寒冷地におけるヒートポンプの動作原理
空気熱源ヒート ポンプは、ヒート ポンプ技術の最も一般的なタイプです。これらのシステムは、建物の外からの周囲空気を熱源またはラジエーターとして使用します。
ヒートポンプは、エアコンと同じプロセスを使用して冷房モードで動作します。ただし、暖房モードでは、システムは外気を使用して冷媒を加熱します。ヒートポンプは冷媒を圧縮して、より高温のガスを生成します。熱エネルギーは建物内を移動し、室内ユニット (またはシステムの構造によっては配管システム) を通じて放出されます。
寒い気候のヒートポンプは、冬の間あなたを暖かく保ちます。
冷媒が屋外温度よりも大幅に低い場合、ヒート ポンプは確実な暖房を提供します。温暖な気候では、寒い気候のヒートポンプは最大 400% の効率で動作できます。つまり、消費されるエネルギーの 4 倍を生成します。
もちろん、寒ければ寒いほど、ヒートポンプが熱を提供するのが難しくなります。特定の温度しきい値を下回ると、システムの効率が低下します。しかし、これはヒートポンプが氷点下の温度に適していないという意味ではありません.
寒冷地用ヒート ポンプ (低周囲温度ヒート ポンプとも呼ばれる) には、-30 度以下の温度で効率的に動作できる革新的な機能があります。これらの機能には次のものがあります。
寒冷地用冷媒
すべての空気熱源ヒート ポンプには、屋外の空気よりもはるかに冷たい化合物である冷媒が含まれています。寒冷地でのヒート ポンプは通常、従来のヒート ポンプ冷媒よりも沸点が低い冷媒を使用します。これらの冷媒は、低い周囲温度でもシステム内を流れ続け、冷たい空気からより多くの熱を吸収します。
コンプレッサーの設計
過去 10 年間、メーカーはコンプレッサーを改良して、運転に必要なエネルギーを削減し、耐久性を向上させてきました。寒冷地のヒート ポンプは、通常、速度をリアルタイムで調整できる可変圧縮機を使用します。従来の定速コンプレッサーは「オン」または「オフ」のいずれかであり、常に効果的であるとは限りません。
可変コンプレッサーは、穏やかな天候では最大速度の低い割合で動作し、極端な温度では高速に切り替えることができます。これらのインバーターは、すべてまたはまったく使用しない方法を使用するのではなく、適切な量のエネルギーを抽出して室内空間を快適な温度に保ちます。
その他のエンジニアリングの最適化
すべてのヒート ポンプは同じ基本プロセスを使用してエネルギーを伝達しますが、さまざまな工学的改良により、このプロセスの効率を向上させることができます。寒冷地用ヒート ポンプは、周囲の空気の流れを減らし、圧縮機の容量を増やし、圧縮サイクルの構成を改善することができます。システムのサイズがアプリケーションに適している場合、これらのタイプの改善により、ヒートポンプがほとんど常に稼働している北東部の寒い冬でも、エネルギーコストを大幅に削減できます。
寒冷地におけるヒートポンプと従来の暖房システムの比較
ヒート ポンプ暖房の効率は、暖房シーズン パフォーマンス ファクター (HSPF) によって測定されます。これは、暖房シーズン中の総暖房出力 (英国熱量単位または BTU で測定) を、その期間中の総エネルギー消費量 (キロワットで測定) で割ります。時間）。HSPF が高いほど、効率が高くなります。
寒冷地のヒートポンプは、10 以上の HSPF を提供できます。つまり、消費するよりもはるかに多くのエネルギーを伝達します。夏の間、ヒートポンプは冷蔵モードに切り替わり、新しい空調ユニットのように効率的に (またはより効率的に) 動作します。
高 HSPF ヒート ポンプは、寒い気候にも対応できます。寒冷地のヒートポンプは、華氏-20度未満の温度でも信頼できる熱を提供でき、多くのモデルは氷点下の温度で100%効率的です.温暖な気候ではヒートポンプの消費電力が少ないため、燃焼炉やボイラーなどの従来のシステムと比較して、運用コストがはるかに低くなります。建物の所有者にとって、これは時間の経過とともに大幅な節約を意味します。
これは、天然ガス炉のような強制空気システムが熱をある場所から別の場所に移動するのではなく、生成する必要があるためです。真新しい高効率炉は 98% の燃料利用率を達成するかもしれませんが、効率の悪いヒート ポンプ システムでも 225% 以上の効率を達成できます。
投稿時間: 2023 年 4 月 17 日