热泵如何工作

经过:劳拉考曼Emilie sennebogen|

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如果您知道空调如何工作,您已经了解了热泵如何工作。
©.iStockphoto.com./ gmnicholas.

当您想到冷却热建筑时,您可能不会想到热泵。事实上,“空调”这个词可能是你头脑的第一件事,除非你有着便士。然后你可能会带着“窗户粉丝”。事实证明,热泵可以热且凉爽,并且在一些应用中,优选分离加热和冷却系统。

简单地说,一个热泵是一种使用少量能量来将热量从一个位置移动到另一个设备的装置。不是太难,对吗?热泵通常用于将热量从空气或地面拉出以加热房屋或办公楼,但它们可以逆转以冷却建筑物。在某种程度上,如果您知道空调如何工作,那么您已经了解热泵如何工作。这是因为热泵和空调以非常相似的方式操作。

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热泵与标准供暖相比最大的优点之一是通风和空调(HVAC)单元是没有必要安装单独的系统来加热和冷却您的家。热泵的工作效率也非常高,因为它们只是传递热量,而不是燃烧燃料来产生热量。这让它们比气体燃烧炉。他们不只是加热和凉爽的建筑。如果您曾享受过热水浴缸或加热的游泳池,那么您可能有热泵要感谢。他们在适度的气候中努力工作,所以如果你在树林的脖子上没有遇到极端的热和冷,那么使用热泵而不是炉子和空调可以帮助你每月节省一小钱。

继续阅读,瞥见热泵的内部。

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传热和空气源热泵

有许多不同的热泵,但它们都在相同的基本原理上运行 -传热。这意味着而不是燃烧燃料以产生热量,该装置将热量从一个地方移动到另一个地方。让这一切都有一个关键 - 全部发生 - 热量流动下坡。这意味着它倾向于从具有高温的位置移动到具有较低温度的位置。很简单。热泵确实是使用少量能量来将该过程切换成相反的,从相对低温区域拉出热量,并将其泵送到更高的温度区域中。因此,热量从“热源”,就像地面或空气一样传递到“散热器”中,就像你家一样。

最常见的热泵类型之一是空气源热泵。这种现代技术的奇迹从家外面的空气中加热,通过制冷剂填充的线圈将其泵在内部,与冰箱背面的东西没有太大。空气源源品种非常基本,你会发现两个粉丝,冰箱线圈,倒车阀和压缩机内部以使其工作。

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自从你问,这是这种热泵的工作原理:

此内容在此设备上不兼容。

该系统更常见为空气热泵,因为它从室外空气中吸收热量并将其转移到室内空气管道中。通过适当的改造,空气源系统也可以与其他类型的室内供暖系统一起工作。

允许空气 - 空气热泵还冷却的关键是倒车阀。这种多功能部分反转制冷剂的流动,从而系统开始在相反方向上操作。所以,除了你的家中,而不是将热泵释放出来,就像你一样冷气机做。当制冷剂逆转时,它在单元的室内侧吸收热量并流到外部。在这里,热量被释放,使制冷剂再次冷却并重新流动以拾取更多的热量。这个过程重复自己,直到你很好,很酷。

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空气源,地面源和吸收热泵

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标准地源热泵的控制器。
©.iStockPhoto.com/ Anthony Buckingham.

到目前为止,你已经了解到了空气源热泵使用户外风扇将空气带到制冷剂填充的线圈上。两组这些线圈在室内传输这种热量,然后通过第二个风扇从线圈吹走,并通过您的家作为凉爽的善良分发。一些空气源热泵系统包括一个包含在一个盒子中的两组线圈的单个封装单元。然后将此框安装在建筑物的屋顶上,带有墙壁的导管。您将看到以这种方式安装了很多更大的商业建筑系统。家用热泵通常是带有室外和穿过墙壁安装的室内部件的分割系统。根据系统的类型,可能有一个或多个室内组件以分配热量。

地源热泵有点不同。他们从地面或地下身体吸收热量并在室内转移,反之亦然。最常见的地源热泵通过填充用水或制冷剂的埋地管吸收直接从地面转移热量。这些液体泵送管可以是闭环或者开环系统,它们的声音几乎操作。在闭环系统中,相同的制冷剂或水反复通过管道循环。在一个开环系统中,水泵出地下水源,如井或人造湖。从那里,从水中提取热量,水返回到井或表面湖泊。然后从井中泵送更多的水,以在连续开环中提取更多的热量。

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如果这不足以吹脑,请考虑吸收热泵- 由天然气供电的空气源泵,太阳能,丙烷或地热热水,而不是通过。吸收泵可用于大型应用,但现在可用于较大一侧的房屋。标准空气源热泵和吸收泵之间的主要区别在于,不是压缩制冷剂,吸收泵吸收氨水,然后将低功率泵加压。然后热源将氨水煮沸,并且该过程重新开始。

当你去看看吸收热泵时,它有助于了解它们是如何评级的。制造商使用称为a的测量来评估它们性能系数(COP),听起来很复杂。所有你需要知道的是寻找高于1.2的警察,用于加热,高于0.7进行冷却。并且别担心,我们将稍后讨论标准热泵的评级。

空气源,地面源和吸收热泵是最常见的热泵,但它们不会在各种情况下工作。继续阅读,了解热泵的特殊类型。

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其他种类的热泵

如果你的家没有空气管道分配热量,不要害怕。你可能会使用一种特殊的热泵,称为a迷你分体式热泵。所有热泵的最可爱,它将室外空气源单元连接到多个室内单元。这些室内单位连接到水热或空间加热器。这些导管的迷你分体式系统可用于用热泵系统改装家庭,因为家庭外部和内部的位置是灵活的。另一个优点是安装只需要3英寸(7.6厘米)的导管来通过墙壁,这非常不显眼。他们也多才多艺。室内空气处理器可以安装在墙壁,天花板或地板上,它们很小。

谁能忘记反向周期冷却器(rcc)热泵?这款坏男孩而不是加热和冷却空气,而不是加热和冷却水,可以在冰冷的温度下方有效地运行。在RCC系统中,热泵连接到绝缘加热或冷却的容器。然后,一个风扇和盘管系统泵加热或冷却空气从油箱,并通过管道系统到一个或多个加热区域。碾压混凝土系统还可以通过地板辐射供暖系统泵送热水,所以,当你的赤脚在温暖的瓷砖地板上舒适时,你可以感谢碾压混凝土系统。

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在典型的空气源热泵中,需要一种备用燃烧器,当系统切换成相反以解冻线圈时,需要提供暂时的热量。该备用燃烧器防止系统通过寄存器吹过冷空气,而线圈除霜,如果您的目标是保持温暖,这是关键。有些人可能会说RCC系统的优势在于它使用来自罐中的热水来解冻线圈,因此不需要备用燃烧器。这也意味着当它不应该时,系统永远不会吹冷空气,结果是你保持良好和温暖。

一种新型的热泵,显示极端气候的承诺是冷气候热泵,其在极低温度下有效地运行 - 甚至低于0华氏度(-18摄氏度)。冷气候热泵检测提供所需的加热或冷却水平所需的最小能量,并调整其输出向上或向下调节,因此它永远不会浪费能量。这是一个极其绿色的替代方案,但由于资金延误,仍处于实施的早期阶段,从而减缓了研究。2011年,加拿大投资400万美元的冷气候热系统开发。

全气候热泵是另一种新型泵,可在高达-30华氏度(-34摄氏度)的温度下工作,并通过标准热泵提高效率高达60%[来源:Eere.]。虽然,全气候热泵主要用于加热,并且在大部分时间内,热泵将在热泵将在冷却模式中的气候中有效地工作。

即使是特殊热泵也有局限性。阅读以了解热泵的优缺点,以及在购买之前需要了解的内容。

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热泵的优缺点

建筑师Frank Lloyd Wright在芝加哥附近的着名Unity Temple于2005年进行了翻新,包括环保地热加热和冷却系统。“width=
建筑师Frank Lloyd Wright在芝加哥附近的着名Unity Temple于2005年进行了翻新,包括环保地热加热和冷却系统。
查尔斯·雷克斯Arbogast /AP图像

热泵可以帮助消费者节省公用事业,但它们有局限性。首先,在任何气候中,它们往往有点无效,虽然创新者正在努力改善这一点,但是在户外空气温度靠近或低于冻结的任何气氛中。这是因为从一个非常寒冷的区域移动热量,比在两个区域之间移动更多的能量,具有更温差的温差。在温和的气候中,室外还有更多的热量,而不是冷气候。值得注意的是,即使在寒冷的气候中,外部空气中仍然可以在室内泵送,但该装置需要更加努力地提取可用的热量。可以使辅助能量使热泵产生足够的温暖,当温度低于冻结时会产生足够的温暖,以舒适地加热您的家庭,这并不好。

热泵产生的热量不像燃气或燃油炉产生的热量那样强烈。习惯了传统熔炉的人可能对这些系统产生的温和热量感到不舒服。其他人更喜欢热泵产生的热量,因为热泵将热量均匀地分配到整个房子,这意味着没有冷点。与煤气炉相比,热泵的开启和关闭频率也更低,而且大多数系统都消除了通过通风口吹出的冷空气,而这种冷空气过去常常出现在系统临时切换为反向解冻盘管时。

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在安装热泵之前,您需要考虑当热泵无法有效工作时可能需要使用的补充或备用加热。许多热泵使用补充电加热,但您也可以使用某种燃油机或适用的燃气炉。您所在地区常见的任何类型的加热系统都可能是最有效且经济高效的备用方法。您可以随时致电当地公用事业公司以获取信息。

地源热泵更好除湿ier因为这些系统通常有一个更大的平面回风盘管,比空调系统中相应的盘管处理和除湿更多的空气。空气源热泵具有与空调系统相同的除湿能力。如果您有任何加湿或除湿的需要,请考虑这一点。

现在你知道了热泵的优点和缺点,继续阅读了解什么是你买热泵。

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在热泵中寻找什么

当您开始为热泵购物时,您需要寻找一些东西。首先,制造商以两种方式评价大多数热泵的效率:SEER和HSFP评级。更高的SEER和HSFP额定值表示更有效的单位。

  • SEER代表季节能源效率等级,是在冷却模式下泵入室外的能量(单位为btu)除以使用(以瓦特)进行冷却。寻找14到18之间的可见评级。
  • HSFP代表采暖季节性能因子。它计算了室内用于加热的能量与用于加热的能量的比率,但这是一个比SEER等级更复杂的等式,因为它也考虑了补充加热需求和用于解冻单元的能量。寻找在8到10之间的HSFP评级。

热泵通常具有使其更高效的选项。这些包括:

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  • 一种脱果刀线圈,通过回收余热(或在RCC系统上,制冷剂热收炉中加热水,这也使用泵在轻度冬季天气期间加热水的额外容量)。
  • 通过根据所需的加热或冷却水平调节或向下调节能量的双模压缩机和电机。
  • 纸卷压缩机更安静,更高效,比传统压缩机更长。

虽然许多这些功能只能在更昂贵的热泵上找到,但它们通过帮助热泵更有效地工作,并在泵的生命周期中节省更多的能源来弥补最初的费用。

所以你现在知道如何购买热泵,但它会真正拯救你

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热泵是否救了你的钱?

安装和运行不同种类的热泵的成本变化了很大。地热加热泵比空气源热泵安装更昂贵,多达三倍,因为地源泵要求您挖到热源并涉及更复杂的传热系统。这可以取决于您房产上的地形。期望为地源热泵系统支付5,000美元至7,500美元。空气源热泵可以找到更便宜,平均约1,500美元至4,000美元,因为该单位往往更简单,并且安装更容易。

运行和修复热泵所需的成本随系统类型而变化。运行地源热泵不太昂贵,因为接地和水具有相对恒定的温度,允许热泵有效地运行。地面源系统还具有未暴露在室外的优势天气,这可以防止大量的磨损。在缺点方面,如果您需要访问系统的地下部分,它们可能会昂贵。空气源系统易于访问和服务,但它们可能需要更定期维护,因为它们暴露于元素。此外,空气源热泵可能会使用更多的补充能量来运行,特别是在较冷的气候中,这将花费更多您的公用事业账单。

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热泵可以在任何地方节省你30%到40%或更多的公用事业账单,但忽视将降低热泵的效率随着时间的推移[来源:Eere.]。对于在气候中,您将使用热泵的气候是重要的,以确保您选择一个可以在您所在地区有效运行的系统。最终,如果您是一个很好的候选人,热泵可以在公用事业上拯救您的很多钱,并且您为您所在地区安装合适的泵。

请继续阅读以找出运行和修复新型热泵的成本。

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热泵的维护

如果定期使用热泵,您应该每月大约更改一次过滤器。如果您只定期运行单位,您可能只能逃脱每三个月一次。保持风扇和线圈清洁,没有碎屑,并通过每年的专业泵进行热泵,每年都有一次。

热泵的常见问题包括低气流,泄漏或嘈杂的管道,温度问题,使用错误的制冷剂充电,摇铃,吱吱声和研磨噪声。如果可以,请尝试隔离问题的位置。气流是一个寄存器的气流,或者所有寄存器都有低气流吗?是来自空气管道或热泵单元本身的违规噪音吗?

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在寻求专业帮助之前,你可以做一些事情来确定并可能修复热泵问题。首先,如果装置不工作,试着重新设置它的马达。检查泵点火系统的问题,并确保你没有断路器跳闸或保险丝烧断。检查恒温器确保它正常工作。如果它是脏的,请更改过滤器,并确保没有气流堵塞。如果空气管道在扩大和收缩时发出噪音,可以尝试在管道侧面放置凹痕,使表面更加僵硬。通过紧固零件可以固定摇篮,如果您在设备内部吱吱声,则可能需要更换或调节连接电机和风扇的风扇带。研磨噪声可能表明电机上的轴承被磨损,这将需要专业人员的帮助来修复。

请记住,如果您没有机械倾向,那么您可能不应该尝试做这种维修工作。由于热泵可以包含有害物质,这是获得一些专业帮助的另一个好理由。化学泄漏是坏消息,您可以轻松伤害自己处理破碎的设备。

一个热泵的使用寿命应该在10到30年之间,地热机组的使用寿命处于领先地位。事实上,地源热泵的某些部件可以使用更长的时间。请记住,技术可能会改变之前,你的热泵已经磨损,所以你可能会发现你的热泵持续时间超过一个技术人员的能力来维护它。新技术可能使热泵更安全或更有效,所以你可能希望保持对新型热泵的注意。

要了解有关热泵的更多信息,请查看下一页的链接以获取更多信息。

最初出版日期:2009年5月13日

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热泵的常见问题

热泵如何在冬季工作?
热泵吸收来自外部空气的热量,并将其吹入其中,以温暖您的家。它们比燃气炉跑得更便宜,因为它们使用了非常少量的电力。
热泵和空调一样凉爽吗?
与空调,热泵可以加热和冷却空气。即使在冷却房屋的时候,与A / CS相比,热泵更有效。
热泵没有有效的温度是多少?
虽然热泵通常比空调更有效率,但它们不能保持在25到40华氏度之间的效率。热泵更适合40度以上的温度。低于这一数值,他们就开始使用更多的能源,使炉子在那个时候更有效率。
你如何重置热泵?
要重置热泵,请首先关闭恒温器和泵。关闭任何相关的断路器,让制冷剂沉降至少三到五分钟。您可以在等待时清除过滤器或管道。然后,按相反​​的顺序将系统旋转。
热泵的平均预期寿命是多少?
平均而言,热泵持续10至15年,具体取决于您的使用和维护。有些人还报告了他们的系统剩余运营长达50年,但这很罕见。

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更多的联系方式

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