Luftvärmepumpar i kallt väder

Den huvudsakliga begränsningen för luftvärmepumpar är en betydande minskning av prestanda när utomhustemperaturen når frysintervallet.

Värmepumpar växer fram som en effektiv lösning för uppvärmning av rum och luftkonditionering, särskilt när de används i system med variabelt köldmedieflöde. De kan matcha de mest effektiva luftkonditioneringssystemen i kylläge och kan konkurrera med den låga kostnaden för förbränningsvärme medan de bara använder el. Jämfört med en konventionell motståndsvärmare uppnår en värmepump besparingar i intervallet 40 till 80 procent, beroende på den specifika modellen och driftsförhållandena.

Medan luftvärmepumpar utbyter värme direkt med uteluft, utnyttjar markvärmepumpar den stabila underjordstemperaturen för att uppnå en högre verkningsgrad. Med tanke på det höga priset och de komplexa installationerna av ett marksystem är luftvärmepumpar det vanligaste alternativet.

Den huvudsakliga begränsningen för luftvärmepumpar är en betydande minskning av prestanda när utomhustemperaturen når frysintervallet. Konstruktionsingenjörer måste beakta effekten av lokalt väder när de specificerar en värmepump och se till att systemet är utrustat med lämpliga åtgärder för de lägsta förväntade temperaturerna.

Hur påverkar den extrema kylan luftvärmepumpar?

Den största utmaningen när man använder en luftvärmepump med minusgrader är att kontrollera isansamlingen på utomhusslingorna. Eftersom enheten tar bort värme från utomhusluften som redan är kall, kan fukt lätt samlas och frysa på ytan av dess spolar.

Även om värmepumpens avfrostningscykel kan smälta is på utomhusslingorna, kan enheten inte leverera rumsuppvärmning medan cykeln pågår. När utomhustemperaturen sjunker måste värmepumpen gå in i avfrostningscykeln oftare för att kompensera för isbildning, och detta begränsar värmen som levereras till inomhusutrymmen.

Eftersom bergvärmepumpar inte byter värme med uteluft är de relativt opåverkade av minusgrader. De kräver dock utgrävningar som kan vara svåra att utföra under befintliga byggnader, särskilt de i trånga stadsområden.

Specificering av luftvärmepumpar för kallt väder

När du använder luftvärmepumpar med minusgrader finns det två huvudsakliga sätt att kompensera för värmeförlusten under avfrostningscykler:

Lägga till ett reservvärmesystem, vanligtvis en gasbrännare eller elektrisk motståndsvärmare.
Specificering av värmepump med inbyggda åtgärder mot frostansamling.
Reservvärmesystem för luftvärmepumpar är en enkel lösning, men de tenderar att öka systemets ägandekostnad. Designövervägandena ändras beroende på vilken typ av reservvärme som anges:

En elektrisk motståndsvärmare går med samma energikälla som värmepumpen. Den drar dock mer ström för en given värmebelastning, vilket kräver en ökad ledningskapacitet. Systemets totala effektivitet sjunker också, eftersom motståndsvärmning är mycket mindre effektiv än värmepumpsdrift.
En gasbrännare uppnår en mycket lägre driftskostnad än en motståndsvärmare. Det kräver dock en gastillförsel och ett avgassystem, vilket driver upp kostnaden för installationen.
När ett värmepumpsystem använder reservvärme är en rekommenderad praxis att ställa in termostaten på en måttlig temperatur. Detta minimerar frekvensen av avfrostningscykeln och drifttiden för reservvärmesystemet, vilket sänker den totala energiförbrukningen.

Värmepumpar med inbyggda åtgärder mot kallt väder

Luftvärmepumpar från ledande tillverkare är vanligtvis klassade för utomhustemperaturer så låga som -4°F. Men när enheterna är förstärkta med kall väderlek, kan deras driftsområde sträcka sig under -10°F eller till och med -20°F. Följande är några vanliga designfunktioner som används av värmepumpstillverkare för att mildra effekten av avfrostningscykeln:

Vissa tillverkare inkluderar värmeackumulatorer, som kan fortsätta leverera värme när värmepumpen går in i avfrostningscykeln.
Det finns också värmepumpskonfigurationer där en av de varma köldmedieledningarna cirkulerar genom utomhusenheten för att förhindra frysning. Avfrostningscykeln aktiveras endast när denna uppvärmningseffekt inte räcker till.
När ett värmepumpsystem använder flera utomhusenheter kan de programmeras att gå in i avfrostningscykeln i en sekvens och inte samtidigt. På så sätt förlorar systemet aldrig sin fulla uppvärmningskapacitet på grund av avfrostning.
Utomhusenheter kan även förses med höljen som skyddar enheten från direkt snöfall. På så sätt måste enheten bara hantera isen som bildas direkt på spolarna.
Även om dessa åtgärder inte eliminerar avfrostningscykeln helt, kan de minska dess inverkan på värmeeffekten. För att uppnå bästa resultat med ett luftvärmepumpsystem är det första rekommenderade steget en bedömning av det lokala vädret. På så sätt kan ett adekvat system specificeras från början; vilket är enklare och billigare än att uppgradera en olämplig installation.

Kompletterande åtgärder för att förbättra värmepumpens effektivitet

Att ha ett energieffektivt värmepumpsystem minskar kostnaderna för uppvärmning och kyla. Men byggnaden i sig kan också utformas för att minimera kylbehov under sommaren och värmebehov under vintern. Ett byggnadsskal med tillräcklig isolering och lufttäthet minimerar behovet av värme och kyla, jämfört med en byggnad med dålig isolering och många luftläckor.

Ventilationskontroller bidrar också till värme- och kylningseffektivitet genom att justera luftflödet efter byggnadens behov. När ventilationssystem arbetar med fullt luftflöde hela tiden är luftmängden som måste konditioneras högre. Å andra sidan, om ventilationen anpassas efter beläggning är den totala luftmängden som måste konditioneras lägre.

Det finns ett brett utbud av värme- och kylkonfigurationer som kan användas i byggnader. Den lägsta ägandekostnaden uppnås dock när installationen optimeras efter byggnadens behov.

Artikel av Michael Tobias
Referens: Tobias, M. (nd). Vänligen aktivera cookies. StackPath. https://www.contractormag.com/green/article/20883974/airsource-heat-pumps-in-cold-weather.
Om du vill ha problemfri med lågpresterande problem i låg omgivningstemperatur för värmepumpsprodukter, skulle vi gärna presentera våra EVI luftvärmepumpar för dig! Istället för normala -7 till 43 grader C gällande omgivningstemperatur, kan de köras lägst till -25 grader Celsius. Kontakta oss gärna för mer information!