Värme och kyla med en värmepump-del 2

Under uppvärmningscykeln tas värme från utomhusluften och "pumpas" inomhus.

• Först passerar det flytande köldmediet genom expansionsanordningen och övergår till en lågtrycksblandning av vätska och ånga. Den går sedan till utomhusspolen, som fungerar som förångarspolen. Det flytande köldmediet absorberar värme från utomhusluften och kokar och blir till en lågtemperaturånga.
• Denna ånga passerar genom omkastningsventilen till ackumulatorn, som samlar upp eventuell kvarvarande vätska innan ångan kommer in i kompressorn. Ångan komprimeras sedan, vilket minskar dess volym och får den att värmas upp.
• Slutligen skickar växelventilen gasen, som nu är het, till inomhusspolen, som är kondensorn. Värmen från den heta gasen överförs till inomhusluften, vilket gör att köldmediet kondenserar till en vätska. Denna vätska återgår till expansionsanordningen och cykeln upprepas. Inomhusspolen är placerad i kanalsystemet, nära ugnen.

Värmepumpens förmåga att överföra värme från uteluften till huset beror på utetemperaturen. När denna temperatur sjunker sjunker också värmepumpens förmåga att absorbera värme. För många luftvärmepumpsinstallationer innebär det att det finns en temperatur (kallad termisk balanspunkt) när värmepumpens värmekapacitet är lika med husets värmeförlust. Under denna utomhustemperatur kan värmepumpen leverera endast en del av den värme som krävs för att hålla bostadsutrymmet bekvämt och det krävs tillskottsvärme.

Det är viktigt att notera att de allra flesta luftvärmepumpar har en lägsta driftstemperatur, under vilken de inte kan fungera. För nyare modeller kan detta variera från -15°C till -25°C. Under denna temperatur måste ett tilläggssystem användas för att ge uppvärmning till byggnaden.

Kylningscykeln

Cykeln som beskrivs ovan är omvänd för att kyla huset under sommaren. Aggregatet tar bort värme från inomhusluften och stöter bort den utanför.

• Liksom i uppvärmningscykeln passerar det flytande köldmediet genom expansionsanordningen och övergår till en lågtrycksblandning av vätska/ånga. Den går sedan till inomhusspolen, som fungerar som förångare. Det flytande köldmediet absorberar värme från inomhusluften och kokar och blir en lågtemperaturånga.
• Denna ånga passerar genom omkastningsventilen till ackumulatorn, som samlar upp eventuell kvarvarande vätska, och sedan till kompressorn. Ångan komprimeras sedan, vilket minskar dess volym och får den att värmas upp.
• Slutligen passerar gasen, som nu är het, genom växelventilen till utomhusspolen, som fungerar som kondensor. Värmen från den heta gasen överförs till utomhusluften, vilket gör att köldmediet kondenserar till en vätska. Denna vätska återgår till expansionsanordningen och cykeln upprepas.

Under kylcykeln avfuktar värmepumpen även inomhusluften. Fukt i luften som passerar över inomhusspolen kondenserar på spolens yta och samlas upp i en panna i botten av spolen. Ett kondensavlopp ansluter denna panna till husets avlopp.

Avfrostningscykeln

Om utomhustemperaturen sjunker till nära eller under fryspunkten när värmepumpen är i drift i värmeläge, kommer fukt i luften som passerar över ytterbatteriet att kondensera och fryse på den. Mängden frost som byggs upp beror på utomhustemperaturen och mängden fukt i luften.

Denna frostuppbyggnad minskar batteriets effektivitet genom att minska dess förmåga att överföra värme till kylmediet. Någon gång måste frosten tas bort. För att göra detta växlar värmepumpen till avfrostningsläge. Det vanligaste tillvägagångssättet är:

• Först växlar växelventilen enheten till kylläget. Detta skickar varm gas till utomhusspolen för att smälta frosten. Samtidigt stängs utomhusfläkten, som normalt blåser kall luft över batteriet, av för att minska mängden värme som behövs för att smälta frosten.
• Medan detta pågår kyler värmepumpen luften i kanalsystemet. Värmesystemet skulle normalt värma denna luft eftersom den fördelas i hela huset.

En av två metoder används för att bestämma när enheten går in i avfrostningsläge:

• Behovsfrostkontroller övervakar luftflöde, köldmedietryck, luft- eller batteritemperatur och tryckskillnad över utomhusbatteriet för att upptäcka frostackumulering.
• Tid-temperaturavfrostning startas och avslutas av en förinställd intervalltimer eller en temperatursensor placerad på utsidan av spolen. Cykeln kan initieras var 30:e, 60:e eller 90:e minut, beroende på klimatet och systemets utformning.

Onödiga avfrostningscykler minskar värmepumpens säsongsbetonade prestanda. Som ett resultat är kravfrostmetoden i allmänhet mer effektiv eftersom den startar avfrostningscykeln endast när det behövs.

Kompletterande värmekällor

Eftersom luftvärmepumpar har en lägsta utomhusdriftstemperatur (mellan -15°C till -25°C) och reducerad värmekapacitet vid mycket kalla temperaturer, är det viktigt att överväga en kompletterande värmekälla för luftvärmepumpsdrift. Tilläggsvärme kan även behövas när värmepumpen avfrostar. Olika alternativ finns tillgängliga:

• All Electric: I den här konfigurationen kompletteras värmepumpsdriften med elektriska motståndselement placerade i kanalnätet eller med elektriska socklar. Dessa motståndselement är mindre effektiva än värmepumpen, men deras förmåga att ge värme är oberoende av utomhustemperaturen.
• Hybridsystem: I ett hybridsystem använder luftvärmepumpen ett tilläggssystem som en ugn eller panna. Detta alternativ kan användas i nya installationer, och är också ett bra alternativ där en värmepump läggs till ett befintligt system, till exempel när en värmepump installeras som ersättning för en central luftkonditionering.

Se det sista avsnittet i denna broschyr, Relaterad utrustning, för mer information om system som använder kompletterande värmekällor. Där kan du hitta diskussion om alternativ för hur du programmerar ditt system för övergång mellan värmepumpsanvändning och tilläggsvärmeanvändning.

Energieffektivitetsöverväganden

För att stödja förståelsen av detta avsnitt, se det tidigare avsnittet som heter En introduktion till värmepumpseffektivitet för en förklaring av vad HSPF och SEER representerar.

I Kanada föreskriver energieffektivitetsregler en lägsta säsongseffektivitet för uppvärmning och kylning som måste uppnås för att produkten ska säljas på den kanadensiska marknaden. Utöver dessa regler kan din provins eller ditt territorium ha strängare krav.

Minimiprestanda för Kanada som helhet, och typiska intervall för marknadstillgängliga produkter, sammanfattas nedan för uppvärmning och kylning. Det är viktigt att även kontrollera om några ytterligare regler finns i din region innan du väljer ditt system.

Kylningssäsongens prestanda, SEER:

• Minsta SEER (Kanada): 14
• Utbud, SEER på marknaden tillgängliga produkter: 14 till 42

Uppvärmning Säsongsprestanda, HSPF

• Minsta HSPF (Kanada): 7,1 (för region V)
• Utbud, HSPF i marknadstillgängliga produkter: 7,1 till 13,2 (för region V)

Obs: HSPF-faktorer tillhandahålls för AHRI Climate Zone V, som har ett liknande klimat som Ottawa. Faktisk säsongseffektivitet kan variera beroende på din region. En ny prestandastandard som syftar till att bättre representera prestanda för dessa system i kanadensiska regioner är för närvarande under utveckling.

De faktiska SEER- eller HSPF-värdena beror på en mängd olika faktorer, främst relaterade till värmepumpsdesign. Nuvarande prestanda har utvecklats avsevärt under de senaste 15 åren, drivet av ny utveckling inom kompressorteknik, värmeväxlardesign och förbättrat köldmedieflöde och kontroll.

Värmepumpar med enkel hastighet och variabel hastighet

Av särskild betydelse när man överväger effektivitet är den roll som nya kompressorkonstruktioner spelar för att förbättra säsongsprestandan. Typiskt kännetecknas enheter som arbetar med lägsta föreskrivna SEER och HSPF av värmepumpar med en hastighet. Luftvärmepumpar med variabel hastighet finns nu tillgängliga som är utformade för att variera systemets kapacitet för att bättre matcha husets värme-/kylabehov vid ett givet tillfälle. Detta hjälper till att upprätthålla maximal effektivitet hela tiden, inklusive under mildare förhållanden när det är lägre krav på systemet.

På senare tid har luftvärmepumpar som är bättre anpassade för att fungera i det kalla kanadensiska klimatet introducerats på marknaden. Dessa system, ofta kallade kallklimatvärmepumpar, kombinerar kompressorer med variabel kapacitet med förbättrade värmeväxlarkonstruktioner och kontroller för att maximera värmekapaciteten vid kallare lufttemperaturer, samtidigt som hög verkningsgrad bibehålls under mildare förhållanden. Dessa typer av system har vanligtvis högre SEER- och HSPF-värden, med vissa system som når SEERs upp till 42 och HSPFs närmar sig 13.

Certifiering, standarder och betygsskalor

Canadian Standards Association (CSA) verifierar för närvarande alla värmepumpar för elsäkerhet. En prestandastandard specificerar tester och testförhållanden vid vilka värmepumpens värme- och kylkapacitet och effektivitet bestäms. Prestandatestningsstandarderna för luftvärmepumpar är CSA C656, som (från 2014) har harmoniserats med ANSI/AHRI 210/240-2008, Performance Rating of Unitary Air-Conditioning & Air-Source Heat Pump Equipment. Den ersätter också CAN/CSA-C273.3-M91, prestandastandard för centrala luftkonditioneringsapparater och värmepumpar med split-system.

Storleksöverväganden

För att dimensionera ditt värmepumpsystem på rätt sätt är det viktigt att förstå uppvärmnings- och kylbehoven för ditt hem. Det rekommenderas att en fackman inom värme och kylning anlitas för att utföra de nödvändiga beräkningarna. Värme- och kylbelastningar bör bestämmas genom att använda en erkänd dimensioneringsmetod som CSA F280-12, "Bestämning av den erforderliga kapaciteten för uppvärmning och kylning av bostäder."

Dimensioneringen av ditt värmepumpsystem bör göras i enlighet med ditt klimat, värme och kyla byggnadsbelastningar, och målen för din installation (t.ex. maximera värmeenergibesparingar jämfört med att ersätta ett befintligt system under vissa perioder av året). För att hjälpa till med denna process har NRCan utvecklat en guide för dimensionering och val av luftkälla för värmepumpar. Den här guiden, tillsammans med ett medföljande mjukvaruverktyg, är avsedd för energirådgivare och mekaniska konstruktörer och är fritt tillgänglig för att ge vägledning om lämplig storlek.

Om en värmepump är underdimensionerad kommer du att märka att tilläggsvärmesystemet kommer att användas oftare. Även om ett underdimensionerat system fortfarande fungerar effektivt, kanske du inte får de förväntade energibesparingarna på grund av en hög användning av ett extra värmesystem.

På samma sätt, om en värmepump är överdimensionerad, kanske de önskade energibesparingarna inte uppnås på grund av ineffektiv drift under mildare förhållanden. Medan tilläggsvärmesystemet fungerar mer sällan, under varmare omgivningsförhållanden, producerar värmepumpen för mycket värme och enheten slås av och på vilket leder till obehag, slitage på värmepumpen och strömförbrukning i stand-by. Det är därför viktigt att ha en god förståelse för din värmebelastning och vad värmepumpens driftegenskaper är för att uppnå optimal energibesparing.

Andra urvalskriterier

Förutom dimensionering bör flera ytterligare prestandafaktorer beaktas:

• HSPF: Välj en enhet med så hög HSPF som möjligt. För enheter med jämförbara HSPF-klassificeringar, kontrollera deras stationära värden vid –8,3°C, den låga temperaturklassificeringen. Enheten med det högre värdet kommer att vara den mest effektiva i de flesta regioner i Kanada.
• Avfrostning: Välj en enhet med behovsavfrostningsreglering. Detta minimerar avfrostningscyklerna, vilket minskar energianvändningen av tillägg och värmepump.
• Ljudklassificering: Ljud mäts i enheter som kallas decibel (dB). Ju lägre värde, desto lägre ljudeffekt avges av utomhusenheten. Ju högre decibelnivå, desto högre ljud. De flesta värmepumpar har en ljudklassning på 76 dB eller lägre.

Installationsöverväganden

Luftvärmepumpar bör installeras av en kvalificerad entreprenör. Rådfråga en lokal uppvärmnings- och kylspecialist för att dimensionera, installera och underhålla din utrustning för att säkerställa effektiv och pålitlig drift. Om du funderar på att implementera en värmepump för att ersätta eller komplettera din centrala ugn, bör du vara medveten om att värmepumpar i allmänhet arbetar med högre luftflöden än ugnssystem. Beroende på storleken på din nya värmepump kan vissa modifieringar behövas i ditt kanalsystem för att undvika ökat buller och fläktenergianvändning. Din entreprenör kommer att kunna ge dig vägledning i ditt specifika fall.

Kostnaden för att installera en luftvärmepump beror på typen av system, dina designmål och eventuell befintlig uppvärmningsutrustning och kanalsystem i ditt hem. I vissa fall kan ytterligare ändringar av kanalnätet eller elektriska tjänster krävas för att stödja din nya värmepumpsinstallation.

Driftöverväganden

Du bör notera flera viktiga saker när du använder din värmepump:

• Optimera värmepumpens och tilläggssystemets börvärden. Om du har ett elektriskt tilläggssystem (t.ex. golvlister eller motståndselement i kanal), var noga med att använda ett lägre temperaturbörvärde för ditt tilläggssystem. Detta kommer att bidra till att maximera mängden värme som värmepumpen ger till ditt hem, vilket sänker din energianvändning och elräkningar. Ett börvärde på 2°C till 3°C under börvärdet för värmepumpens värmetemperatur rekommenderas. Rådfråga din installatör om det optimala börvärdet för ditt system.
• Ställ in för en effektiv avfrostning. Du kan minska energianvändningen genom att ha ditt system inställt för att stänga av inomhusfläkten under avfrostningscykler. Detta kan utföras av din installatör. Det är dock viktigt att notera att avfrostning kan ta lite längre tid med denna uppsättning.
• Minimera temperatursänkningar. Värmepumpar har en långsammare respons än ugnssystem, så de har svårare att reagera på djupa temperatursänkningar. Måttliga sänkningar på högst 2°C bör användas eller en "smart" termostat som sätter på systemet tidigt, i väntan på återhämtning från bakslag, bör användas. Återigen, rådfråga din installationsentreprenör om den optimala sänkningstemperaturen för ditt system.
• Optimera din luftflödesriktning. Om du har en väggmonterad inomhusenhet, överväg att justera luftflödesriktningen för att maximera din komfort. De flesta tillverkare rekommenderar att luftflödet riktas nedåt vid uppvärmning, och mot passagerare vid kylning.
• Optimera fläktinställningar. Se också till att justera fläktinställningarna för att maximera komforten. För att maximera värmepumpens värme som levereras rekommenderas det att ställa in fläkthastigheten på hög eller 'Auto'. Under kylning, för att också förbättra avfuktningen, rekommenderas den "låga" fläkthastigheten.

Underhållsöverväganden

Korrekt underhåll är avgörande för att säkerställa att din värmepump fungerar effektivt, tillförlitligt och har en lång livslängd. Du bör låta en kvalificerad entreprenör utföra årligt underhåll på din enhet för att säkerställa att allt är i gott skick.

Förutom det årliga underhållet finns det några enkla saker du kan göra för att säkerställa tillförlitlig och effektiv drift. Se till att byta eller rengöra ditt luftfilter var tredje månad, eftersom igensatta filter kommer att minska luftflödet och minska effektiviteten i ditt system. Se också till att ventiler och luftkanaler i ditt hem inte blockeras av möbler eller mattor, eftersom otillräckligt luftflöde till eller från din enhet kan förkorta utrustningens livslängd och minska systemets effektivitet.

Operations kostnader

Energibesparingen genom att installera en värmepump kan hjälpa till att minska dina månatliga energiräkningar. Att uppnå en sänkning av dina energiräkningar beror till stor del på elpriset i förhållande till andra bränslen som naturgas eller eldningsolja, och, vid eftermontering, vilken typ av system som byts ut.

Värmepumpar har generellt sett en högre kostnad jämfört med andra system som ugnar eller elektriska golvlister på grund av antalet komponenter i systemet. I vissa regioner och fall kan denna merkostnad återvinnas på en relativt kort tidsperiod genom kostnadsbesparingar i allmännyttan. Men i andra regioner kan varierande avgifter förlänga denna period. Det är viktigt att samarbeta med din entreprenör eller energirådgivare för att få en uppskattning av ekonomin för värmepumpar i ditt område, och de potentiella besparingar du kan uppnå.

Förväntad livslängd och garantier

Luftvärmepumpar har en livslängd på mellan 15 och 20 år. Kompressorn är den kritiska komponenten i systemet.

De flesta värmepumpar omfattas av ett års garanti på delar och arbete, och ytterligare fem till tio års garanti på kompressorn (endast för delar). Men garantierna varierar mellan tillverkare, så kontrollera det finstilta.

Anmärkning:

En del av artiklarna är hämtade från Internet. Om det finns något intrång, kontakta oss för att ta bort det. Om du är intresserad av värmepumpsprodukter, kontakta OSB värmepumpsföretag, vi är ditt bästa val.