Riscaldamentu è Raffreddamentu cù una Pompa di Calore - Parte 1

Introduzione

Sè vo circate l'opzioni per calà è rinfriscà a vostra casa o riduce i vostri bills d'energia, pudete vulete cunsiderà un sistema di pompa di calore. I pompi di calore sò una tecnulugia pruvata è affidabile in Canada, capace di furnisce un cuntrollu di cunfortu per a vostra casa per tuttu l'annu fornendu u calore in l'invernu, rinfriscà in l'estiu, è in certi casi, riscaldanu l'acqua calda per a vostra casa.

Pompe di calore pò esse una scelta eccellente in una varietà di applicazioni, è per e case novi è retrofits di sistemi di riscaldamentu è di raffreddamentu esistenti. Sò ancu una opzione per rimpiazzà i sistemi di climatizazione esistenti, postu chì u costu incrementale per passà da un sistema di rinfrescante solu à una pompa di calore hè spessu abbastanza bassu. Data a ricchezza di diversi tipi di sistema è opzioni, pò esse spessu difficiule di determinà se una pompa di calore hè l'opzione bona per a vostra casa.

Sè vo site cunsiderà una pompa di calore, pudete avè parechje dumande, cumprese:

• Chì tippi di pompe di calore sò dispunibili?
• Quantu di i mo bisogni annuali di riscaldamentu è rinfrescante pò furnisce una pompa di calore?
• Chì dimensione di pompa di calore aghju bisognu per a mo casa è l'applicazione?
• Quantu costanu e pompe di calore cumparatu cù l'altri sistemi, è quantu puderaghju risparmià nantu à a mo fattura d'energia?
• Averaghju bisognu di fà mudificazioni supplementari à a mo casa?
• Quantu serviziu serà bisognu di u sistema?

Stu librettu furnisce fatti impurtanti nantu à e pompe di calore per aiutà à esse più infurmatu, supportendu à fà a scelta bona per a vostra casa. Utilizendu queste dumande cum'è una guida, stu librettu descrive i tipi più cumuni di pompe di calore, è discute i fatturi implicati in a scelta, a stallazione, u funziunamentu è u mantenimentu di una pompa di calore.

Audience destinata

Stu librettu hè destinatu à i pruprietarii chì cercanu informazioni di fondo nantu à e tecnulugia di pompa di calore per sustene a decisione informata in quantu à a selezzione è l'integrazione di u sistema, u funziunamentu è u mantenimentu. L'infurmazione furnita quì hè generale, è i dettagli specifichi ponu varià secondu a vostra installazione è u tipu di sistema. Stu librettu ùn deve micca rimpiazzà u travagliu cù un cuntrattu o un cunsigliu energeticu, chì assicurarà chì a vostra installazione risponde à i vostri bisogni è l'ugettivi desiderati.

Una nota nantu à a gestione di l'energia in a casa

E pompe di calore sò sistemi di riscaldamentu è rinfrescante assai efficaci è ponu riduce significativamente i vostri costi di energia. Pensendu à a casa cum'è un sistema, hè ricumandemu chì a perdita di calore da a vostra casa sia minimizzata da e zone cum'è a fuga di l'aria (attraversu crepe, buchi), pareti pocu insulati, tetti, finestri è porte.

Affruntà questi prublemi prima pò permette di utilizà una dimensione di pompa di calore più chjuca, riducendu cusì i costi di l'equipaggiu di a pompa di calore è permettenu à u vostru sistema di funziunà in modu più efficiente.

Una quantità di publicazioni chì spieganu cumu fà questu sò dispunibuli da Natural Resources Canada.

Cosa hè una pompa di calore, è cumu funziona?

E pompe di calore sò una tecnulugia pruvata chì hè stata aduprata per decennii, in Canada è in u mondu, per furnisce in modu efficiente u riscaldamentu, u rinfrescante è, in certi casi, l'acqua calda à l'edificazioni. In fatti, hè prubabile chì interagisce cù a tecnulugia di pompa di calore ogni ghjornu: i frigorifici è l'acondicionatori operanu cù i stessi principii è tecnulugia. Questa sezione presenta i fundamenti di cumu funziona una pompa di calore, è introduce diverse tippi di sistema.

Cuncepzioni basi di a pompa di calore

Una pompa di calore hè un dispositivu alimentatu elettricamente chì estrae u calore da un locu di bassa temperatura (una fonte), è a trasmette à un locu di temperatura più altu (un lavabo).

Per capisce stu prucessu, pensate à un passaghju in bicicletta nantu à una muntagna: Ùn ci hè bisognu di sforzu per andà da a cima di a muntagna à u fondu, cum'è a bicicletta è u cavaliere si movenu naturali da un locu altu à un locu più bassu. Tuttavia, cullà in a muntagna richiede assai più travagliu, postu chì a bicicletta si move contr'à a direzzione naturale di u muvimentu.

In modu simili, u calore scorri naturalmente da i lochi cù a temperatura più alta à i lochi cù a temperatura più bassa (per esempiu, in l'invernu, u calore da l'internu di l'edifiziu hè persu à l'esternu). Una pompa di calore usa energia elettrica supplementaria per contru à u flussu naturali di u calore, è pompa l'energia dispunibule in un locu più fretu à un locu più caldu.

Allora cumu una pompa di calore riscalda o rinfresce a vostra casa? Quandu l'energia hè estratta da una fonte, a temperatura di a fonte hè ridutta. Se a casa hè aduprata cum'è fonte, l'energia termale serà eliminata, rinfrescendu stu spaziu. Questu hè cumu una pompa di calore opera in modu di rinfrescante, è hè u listessu principiu utilizatu da l'aria condizionata è i frigorifici. In listessu modu, cum'è l'energia hè aghjuntu à un lavabo, a so temperatura aumenta. Se a casa hè aduprata cum'è lavamanu, l'energia termale serà aghjuntu, calendu u spaziu. Una pompa di calore hè cumplettamente reversibile, vale à dì chì pò scaldà è rinfriscà a vostra casa, furnisce cunfortu per tuttu l'annu.

Fonti è Lavandini per Pompe di Calore

A selezzione di a fonte è u lavu per u vostru sistema di pompa di calore hè assai impurtante per determinà u rendiment, i costi di capitale è i costi operativi di u vostru sistema. Questa sezione furnisce una breve panoramica di e fonti cumuni è i lavandini per l'applicazioni residenziali in Canada.

Fonti: Dui fonti di energia termale sò più cumunimenti utilizati per riscalda casa cù pompe di calore in Canada:

• Air-Source: A pompa di calore tira u calore da l'aria esterna durante a stagione di riscaldamentu è rifiuta u calore fora durante a stagione di rinfrescante d'estate.
• Pò esse surprisante di sapè chì ancu quandu a temperatura esterna hè fridda, una bona quantità di energia hè sempre dispunibule chì pò esse estratta è mandata à u bastimentu. Per esempiu, u cuntenutu calori di l'aria à -18 ° C equivale à 85% di u calore cuntenutu à 21 ° C. Questu permette à a pompa di calore per furnisce una bona quantità di riscaldamentu, ancu durante u clima più fretu.
• I sistemi di fonte d'aria sò i più cumuni nantu à u mercatu canadianu, cù più di 700 000 unità installate in tuttu u Canada.
• Stu tipu di sistema hè discutitu in più detail in a rùbbrica Air-Source Heat Pumps.
• Ground-Source: Una pompa di calore in terra usa a terra, l'acqua di terra, o tramindui cum'è fonte di calore in l'invernu, è cum'è reservoir per rifiutà u calore eliminatu da a casa in l'estiu.
• Queste pompe di calore sò menu cumuni di l'unità di fonte d'aria, ma sò diventate più usate in tutte e pruvince di u Canada. U so vantaghju primariu hè chì ùn sò micca sottumessi à fluttuazioni estremi di a temperatura, utilizendu a terra cum'è una fonte di temperatura constante, risultatu in u tipu di sistema di pompa di calore più efficienza energetica.
• Stu tipu di sistema hè discutitu in più detail in a rùbbrica Pompe di Calore à a Terra.

Lavandini: Dui lavandini per l'energia termale sò più cumunimenti usati per riscalda e case cù pompe di calore in Canada:

• L'aria interna hè riscaldata da a pompa di calore. Questu pò esse fattu per: L'acqua in l'edificiu hè riscaldata. Questa acqua pò esse aduprata per serve sistemi terminali cum'è radiatori, un pianu radiante, o unità di fan coil via un sistema idronicu.
  • Un sistema di canali cintrali o
  • Una unità interna senza ductless, cum'è una unità murale.

Una introduzione à l'efficienza di a pompa di calore

Furnace è caldaie furnisce u riscaldamentu di u spaziu aghjunghjendu calore à l'aria per a combustione di un carburante cum'è u gasu naturale o l'oliu di riscaldamentu. Mentre l'efficienze anu migliuratu continuamente, fermanu sempre sottu à u 100%, chì significa chì micca tutta l'energia dispunibule da a combustione hè aduprata per riscalda l'aria.

E pompe di calore operanu nantu à un principiu diversu. L'input di l'electricità in a pompa di calore hè aduprata per trasfiriri l'energia termale trà dui lochi. Questu permette à a pompa di calore per uperà in modu più efficau, cù efficienze tipiche assai sopra

100%, vale à dì più energia termale hè prudutta chè a quantità di energia elettrica utilizata per pompà.

Hè impurtante à nutà chì l'efficienza di a pompa di calore depende assai di a temperatura di a surgente è di u lavu. Cum'è una collina più ripida richiede più sforzu per cullà nantu à una bicicletta, e più grande differenze di temperatura trà a fonte è u lavu di a pompa di calore necessitanu di travaglià più forte, è ponu riduce l'efficienza. Determinà a dimensione ghjusta di a pompa di calore per maximizà l'efficienza staghjunali hè critica. Questi aspetti sò discututi in più detail in e sezioni Pompe di calore à fonte d'aria è Pompe di calore à fonte di terra.

Terminologia di l'efficienza

Una varietà di metriche di efficienza sò aduprate in i cataloghi di u fabricatore, chì ponu fà capisce u rendiment di u sistema un pocu confusu per un compratore per a prima volta. Quì sottu hè un spartitu di certi termini di efficienza cumunimenti usati:

Metriche à u statu stabile: Queste misure descrizanu l'efficienza di a pompa di calore in un "statu stabile", vale à dì, senza fluttuazioni di a vita reale in a stagione è a temperatura. Comu tali, u so valore pò cambià significativamente cum'è a temperatura di a fonte è di u lavu, è altri paràmetri operativi, cambianu. E metriche di u statu stabile includenu:

Coefficient of Performance (COP): U COP hè un rapportu trà a tarifa à a quale a pompa di calore trasferisce energia termica (in kW), è a quantità di energia elettrica necessaria per fà u pumping (in kW). Per esempiu, se una pompa di calore hà utilizatu 1 kW d'energia elettrica per trasfiriri 3 kW di calore, u COP seria 3.

Rapportu d'Efficienza Energetica (EER): L'EER hè simile à u COP, è descrive l'efficienza di rinfrescante à u statu stabile di una pompa di calore. Hè determinatu dividendu a capacità di rinfrescamentu di a pompa di calore in Btu/h da l'input d'energia elettrica in Watts (W) à una temperatura specifica. L'EER hè strettamente assuciatu cù a descrizzione di l'efficienza di rinfrescamentu à u statu stazionariu, à u cuntrariu di a COP chì pò esse usata per sprimà l'efficienza di una pompa di calore in u riscaldamentu è in u raffreddamentu.

Metriche di Rendimentu Stagionale: Queste misure sò pensate per dà una stima megliu di u rendiment in una stagione di riscaldamentu o di rinfrescante, incorporendu variazioni di a "vita reale" di e temperature in tutta a stagione.

E metriche staghjunali includenu:

• Fattore di Rendimentu Stagionale di Riscaldamentu (HSPF): HSPF hè un rapportu di quantu energia a pompa di calore furnisce à l'edificiu per tutta a stagione di riscaldamentu (in Btu), à l'energia tutale (in Watthours) chì usa in u stessu periodu.

E caratteristiche di e dati climatichi di e cundizioni climatichi longu sò utilizati per rapprisintà a stagione di riscaldamentu in u calculu di l'HSPF. Tuttavia, stu calculu hè tipicamente limitatu à una sola regione, è pò micca rapprisintà cumplettamente u rendiment in tuttu u Canada. Certi pruduttori ponu furnisce un HSPF per una altra regione climatica nantu à dumanda; Tuttavia, tipicamente HSPFs sò riportati per a Regione 4, chì rapprisentanu climi simili à u Midwest US. A Regione 5 copre a maiò parte di a mità miridiunali di e pruvince in Canada, da l'internu di a BC à traversu u Novu BrunswickFootnote1.

• Rapportu di Efficienza Energetica Stagionale (SEER): SEER misura l'efficienza di rinfrescante di a pompa di calore per tutta a stagione di rinfrescamentu. Hè determinatu dividendu u rinfrescante tutale furnitu annantu à a stagione di rinfrescante (in Btu) da l'energia tutale utilizata da a pompa di calore durante quellu tempu (in Watt-ora). U SEER hè basatu annantu à un clima cù una temperatura media estiva di 28 ° C.

Terminologia impurtante per i sistemi di pompa di calore

Eccu alcuni termini cumuni chì pudete truvà mentre investigate e pompe di calore.

Cumpunenti di u sistema di pompa di calore

U refrigerante hè u fluidu chì circula à traversu a pompa di calore, alternativamente assorbendu, traspurtatu è liberatu u calore. Sicondu u so locu, u fluidu pò esse liquidu, gassu, o una mistura di gas / vapore

A vàlvula inversa cuntrola a direzzione di u flussu di u refrigerante in a pompa di calore è cambia a pompa di calore da u modu di riscaldamentu à u modu di rinfrescante o viceversa.

Una bobina hè un loop, o loops, di tubi induve u trasferimentu di calore trà a fonte / lavamanu è u refrigerante hè fattu. U tubu pò avè aletta per aumentà a superficia dispunibule per u scambiu di calore.

L'evaporatore hè una bobina in quale u refrigerante assorbe u calore da u so circondu è bolle per diventà un vapore à bassa temperatura. Quandu u refrigerante passa da a vàlvula inversa à u compressore, l'accumulatore raccoglie ogni liquidu eccessivu chì ùn hè micca vaporizatu in un gasu. Tuttavia, micca tutte e pompe di calore anu un accumulatore.

U compressore sprime e molécule di u gasu refrigerante inseme, aumentendu a temperatura di u refrigerante. Stu dispusitivu aiuta à trasfiriri energia termale trà a surgente è lavanda.

U cundensatore hè una bobina in quale u refrigerante dà calore à u circondu è diventa un liquidu.

U dispusitivu di espansione abbassa a pressione creata da u compressore. Questu fa calà a temperatura, è u refrigerante diventa una mistura di vapore / liquidu à bassa temperatura.

L'unità esterna hè induve u calore hè trasferitu à / da l'aria esterna in una pompa di calore d'aria. Questa unità cuntene generalmente una bobina di scambiatore di calore, u compressore è a valvula di espansione. Sembra è opera in u listessu modu cum'è a parte esterna di un climatizzatore.

A bobina interna hè induve u calore hè trasferitu à / da l'aria interna in certi tipi di pompe di calore d'aria. In generale, l'unità interna cuntene una bobina di scambiatore di calore, è pò ancu include un fan supplementu per circulà l'aria calda o rinfriscata à u spaziu occupatu.

U plenum, vistu solu in installazioni canalizzati, face parte di a reta di distribuzione d'aria. U plenum hè un compartmentu di l'aria chì face parte di u sistema per distribuisce l'aria calda o rinfriscata in a casa. Hè generalmente un grande compartimentu immediatamente sopra o intornu à u scambiatore di calore.

Altri termini

Unità di misura per a capacità, o l'usu di putenza:

• Un Btu/h, o unità termale britannica per ora, hè una unità utilizata per misurà a produzzione di calore di un sistema di riscaldamentu. Un Btu hè a quantità di energia termica emessa da una tipica candela di anniversariu. Se sta energia di calore hè stata liberata annantu à una ora, seria l'equivalente di un Btu/h.
• Un kW, o kilowatt, hè uguali à 1000 watts. Questa hè a quantità di putenza necessaria da dece lampadine da 100 watt.
• Una tonna hè una misura di a capacità di a pompa di calore. Hè equivalente à 3,5 kW o 12 000 Btu/h.

Pompe di calore à fonte d'aria

I pompi di calore d'aria utilizanu l'aria esterna cum'è una fonte d'energia termica in modu di riscaldamentu, è cum'è un lavamanu per rifiutà l'energia in modu di raffreddamentu. Sti tipi di sistemi pò esse classificatu in generale in dui categurie:

Pompe di calore aria-aria. Queste unità riscaldanu o rinfresciscenu l'aria in a vostra casa, è rapprisentanu a vasta maiuranza di l'integrazioni di pompa di calore d'aria in Canada. Puderanu ancu esse classificatu secondu u tipu d'installazione:

• Ducted: A bobina interna di a pompa di calore hè situata in un duct. L'aria hè riscaldata o rinfriscata passendu nantu à a bobina, prima di esse distribuita per via di i tubi in diverse locu in a casa.
• Ductless: A bobina interna di a pompa di calore si trova in una unità interna. Queste unità interni sò generalmente situate nantu à u pianu o u muru di un spaziu occupatu, è riscaldanu o rinfriscà l'aria in quellu spaziu direttamente. Frà queste unità, pudete vede i termini mini- è multi-split:
  • Mini-Split: Una sola unità interna hè situata in a casa, servita da una sola unità esterna.
  • Multi-Split: Multipli unità interni sò situati in a casa, è sò servuti da una sola unità esterna.

I sistemi aria-aria sò più efficaci quandu a differenza di temperatura trà l'internu è l'esternu hè più chjuca. Per quessa, e pompe di calore aria-aria in generale cercanu d'ottimisà a so efficienza per furnisce un voluminu più altu di aria calda, è riscaldanu l'aria à una temperatura più bassa (normalmente trà 25 è 45 ° C). Questu cuntrastu cù i sistemi di furnace, chì furnisce un volume d'aria più chjucu, ma riscalda l'aria à una temperatura più altu (trà 55 ° C è 60 ° C). Sè vo passate à una pompa di calore da un furnace, pudete avvistà questu quandu avete principiatu à utilizà a vostra nova pompa di calore.

Pompe di calore Air-Water: Meno cumuni in Canada, pompe di calore aria-acqua riscaldanu o acqua fresca, è sò aduprate in case cù sistemi di distribuzione idronicu (basatu in acqua) cum'è radiatori di bassa temperatura, pavimenti radianti o unità fan coil. In modu di riscaldamentu, a pompa di calore furnisce energia termale à u sistema idronicu. Stu prucessu hè invertitu in u modu di rinfrescante, è l'energia termale hè estratta da u sistema idronicu è rifiutata à l'aria esterna.

A temperatura di u funziunamentu in u sistema idronicu sò critichi per evaluà e pompe di calore aria-acqua. I pompi di calore aria-acqua operanu in modu più efficau quandu riscaldanu l'acqua à una temperatura più bassa, vale à dì sottu à 45 à 50 ° C, è cum'è tali sò un megliu match per i pavimenti radianti o sistemi di fan coil. Ci vole à piglià cura s'ellu si cunsidereghja u so usu cù radiatori à alta temperatura chì necessitanu una temperatura di l'acqua sopra i 60 ° C, cum'è queste temperature generalmente superanu i limiti di a maiò parte di e pompe di calore residenziale.

Vantaggi maiò di e pompe di calore à fonte d'aria

L'installazione di una pompa di calore d'aria pò offre una quantità di benefici. Questa sezione esplora cumu e pompe di calore di l'aria ponu benefiziu a vostra impronta energetica domestica.

Efficienza

U benefiziu maiò di l'usu di una pompa di calore d'aria hè l'alta efficienza chì pò furnisce in u riscaldamentu cumparatu cù i sistemi tipici cum'è furnace, caldaie è basi elettriche. À 8 ° C, u coefficient of performance (COP) di e pompe di calore di l'aria hè tipica trà 2,0 è 5,4. Questu significa chì, per unità cù un COP di 5, 5 kilowattora (kWh) di calore sò trasferiti per ogni kWh d'electricità furnitu à a pompa di calore. Quandu a temperatura di l'aria esterna scende, i COP sò più bassi, postu chì a pompa di calore deve travaglià cù una differenza di temperatura più grande trà l'internu è l'esterno. À -8 ° C, i COP ponu varià da 1,1 à 3,7.

In una basa di staggione, u fattore di prestazione di staggione di riscaldamentu (HSPF) di unità dispunibili di u mercatu pò varià da 7,1 à 13,2 (Regione V). Hè impurtante di nutà chì sti stimi HSPF sò per una zona cù un clima simili à Ottawa. U risparmiu attuale dipende assai da u locu di a vostra installazione di a pompa di calore.

Risparmiu d'energia

A più alta efficienza di a pompa di calore pò traduce in riduzzione significativa di l'usu di l'energia. U risparmiu attuale in a vostra casa dependerà di una quantità di fatturi, cumpresu u vostru clima lucale, l'efficienza di u vostru sistema attuale, a dimensione è u tipu di pompa di calore, è a strategia di cuntrollu. Parechji calculatrici in linea sò dispunibuli per furnisce una stima rapida di quantu risparmiu d'energia pudete aspittà per a vostra applicazione particulare. L'attrezzamentu ASHP-Eval di NRCan hè dispunibule gratuitamente è puderia esse aduprata da installatori è disegnatori meccanichi per aiutà à cunsiglià a vostra situazione.

Cumu Funziona una Pompa di Calore à Aria-Source?

Trascrizione

Una pompa di calore d'aria hà trè cicli:

• U Ciclu di Riscaldamentu: Fornisce energia termale à l'edificiu
• U Ciclu di Raffreddamentu: Eliminazione di l'energia termale da u bastimentu
• U Ciclu di Defrost: Eliminazione di u gelu
• accumulazione nantu à bobine esterne

U Ciclu di Riscaldamentu

Rimarca:

Certi di l'articuli sò pigliati da Internet. Se ci hè una violazione, per piacè cuntattateci per sguassà. Sè site interessante in i prudutti di a pompa di calore, per piacè cuntattate a cumpagnia di a pompa di calore OSB, simu a vostra megliu scelta.