热泵和空调:哪个更适合你的家?

阿曼家用平板电脑控制空调
(图片来源:Getty Images)

如果你正在为你的房子争论热泵和空调,那么了解系统之间的差异和相似点很重要。这些系统比你想象的更相似:一些热泵可以为家庭降温,一些空调可以提供供暖。

空气源热泵地源热泵作为一种低碳供暖替代品越来越受欢迎,但热泵并不是一项新技术。自20世纪40年代美国发明家罗伯特·C·韦伯注意到冷却系统正在排斥热量以来,热泵已被用于向家庭输送热量。从那时起,这项技术不断改进,我们对其工作原理的理解也大大提高了。

与此同时,我们大多数人都熟悉空调在我们的工作场所,在我们的汽车,也在酒店和许多商店。虽然我们通常期望通过空调降温,但现在空调通常也能加热。

以下是你需要了解的两种系统的工作原理,以及如何知道哪一种是最有效的选择,以满足你的家庭需求。

空调能给家里供暖吗?

空调机组的工作原理是将暖空气通过含有极冷制冷剂的管道或板。冷制冷剂从空气中吸收热量并将其冷却,将废热传递到属性的外部。

它们有很高的空气周转率,空气可以在一个单元中循环多次,每次经过时温度都会缓慢下降。湿度也从热交换器(空调的一部分,从通过它的空气中提取热量)的空气中释放出来,空调机组将有一个内置的冷凝泵来除去水。

但是一些使用反向循环的空调会从房间里的空气中吸收低等级的热量,并在将其返回到房间里的空气之前增强它。由此产生的冷却然后被室外风扇单元拒绝,这意味着只有热量通过空气传播。

空调和热泵都被归类为HVAC(加热,通风和空调)系统,空调通常被称为空气对空气热泵。虽然它们的运作方式与空气源热泵相同,但它们在提供加热时的功能却是相反的。

房屋侧面的空气源热泵

房屋侧面的空气源热泵 (图片来源:Getty Images)

热泵能给家庭降温吗?

也许在回答这个问题之前,首先要考虑的是检查不同类型的热泵。

在潮湿的中央供暖系统中,如散热器或地板下供暖时,热量转化为水。空气换水热泵就是这种情况,俗称空气源热泵。但如果热泵从地面获得热量,那么这将是一个地对水热泵,也称为地源热泵

空气源热泵和地源热泵之间的真正区别是热交换器,最终是机组向家庭输送热量(或冷却)的能力。

在每个热泵的核心是一个蒸汽压缩循环,通常被称为制冷剂循环。低等级的热量被非常冷的制冷剂液体吸收,然后“沸腾”并变成气体。在许多热泵和空调机组中,制冷剂的“沸点”通常在-50°C左右,这意味着即使外部空气温度为-10°C,制冷剂仍然会“沸腾”。

制冷剂一旦变成气体,就会进入压缩机,当气体受到压力时,温度就会升高。“热气体”现在进入另一个热交换器,热量作为有用的热量传递给加热系统。

这种蒸汽压缩循环与我们家里的冰箱、工作场所或汽车里的空调中的蒸汽压缩循环完全相同。唯一的区别是我们把冷却作为有用的元素,而热量被拒绝了。你可能会说这个系统是反向的,所以如果你想在家里增加一个热泵,这只是一个简单的例子,你想要有用的元素是冷却还是加热。

哪个系统更便宜?

空气源热泵的安装成本最高可达14,000英镑,而地源热泵的安装成本最高可达15,000英镑,这取决于尺寸和品牌。虽然热泵补助金为了降低这些成本而存在,尽管有可能享受较低的长期能源成本,但它仍然是一项重大支出。

安装空调系统的成本约为每个房间1200英镑,在室外机和室内机之间安装制冷剂管道的破坏性要比水基集中供暖小得多,因为包括绝缘在内的管道直径只有28毫米左右。空调作为一种供暖解决方案确实可行,但你需要考虑你打算如何输送热水。

哪些系统同时提供制冷和加热?

空气源热泵可以提供冷却,空气对空气热泵(空调机组)可以提供加热,但有一些注意事项。值得注意的是,在这两种技术中,每个过程的功效并不会产生相同的结果。

那么为什么我们不能同时拥有两种类型的热交换器:空气对空气和空气对水?嗯,你可以!它被称为可变制冷剂流量(VRF)、可变制冷剂体积(VRV)或时分多(TDM),具体取决于您选择的制造商。

这些设备实际上是带有额外“液压箱”的空调设备,可以将热量转移到水中。因此,空气到空气和空气到水在一个单元中。这些设备的简单版本只能一次加热或冷却,但一些制造商有3管(或“热回收”)版本,可以同时加热和冷却。因此,当你加热热水时,你可以在卧室里制冷。

这些类型的三管热回收系统已经安装在全国许多酒店,我们现在看到更小的系统进入市场,适合许多家庭。

由于它们不是英国行业定义的真正的热泵,因此它们目前没有资格根据锅炉升级计划。但考虑到你现在可以在一个系统中加热和冷却(两者都是有用的能源),也许考虑到能源效益,拨款激励就不那么诱人了。

空调固定在墙上

固定在墙上的空调装置 (图片来源:Getty Images)

哪种加热器更有效?

空气源热泵和空调的加热过程非常相似,但关键的区别是空气源热泵将热量传递给水。

在相同的体积下,水所能储存的能量是空气的四倍多,这使得热量的分布更加简单。此外,你不会体验到空气运动的噪音,通常与空调机组有关。

空气源热泵还具有加热中央供暖系统中的水以及洗澡、淋浴和洗涤所需的水的能力。

许多房主确实使用空调作为他们的主要供暖系统,但要确保你对相关的空气流动和热量分配方式感到满意。导管式空气对空气热泵系统可以用来减轻风扇的噪音影响,但空气运动本身也可以有相关的声音。

哪个是更有效的冷却选择?

要想真正有效地冷却,没有什么可以取代适当的空调。

大卫•希尔顿

由于发射器和系统管道上的冷凝风险,通常不建议在现有的中央供暖系统上增加冷却,但要仔细规划并做好绝缘在新系统的安装细节上,背景冷却在炎热的夏天可能是一个受欢迎的额外奖励。

要想真正有效地冷却,没有什么可以取代适当的空调。但是如果你想用空气源热泵冷却,你就需要一个可以反向运行的模型。你需要从制造商那里了解某个特定型号是否可以提供反向冷却功能,因为并非所有制造商的所有型号都具有此功能。

您可能还需要安装为冷却而设计的风扇对流散热器-这些允许小风扇将空气吹过热交换器,因此将需要更多的功率。标准散热器和地板下供暖将依靠对流来冷却空气,这可能是一个非常缓慢的冷却过程。

如果你将散热器或地暖的水温降低到17°C以下,那么发射器表面就有凝结的风险。最好的情况是在暖气片下面留下一个水坑,但最坏的情况是这个水坑可能会损坏下面的地板;冷凝可能会对发射器或建筑结构造成过度腐蚀;或者你的地板上可能有潮湿的补丁,这可能会恶化地板材料或留下滑倒的危险。

另一个问题是,热泵中的水通常不会低于15°C,如果没有空气运动,可能不会提供太多的冷却。同样,空调系统的目标温度不会低于15°C,但它们通过高空气周转率提供冷却。

在最好的情况下,标准发射器的空气源热泵的冷却效果只是调节空气中的温度。

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。