安装费约为1000英镑,全部包括在内2000至3000英镑用于简单的燃气锅炉更换。

哪种运行成本更低,热泵还是燃气锅炉?

由于热泵依靠电力运行,而锅炉燃烧燃气,运行成本比较需要考虑每种燃料的单位成本。

电力成本在每千瓦时12便士到24便士之间,这取决于你采用的关税,天然气价格在3便士到5便士之间。

这意味着,仅就财务成本而言,热泵需要CoP在3到5之间,换句话说,效率在300%到500%之间,才能具有可比性。

随着电力成本和燃气成本的变化,这个计算也会发生变化。您还需要确保系统将确实实现所指示的效率。

但有一件事是肯定的。能源成本将继续上涨,电力成本和天然气成本之间的差距肯定会缩小。

目前,从天然气到热泵的转换可能在财务上没有意义,但随着能源成本差距的缩小,这些数字肯定会对热泵更有利。

热泵和燃气锅炉需要多少空间?

虽然您可能更熟悉标准燃气锅炉的大小,但热泵在其家庭设置中需要一些不同的设备。

对于我们的家庭来说,有两种主要类型的热泵可以考虑:空气源热泵和地源热泵。顾名思义,空气源热泵(ASHP)从环境空气中收集热量,而地源热泵(GSHP)从地面获得热量。

一个空气源热泵通常会有一个大盒子(1200毫米高,1000毫米宽,大约600毫米深,当你给它后面的空气流动留出一些空间时)在你的房子外面,里面有一个风扇和一个压缩机。这个盒子从风扇吹进来的空气中吸收热量。外面的单元在前面需要大约2米的自由空间。

你还需要在家里放一个热水缸,控制箱,可能还有一个缓冲罐,大约是一个高热水缸的三分之一大小。

地源热泵机房实例

保持你的热泵控制和热水缸在一个容易接近的空间,如机房这是个好主意。 (图片来源:菲斯曼)

地源热泵有一圈管道,要么水平埋在外面的地下(不在任何建筑物下,也不在服务设施或树根附近),要么被放置在垂直的钻孔中。水平环的大小或钻孔的深度会有所不同,在很大程度上取决于家庭所需的热量和地面条件。

一般情况下,水平环每千瓦需要50 - 100平方米的地面,井眼环每千瓦需要10 - 20米的地面。

因此,对于一个平均8kW的地源热泵,你可能需要400平方米到800平方米的水平回路,成本在2000英镑到8000英镑之间,以及8000米到1.6米的钻孔,成本可能在7000英镑到20000英镑之间。

地源热泵的“发动机”安装在家中,大小可达半高冰箱大小,最大可达美国冰箱/冰柜大小,具体取决于容量和品牌。你还需要热水缸和缓冲缸。

因此,虽然燃气锅炉可能足够小,可以安装在厨房中(一些小型组合锅炉可以隐藏在厨房单元中),但与运行热泵相关的套件可能需要更多的空间。

一、地源热泵安装

(图片来源:Kensa)

热泵与燃气锅炉有什么优惠措施?

目前,可再生热能激励(RHI)可用于安装热泵。RHI向业主支付一笔钱,为期七年,购买由微型发电认证计划(MCS)注册安装人员安装的合格技术。

RHI将于2022年3月31日结束,并将由一项名为“RHI”的一次性赠款所取代锅炉升级计划根据热泵的类型,价格在5000英镑到6000英镑之间。

预算为4.5亿英镑,相当于3年安装9万套设备。那之后会发生什么,我不确定。

这笔拨款不会覆盖热泵安装的成本,但它肯定会有所帮助,如果这导致更大的技术吸收,那么成本也将不可避免地下降。

燃气锅炉并没有这样的奖励计划。

我还能买燃气锅炉吗?

我们最近了解到,燃气锅炉淘汰的目标日期是2035年,政府将在2026年之前就氢气战略做出决定。

如果我们确实看到氢气在燃气电网中与低碳/零碳气体(如合成气或厌氧消化)一起增加,那么锅炉将不是一个问题,因为它目前是碳密集的燃料而不是设备。

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。