Αντλίες θερμότητας Αέρα- Αέρα

antlia_thermotitas

Μια αντλία θερμότητας πηγής-αέρα μπορεί να παρέχει αποδοτική θέρμανση και ψύξη στις οικίες, ειδικά στα ζεστά κλίματα. Εφόσον εγκατασταθεί σωστά, μια αεροθερμική αντλία θερμότητας, μπορεί να προσφέρει μιάμιση με τρεις φορές περισσότερη θερμική ενέργεια σε ένα σπίτι σε σύγκριση με την αντίστοιχη ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό είναι δυνατό επειδή μια αντλία θερμότητας μεταφέρει θερμότητα και δε μετατρέπει καύσιμο σε ενέργεια, όπως κάνουν τα θερμαντικά συστήματα καύσης.

 Παρόλο που οι αεροθερμικές αντλίες θερμότητας μπορούν να χρησιμοποιηθούν σχεδόν σε όλα τα μέρη των Ηνωμένων Πολιτειών, γενικά δεν αποδίδουν καλά κατά τη διάρκεια εκτεταμένων περιόδων με θερμοκρασίες υπό το μηδέν. Σε περιοχές με θερμοκρασίες υπό το μηδέν το χειμώνα, μια τυπική αεροθερμική αντλία θερμότητας μπορεί να μην είναι αρκετά αποδοτική ώστε να καλύψει όλες τις ανάγκες θέρμανσης.

Συμπληρωματικά συστήματα θέρμανσης με φυσικό αέριο μπορούν να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα. Οι αντλίες θερμότητας που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για ψυχρά κλίματα, είναι πολλά υποσχόμενες για τέτοιες περιπτώσεις καθώς και οι ψύκτες με δυνατότητα αναστροφής του ψυκτικού κύκλου οι οποίοι μπορούν να λειτουργήσουν αποτελεσματικά σε θερμοκρασίες υπό το μηδέν εξίσου.

Πώς λειτουργούν

 
Το σύστημα ψύξης μιας αντλίας θερμότητας αποτελείται από έναν συμπιεστή, έναν συμπυκνωτή και έναν εξατμιστή που είναι κατασκευασμένοι από σωλήνες χαλκού, οι οποίοι περιβάλλονται από πτερύγια αλουμινίου για την ενίσχυση της μεταφοράς θερμότητας. Στη λειτουργία θέρμανσης, το ψυκτικό υγρό στο συμπυκνωτή παίρνει θερμότητα από τον αέρα και εξατμίζεται σε αέριο. Ο εξατμιστής απελευθερώνει θερμότητα από το ψυκτικό καθώς το ίδιο συμπυκνώνεται ξανά σε υγρό. Μια βαλβίδα αναστροφής, κοντά στο συμπιεστή, μπορεί να αλλάξει την κατεύθυνση της ροής του ψυκτικού έτσι ώστε να θέσει την αντλία θερμότητας σε λειτουργία ψύξης. Η ίδια χρησιμοποιείται και για την απόψυξη του συμπυκνωτή τον χειμώνα.

Όταν η εξωτερική θερμοκρασία πέσει κάτω από 4 °C, ένα λιγότερο αποδοτικό πάνελ με ηλεκτρικές αντιστάσεις, πασχίζει για να παρέχει θέρμανση στους εσωτερικούς χώρους. Αυτός είναι ο λόγος που οι αεροθερμικές αντλίες θερμότητας δεν είναι πάντα αποτελεσματικές για τη θέρμανση σε περιοχές με ψυχρούς χειμώνες. Ορισμένες μονάδες έχουν πλέον συμπληρωματικούς καυστήρες φυσικού αέριου αντί για επιπλέον ηλεκτρικές αντιστάσεις, γεγονός που τους επιτρέπει να λειτουργούν πιο αποτελεσματικά.

Η αποτελεσματικότητα και η απόδοση των αεροθερμικών αντλιών θερμότητας σήμερα, είναι μιάμιση με δύο φορές μεγαλύτερες σε σχέση με τις αντίστοιχες πριν από 30 χρόνια, ως αποτέλεσμα τεχνολογικών εξελίξεων, όπως:

  • Θερμοστατικές βαλβίδες εκτόνωσης για πιο ακριβή έλεγχο της ροής του ψυκτικού υγρού στον εξατμιστή.
  • Ανεμιστήρες μεταβλητής ταχύτητας, οι οποίοι είναι πιο αποδοτικοί και μπορούν να αντισταθμίσουν ορισμένες από τις αρνητικές συνέπειες των περιορισμένων αγωγών, βρώμικων φίλτρων και βρώμικων πηνίων.
  • Βελτιωμένο σχέδιο εναλλακτών θερμότητας
  • Βελτιωμένο ηλεκτρικό κινητήρα και σχέδια συμπιεστών δύο ταχυτήτων
  • Σωλήνες χαλκού με αυλάκια στο εσωτερικό τους για να αυξηθεί η συνολική επιφάνεια.

Οι περισσότερες κεντρικές αντλίες θερμότητας είναι σε χωριστά συστήματα (split units) – γι’ αυτόν τον λόγο έχουν έναν εναλλάκτη θερμότητας στο εσωτερικό και έναν στον εξωτερικό χώρο. Οι αγωγοί προμήθειας και επιστροφής συνδέονται σε έναν κεντρικό ανεμιστήρα που τοποθετείται σε εσωτερικό χώρο.

Μερικές αντλίες θερμότητας αποτελούνται από μία μονάδα (monoblock). Αυτές έχουν συνήθως τους δύο εναλλάκτες θερμότητας και τον ανεμιστήρα να τοποθετούνται στον εξωτερικό χώρο. Ο παραγόμενος θερμός ή ψυχρός αέρας μεταφέρεται στον εσωτερικό χώρο από αεραγωγό που διέρχεται μέσα από έναν τοίχο ή μια οροφή.

Επιλέγοντας μια αντλία θερμότητας

Κάθε οικιακή αντλία θερμότητας που πωλείται στη χώρα αυτή έχει μια ετικέτα “EnergyGuide”, η οποία εκφράζει την αποτελεσματικότητα της αντλίας θερμότητας σε λειτουργία ψύξης και θέρμανσης, σε σύγκριση με άλλες διαθέσιμες μάρκες και μοντέλα.

Η απόδοση της θέρμανσης στις ηλεκτρικές αεροθερμικές αντλίες θερμότητας εκφράζεται από τον περιοδικό συντελεστή απόδοσης θέρμανσης (HSPF ), ο οποίος ισούται με τη συνολική θέρμανση χώρου που απαιτείται κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης (υπολογίζεται σε Btu), διαιρούμενη με τη συνολική ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνεται από το σύστημα αντλίας θερμότητας κατά τη διάρκεια της ίδιας περιόδου (υπολογίζεται σε watt – ώρες).

Η αποτελεσματικότητα ψύξης εκτιμάται από τον λόγο SEER ή αλλιώς λόγο εποχιακής ενεργειακής απόδοσης, ο οποίος ισούται με τη συνολική θερμότητα που απομακρύνεται από τον κλιματιζόμενο χώρο κατά τη διάρκεια της ετήσιας περιόδου ψύξης (υπολογίζεται σε Btu), διαιρούμενη με τη συνολική ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνεται από την αντλία θερμότητας κατά τη διάρκεια της ίδιας περιόδου (υπολογίζεται σε watt – ώρες).

Ο περιοδικός συντελεστής απόδοσης θέρμανσης HSPF δείχνει τόσο την απόδοση του συμπιεστή όσο και των στοιχείων ηλεκτρικής αντίστασης. Οι πιο αποδοτικές αντλίες θερμότητας έχουν συντελεστή HSPF μεταξύ 8 και 10.

Ο λόγος SEER δείχνει την απόδοση ψύξης μιας αντλίας θερμότητας. Σε γενικές γραμμές, όσο υψηλότερο είναι το SEER, τόσο υψηλότερο είναι το κόστος. Παρ’ όλ’ αυτά το κόστος της ενέργειας που εξοικονομείται μπορεί να αντισταθμίσει την αρχική «ακριβή» επένδυση πάνω από μία φορά κατά τη διάρκεια ζωής της αντλίας θερμότητας. Μια νέα κεντρική αντλία θερμότητας (SEER = 12) η οποία αντικαθιστά μια μονάδα του 1970 (SEER = 6) θα καταναλώσει το μισό της ενέργειας για να παράγει την ίδια ποσότητα ψύξης, μειώνοντας το κόστος κλιματισμού κατά το ήμισυ. Οι πιο αποδοτικές αντλίες θερμότητας έχουν τιμή SEER μεταξύ 14 και 18.

Για να επιλέξετε μια ηλεκτρική αεροθερμική αντλία θερμότητας, αναζητήστε αυτές με την έγκριση “ENERGY STAR ®”. Για να γίνει αυτή η έγκριση, οι μονάδες πρέπει να έχουν τιμή SEER ίση με 12 ή μεγαλύτερη και τιμή HSPF ίση με 7 ή μεγαλύτερη. Για τις μονάδες με παρόμοιες αξιολογήσεις HSPF, ελέγξτε τη βαθμολογία τους σε σταθερή κατάσταση στους -8.3 βαθμούς °C (ρύθμιση χαμηλής θερμοκρασίας). Η μονάδα με την υψηλότερη βαθμολογία θα είναι η πιο αποτελεσματική. Σε θερμότερα κλίματα, ο λόγος SEER είναι πιο σημαντικός από τον συντελεστή HSPF. Σε ψυχρότερα κλίματα, να δώσετε προσοχή να διαλέξετε την αντλία θερμότητας με τον υψηλότερο συντελεστή HSPF.

Αυτοί είναι μερικοί άλλοι παράγοντες που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά την επιλογή και την εγκατάσταση αεροθερμικών αντλιών θερμότητας:

  • Επιλέξτε μια αντλία θερμότητας με δυνατότητα ελέγχου απόψυξης. Αυτό θα ελαχιστοποιήσει τους κύκλους απόψυξης, μειώνοντας έτσι τη συμπληρωματική χρήση αντλίας θερμότητας και συνεπώς ενέργειας. Εάν θέλετε να προσθέσετε μια αντλία θερμότητας σε ηλεκτρικό λέβητα, ο εναλλάκτης θερμότητας της αντλίας θα πρέπει συνήθως να τοποθετείται στην κρύα πλευρά (προσαγωγή) του ηλεκτρικού λέβητα για μεγαλύτερη αποδοτικότητα.
  • Οι ανεμιστήρες και οι συμπιεστές κάνουν θόρυβο. Τοποθετείστε την εξωτερική μονάδα μακριά από τα παράθυρα και τα κτίρια (με τα οποία ενδέχεται να είναι ενωμένο το δικό σας κτίριο) και επιλέξτε μια αντλία θερμότητας με τιμή 7,6 bels ή χαμηλότερη (εξωτερικού ήχου). Μπορείτε επίσης να μειώσετε αυτόν το θόρυβο τοποθετώντας τη μονάδα σε βάση απορρόφησης θορύβου.
  • Η θέση της εξωτερικής μονάδας μπορεί να επηρεάσει την αποτελεσματικότητα της αντλίας θερμότητας. Οι εξωτερικές μονάδες θα πρέπει να προστατεύονται από τους ισχυρούς ανέμους, οι οποίοι μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα απόψυξης. Μπορείτε να τοποθετήσετε στρατηγικά ένα θάμνο ή ένα φράχτη σαν «ανεμοφράχτη» για τους εναλλάκτες θερμότητας και για να προστατευτεί η μονάδα από τους ισχυρούς ανέμους. 

Ζητήματα Απόδοσης των Αντλιών Θερμότητας

Οι αντλίες θερμότητας μπορεί να έχουν προβλήματα με χαμηλή ροή αέρα, διαρροές αγωγών και εσφαλμένη ποσότητα ψυκτικού μέσου. Θα πρέπει να υπάρχουν περίπου 400 με 500 κυβικά πόδια ανά λεπτό (cfm) ροής αέρα για κάθε τόνο ικανότητας κλιματισμού της αντλίας θερμότητας. Η αποτελεσματικότητα και η απόδοση περιορίζεται όταν η ροή του αέρα είναι πολύ μικρότερη από 350 cfm ανά τόνο. Οι τεχνικοί μπορούν να αυξήσουν τη ροή του αέρα καθαρίζοντας τον εξατμιστή ή αυξάνοντας την ταχύτητα του ανεμιστήρα, αλλά συχνά κάποια τροποποίηση των αγωγών είναι απαραίτητη.

Τα συστήματα ψύξης θα πρέπει να ελέγχονται για τυχόν διαρροές κατά την εγκατάσταση και κατά τη διάρκεια κάθε υπηρεσίας συντήρησης. Οι αντλίες θερμότητας δωματίου και οι αντλίες θερμότητας με μία μονάδα (monoblock) τροφοδοτούνται με ψυκτικό μέσο από το εργοστάσιο παραγωγής και σπάνια λαμβάνουν λάθος ποσότητα. Οι αντλίες θερμότητας με δύο χωριστά συστήματα (split-units), από την άλλη πλευρά, τροφοδοτούνται επί τόπου, γεγονός που μπορεί μερικές φορές να οδηγήσει είτε σε πλεονάζων, είτε σε μείζων ψυκτικό. Οι αντλίες θερμότητας με χωριστά συστήματα που έχουν τη σωστή ποσότητα ψυκτικού μέσου και σωστή ροή αέρα συνήθως λειτουργούν πολύ κοντά στις προδιαγραφές του κατασκευαστή (συντελεστές SEER και HSPF). Πάρα πολύ ή πολύ λίγο ψυκτικό, ωστόσο, μειώνει την απόδοση της αντλίας θερμότητας και συνεπώς της αποδοτικότητάς της.

Για την ικανοποιητική απόδοση και αποτελεσματικότητα, μια αντλία θερμότητας “split-unit” δε θα πρέπει να απέχει πολύ από το σωστό φορτίο ψυκτικού υγρού, που προδιαγράφεται από τον κατασκευαστή. Ο τεχνικός πρέπει να μετρήσει πρώτα τη ροή του αέρα αν είναι σωστή πριν ελέγξει την ποσότητα του ψυκτικού μέσου, επειδή οι μετρήσεις του ψυκτικού μέσου δεν είναι ακριβείς αν η ροή του αέρα δεν είναι η σωστή. Όταν το φορτίο είναι σωστό, οι τιμές θερμοκρασίας και πίεσης του ψυκτικού μέσου που αναφέρονται από τον κατασκευαστή πρέπει να ταιριάζουν με τις θερμοκρασίες και πιέσεις που μετρούνται από τον τεχνικό σας. Καλό είναι να ελεγχθούν αυτές οι μετρήσεις από τον τεχνικό σας. Εάν οι θερμοκρασίες και πιέσεις του κατασκευαστή δεν ταιριάζουν με τις αντίστοιχες πραγματικές, πρέπει να προστεθεί ή να αφαιρεθεί ψυκτικό μέσο, σύμφωνα με τα πρότυπα που καθορίζονται από την “EPA”.

Προηγμένες Τεχνολογίες : Αντλίες Αντίστροφου Κύκλου

Μία από τις πιο αξιοσημείωτες καινοτομίες στις αεροθερμικές αντλίες θερμότητας αποτελεί ο ψύκτης αντίστροφου κύκλου (RCC). Προσφέρει το πλεονέκτημα ότι επιτρέπει στον ιδιοκτήτη του σπιτιού να επιλέξει από μια μεγάλη ποικιλία συστημάτων διανομής θέρμανσης και ψύξης, από ενδοδαπέδια συστήματα μέχρι και συστήματα εξαναγκασμένης ανακυκλοφορίας αέρα με πολλαπλές ζώνες. Δίνει επίσης δυνατότητα για χαμηλότερους λογαριασμούς ρεύματος τον χειμώνα και για θερμότερο αέρα από τους αεραγωγούς εφοδιασμού (για μεγαλύτερη άνεση).

Μια RCC είναι ιδιαίτερα οικονομική για όλα τα σπίτια με ηλεκτρικό ή σε περιοχές όπου το φυσικό αέριο δεν είναι διαθέσιμο.

Το σύστημα αποτελείται από μία πρότυπη 12 SEER, ενιαίας ταχύτητας, αεροθερμική αντλία θερμότητας, μεγέθους αντίστοιχου που έχουν οι μονάδες που προορίζονται για θέρμανση (αντί για τη συνηθισμένη μικρότερη μονάδα που είναι για κλιματισμό το καλοκαίρι). Η αντλία θερμότητας είναι συνδεδεμένη σε μια μεγάλη, πολύ καλά μονωμένη δεξαμενή νερού ώστε να θερμαίνει ή ψύχει, ανάλογα με την εποχή του χρόνου. Τα περισσότερα συστήματα θα χρησιμοποιούν ένα ανεμιστήρα με αγωγούς, χρησιμοποιώντας το αποθηκευμένο νερό για τη θέρμανση ή την ψύξη του αέρα και τη διανομή του στο σπίτι.

Το σύστημα RCC επιτρέπει η αντλία θερμότητας να λειτουργεί στη μέγιστη αποδοτικότητα, ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτό προσφέρει μεγαλύτερη άνεση και οικονομία χωρίς την ανάγκη βοηθητικών ηλεκτρικών αντιστάσεων για καλύτερη θέρμανση.

Το σύστημα RCC μπορεί επίσης να είναι εξοπλισμένο με ψυκτική μονάδα ανάκτησης θερμότητας, παρόμοια με το κοινό “desuperheater” πηνίο που βρίσκεται στις τελευταίας τεχνολογίας αντλίες θερμότητας και κλιματιστικά. Το συνδυασμένο σύστημα κοστίζει περίπου 25 % περισσότερο από ότι μια τυπική αντλία θερμότητας με παρόμοιο μέγεθος. Επίσης, η απόσβεση για το επιπλέον κόστος σε περιοχές όπου το φυσικό αέριο δεν είναι διαθέσιμο, είναι εντός 2 έως 3 ετών.

Προηγμένες Τεχνολογίες: Αντλία Θερμότητας αποδοτική ακόμα και σε εξαιρετικά ψυχρά κλίματα!!!

Μια εταιρεία έχει δημιουργήσει την αντλία θερμότητας η οποία διαθέτει συμπιεστή δύο ταχυτήτων και δύο κυλίνδρων για αποτελεσματικότερη λειτουργία, ένα “back-up” ενισχυτικό συμπιεστή που επιτρέπει στο σύστημα να λειτουργεί αποδοτικά μέχρι και τους -9,5 °C και έναν πλακοειδή εναλλάκτη θερμότητας που ονομάζεται «εξοικονομητής» ο οποίος επεκτείνει περαιτέρω την απόδοση της αντλίας μέχρι και τους -17,7 ° C. Το σύστημα έχει δοκιμαστεί θετικά από πολλές δημόσιες επιχειρήσεις και σύντομα πιθανότατα θα φτάσει και στους καταναλωτές.

Προηγμένες Τεχνολογίες : Αντλίες Θερμότητας Θέρμανσης-Ψύξης

Μία άλλη τεχνολογία είναι η Αντλία Θερμότητας Θέρμανσης-Ψύξης , για την οποία ο κατασκευαστής ισχυρίζεται ότι μπορεί να λειτουργήσει στις πιο κρύες ημέρες του χειμώνα χωρίς συμπληρωματικό μέσο θέρμανσης, διατηρώντας άνετη θερμοκρασία εσωτερικού χώρου, ακόμη και όταν η εξωτερική θερμοκρασία πέφτει υπό το μηδέν. Η συγκεκριμένη αντλία θερμότητας θα μπορούσε να μειώσει το κόστος θέρμανσης και ψύξης από 25 % έως 60 %.

Ενώ ο σχεδιασμός των περισσοτέρων αντλιών θερμότητας εστιάζει στη ψύξη, οι Αντλίες Θερμότητας Ψύξης-Θέρμανσης σχεδιάστηκαν με κύρια εστίαση τη θέρμανση. Το αρχικό κόστος για τις συγκεκριμένες Αντλίες Θερμότητας είναι υψηλό, αλλά αν συνεχίσει να λειτουργεί τόσο καλά όσο προβλέπεται, η εξοικονόμηση ενέργειας κατά τη διάρκεια ζωής του συστήματος θα υπερκαλύψει και με το παραπάνω το αρχικό κόστος.