Pompes à chaleur - innovations de pompe à chaleur Depuis l'introduction des pompes à chaleur d'air-source au marché dans les années 50, presque un tiers de toutes les maisons établies aujourd'hui aux Etats-Unis ont au moins une pompe à chaleur. La convenance d'un appareil unique qui livre le chauffage et le refroidissement fait particulièrement appel à ceux de nouvelles maisons de bâtiment ou change des systèmes plus anciens de chauffage, de ventilation, et de climatisation (la CAHT). Quelques compagnies de compagnie d'électricité offrent également des dégrèvements pour les pompes à chaleur d'élevé-efficience [une notation saisonnière d'Énergie-Efficience (SEER) de 12 ou plus élevé]. Même avec ces avantages, cependant, beaucoup de propriétaires de pompe à chaleur se plaignent toujours au sujet du fonctionnement bruyant et de la performance insatisfaisante de chauffage. Les chapitres ci-dessous décrivent certaines des améliorations récentes dans la technologie de pompe à chaleur qui adressent ces plaintes.
Réfrigérateurs inverses de cycle : Une des innovations plus notables s'appelle un réfrigérateur inverse de cycle (RCC). Elle offre les avantages de permettre au propriétaire à la maison de choisir d'une grande variété de chauffage et de refroidir des systèmes de distribution du sol radiant hydronic aux zones multiples pour l'air forcé. Elle offre également le potentiel pour les factures électriques d'hiver inférieur et l'air plus chaud hors des passages d'alimentation pour un plus grand confort. Un RCC est particulièrement économique pour toutes les maisons électriques ou dans les zones où le gaz naturel n'est pas disponible. Selon d'autres taux de carburant, ce peut même être la moindre option chère de chauffage au-dessus de tous les choix restants de carburant de chauffage.
Le système se compose d'un SCOMBRE de la norme 12, vitesse unique, pompe à chaleur de source d'air (classée à la charge thermique plutôt que la charge de refroidissement de plus petit été habituel) ; un grand, fortement isolé réservoir de l'eau que la pompe à chaleur chauffe ou refroidit, selon la saison de l'année ; un enroulement de ventilateur avec des conduits ou un sol radiant pour diffuser l'énergie stockée à la maison ; et quelques contrôles pour régler l'écoulement d'eau.
Même si vous choisissez un système de distribution à air forcé standard, le RCC élimine toujours une des plus grandes plaintes au sujet des pompes à chaleur de source d'air, qui est le soufflement périodique d'air frais pendant le leur dégivre le cycle et pendant le début initial du cycle de chauffage car la distribution canalise le réchauffement. Le système de RCC résout ces problèmes parce que pendant qu'il dégivre, il utilise la chaleur stockée dans le réservoir d'eau et pas l'air de pièce directement. Puisque la température de l'eau dans le réservoir de stockage est assez chaude (comparable à une température du rendement de four de gaz) la canalisation froide, et vous, sont rapidement chauffés.
Le système de RCC permet également à la pompe à chaleur de fonctionner à l'efficience maximale le plus souvent plutôt que seulement aux températures extérieures au-dessus de zéro comme une pompe à chaleur ordinaire. Ceci fournit un plus grands confort et économie sans besoin de serpentins de chauffage auxiliaires de résistance électrique. En fait, la plupart des installations n'ont pas même des enroulements de résistance électrique du tout, puisque le RCC est près complètement capable de chauffer le bâtiment par lui-même.
Par exemple, dans une installation du Michigan, le système de RCC a fourni 115o F (l'eau de 46o C) au traiteur d'air et à un système radiant de sol quoique la température extérieure ait été 15o négatif F (- 26o C.) si le RCC est utilisé pendant qu'un système de stockage de l'énergie (TES) thermique (voir le chapitre ci-dessous pour plus sur un TES) il devient bien plus rentable pour des zones où la compagnie d'électricité offre la période des taux d'utilisation.
Une autre indemnité économiseuse d'énergie significative est que le RCC peut être équipé d'un récupérateur de la chaleur de réfrigération (RHR). C'est semblable à l'enroulement comparateur de desuperheater trouvé sur les pompes et les climatiseurs à chaleur à extrémité élevé (discutés ci-dessous). La différence principale est que le RHR fait non seulement l'eau chaude pendant la saison de refroidissement, mais ce fait également pendant la saison de chauffage en utilisant l'excédent de l'ensemble extérieur par le temps plus doux d'hiver de faire essentiellement librement l'eau chaude intérieure. En été elle fait l'eau chaude libre en reprenant la chaleur résiduelle de la maison tant que le système refroidit également le bâtiment.
Coûts de système combiné de RCC et de RHR environ 25% davantage qu'une pompe à chaleur standard de taille semblable. Le remboursement simple sur le coût additionnel dans les zones où le gaz naturel n'est pas disponible a lieu en environ 2 à 3 ans.
Compresseurs à deux vitesses, ventilateurs variables de vitesse, Desuperheaters, et compresseurs de rouleau : La plupart des pompes et climatiseurs à chaleur utilisent des compresseurs d'unique-vitesse. les compresseurs d'Unique-vitesse fonctionne à la pleine capacité, n'importe ce que les besoins réels de la maison sont. Ces énergie et argent de rebuts. Quelques modèles des pompes à chaleur peuvent être équipés d'un compresseur à deux vitesses. Un compresseur à deux vitesses fonctionne à la capacité qui est la plus proche de la capacité appropriée de rencontrer le besoin de chauffage ou le refroidissement à ce moment particulier. Ceci économise des grands nombres d'énergie électrique, et réduit l'usure de compresseur.
En outre, à la différence d'un gaz ou d'un four au fuel, les pompes à chaleur (excepté le RCC ci-dessus) ne livrent pas l'air très chaud par le temps très froid. Au lieu de cela, la pompe à chaleur livre l'air heated à environ 100° F (37.7° C). De telles températures modestes jugent que frais à beaucoup de personnes qui est la température de peau est autour de 96° F (36° C.) que c'est malgré le fait que l'air heated est plus qu'assez pour maintenir la maison elle-même à une température confortable.
En plus de ce problème, afin de compenser la température plus basse de chauffage, les pompes à chaleur doivent également pousser un plus grand volume d'air chaud par les conduits. Puisque le ventilateur doit fournir ce volume d'air chaud par intermittence, il doit également avoir une grande capacité. Ceci rend souvent le ventilateur bruyant, aussi bien qu'inutile, parce qu'il consomme des grands nombres de l'électricité pour pousser l'air.
Quelques modèles des pompes à chaleur peuvent être équipés de la variable-vitesse ou des ventilateurs d'intérieur à deux vitesses (ventilateurs), des ventilateurs extérieurs, ou de tous les deux. Les contrôles de variable-vitesse pour ces ventilateurs essayent de continuer l'air se déplacer à une vitesse confortable, à des traites fraîches de minimisation et à maximiser l'épargne électrique.
Le compresseur à deux vitesses avec un ventilateur variable de vitesse opère également la capacité basse le plus souvent et va seulement à sa capacité plus élevée selon les besoins. le fonctionnement de Bas-capacité a beaucoup d'avantages. Il réduit le recyclage marche-arrêt de compresseur, qui est une cause importante d'usure gaspillée d'énergie et de compresseur comme des fluctuations de la température dans les chambres. Il réduit au minimum également le souffle initial d'air froid souvent lié à des modèles plus primitifs des pompes à chaleur.
Depuis le système fait un cycle moins souvent, là est également moins de bruit de démarrage. Avec le fonctionnement de bas-capacité, les enroulements d'échangeur de chaleur de la pompe à chaleur fonctionnent à une température plus près de la température de l'air ambiante. Ceci réduit le différentiel entre l'extérieur et les températures intérieures, faisant l'ensemble fonctionner plus efficacement. C'est particulièrement avantageux en hiver. Ce dispositif maintient l'enroulement extérieur du givrage, et signifie alternativement qu'il a besoin de moins d'énergie pour dégivrer l'enroulement extérieur.
À la différence d'une pompe à chaleur d'unique-vitesse, une pompe à chaleur à deux vitesses fonctionne bien également pour des systèmes de contrôle de zone. Les systèmes de contrôle de zone emploient les amortisseurs automatiques pour permettre à la pompe à chaleur de maintenir différentes salles aux différentes températures. C'est un dispositif souvent trouvé dans les maisons plus en grande partie que 4.000 pieds carrés (372 mètres carrés.)
Beaucoup de pompes à chaleur à haute efficacité peuvent être équipées d'une autre configuration économiseuse d'énergie, connue sous le nom de « desuperheater. » En mode de refroidissement de la pompe à chaleur, l'ensemble réutilise une partie de la chaleur résiduelle de la maison pour produire de l'eau chaude intérieure. Une pompe à chaleur desuperheater-équipée peut chauffer l'eau 2 à 3 fois plus efficacement qu'un chauffe-eau électrique ordinaire.
Une autre avance en technologie de pompe à chaleur est le compresseur de rouleau. Les compresseurs de rouleau diffèrent considérablement du compresseur de échange, qui emploie un piston à l'intérieur d'un cylindre pour comprimer le réfrigérant. Le compresseur de rouleau se compose de deux rouleaux spirale-shaped. On reste stationnaire, alors que les autres orbites autour de lui, comprimant le réfrigérant en le forçant dans des zones de plus en plus plus petites.
Un compresseur de rouleau a un certain nombre d'avantages par rapport à un compresseur de piston. Il est plus simple dans la conception et a les compresseurs en mouvement de seulement un rouleau de cloison sont également plus tolérant du compresseur « inondation, » et des contaminants entrant dans le système, qui sont des causes importantes de défaut de compresseur de piston. Ces avantages donnent à des compresseurs de rouleau par plus longue durée de fonctionnement. Le mouvement rotatoire du compresseur de rouleau est également plus silencieux. Selon quelques rapports, les pompes à chaleur avec des compresseurs de rouleau fournissent 10° à 15° F (5.6° à l'air de réchauffeur de 8.3° C) quand en mode de chauffage, comparé aux pompes à chaleur existantes aux compresseurs de piston.
Caloducs de déshydratation et nouvelles conceptions pour des échangeurs de chaleur : Les caloducs de déshydratation améliorent la capacité des pompes et des climatiseurs à chaleur d'enlever l'humidité excessive de l'air dans des climats humides. Ils ont été inventés pour que le programme spatial des USA déshydrate l'air de carlingue à l'intérieur d'un véhicule spatial, et pour économise l'énergie électrique.
Les caloducs de déshydratation sont un système des tubes scellés avec le réfrigérant liquide à l'intérieur. Ils transfèrent la chaleur à partir d'une zone à l'autre sans utiliser n'importe quelle énergie électrique. Si chaud, l'air humide traverse une extrémité des pipes, les pipes réchauffent, évaporant le réfrigérant à l'intérieur. Ceci absorbe une partie de la chaleur de l'air. Le courant d'air traverse alors le serpentin d'évaporateur de la pompe à chaleur (ou le climatiseur), où il est encore déshydraté et refroidi. Le réfrigérant vaporisé se déplace à l'autre côté des caloducs, où l'air plus frais passant par lui le condense, dégageant la chaleur qu'il avait absorbée plus en avance, et soulevant la température du courant d'air au niveau required. Les cannelures sur l'intérieur des pipes agissent en tant que tampon pour renvoyer le liquide à l'extrême inverse des pipes. Une fois que là, il répète le cycle d'évaporation.
La plupart des modèles des pompes et des climatiseurs à chaleur peuvent être rétroadaptés avec les caloducs de déshydratation. Ils peuvent également être établis dans de nouveaux enroulements d'échangeur de chaleur de pompe ou de climatiseur à chaleur. Les essais ont constaté que ces dispositifs augmentent la capacité de déshydratation d'un système de refroidissement jusqu'à de 91%, tandis que consommation d'électricité légèrement croissante, parce que les enroulements plus profonds créent une résistance de l'air légèrement plus grande pour le ventilateur de ventilateur. Les caloducs épargnent l'électricité d'une autre manière aussi bien. Ils permettent au système de refroidissement d'être réduit dans la taille.
Il y a également de nouveaux types d'enroulements d'échangeur de chaleur pour des climatiseurs et des pompes à chaleur. On est l'enroulement de pf (plat-aileron). L'essai a indiqué qu'ils améliorent la performance d'une pompe à chaleur par un pourcentage significatif. Un autre type d'échangeur de chaleur est O-lovent. Cette conception permet un meilleur flux d'air en travers des enroulements, et utilise peu de soudures, qui réduit au minimum les possibilités des fuites réfrigérantes. O-lover reprend également moins d'espace, en rétrécissant la taille physique ou la « empreinte de pas de l'ensemble. »
Pompes à chaleur à gaz : Ce type de pompe à chaleur emploie le gaz naturel pour courir un petit moteur, qui conduit alternativement le compresseur de la pompe à chaleur. Jusqu'ici, seulement l'une compagnie a le permis au fabricant ce type de pompe à chaleur. Les efficiences générales serait dans la gamme de 126%. C'est juste légèrement inférieur à l'efficience d'une pompe à chaleur électrique d'air-source. Cette technologie récupère également une grande partie de la chaleur résiduelle du moteur à la chaleur la maison ou pour faire l'eau chaude intérieure.
L'avantage principal de ce système n'est pas tellement des économies d'énergie car c'est des sciences économiques. Dans quelques parties de nation le gaz naturel coûte moins par Btu de la chaleur que l'électricité fait. Cependant, ceci ne comprend pas la « mise au point » annuelle qui est nécessaire pour maintenir l'opération de système correctement.
Pompes à chaleur sans canal : Le fonctionnement sans canal de pompes à chaleur (également connues sous le nom de mini-se dédouble des systèmes) les mêmes qu'aucune autre pompe à chaleur, sauf qu'elles n'exigent pas des conduits de distribution, où du chauffage ou de l'énergie de refroidissement est perdu. De tels systèmes offrent des économies d'énergie de pas moins de 50% au-dessus d'un système canalisé d'admission d'air. Les systèmes sans canal se composent d'un ensemble extérieur contenant les composants habituels de pompe à chaleur, et d'un ensemble d'intérieur qui peut être plac sur n'importe quel mur voisin. La tuyauterie réfrigérante habituelle de pompe à chaleur (ou climatiseur) connecte les deux chapitres. Ce sont idéaux pour de plus petites maisons, des salles à distance dans de grandes maisons, ou des maisons qui ont un plan d'étage ouvert. Ces systèmes peuvent également avoir plusieurs ensembles d'intérieur connectés à un ensemble extérieur. Ceci donne aux occupants de la maison l'habileté « de répartir en zones » ou de commander le chauffage et le refroidissement à différentes parties de la maison.
Pompes à chaleur avec la chaleur de support de gaz (carburant duel) : Quoique les fours de chauffage qui utilisent plus d'un type de carburant ne soient pas nouveaux, ils sont moins comparateurs que le carburant duel avec des pompes à chaleur. C'est dû à un manque de conscience de ces appareils, et à le petit nombre de fabricants les produisant. Dans la théorie, n'importe quelle pompe à chaleur peut être équipée d'un brûleur à gaz (LP ou gaz naturel) qui complète la pompe à chaleur quand la température extérieure tombe en dessous environ de 35° F (1.6° C). Les aides de secours de la chaleur de gaz résolvent le problème de la pompe à chaleur livrant l'air relativement frais par le temps froid. Il abaisse également la consommation électrique de l'équipement, parce que les enroulements de résistance électrique (la source principale des factures électriques élevées en temps froid) ne sont pas utilisés.
Puisqu'il y a peu de fabricants de pompe à chaleur qui incorporent les deux types d'alimentation de la chaleur dans une boîte, ces configurations sont souvent deux plus petits, systèmes side-by-side et standard partageant la même canalisation. La moitié de carburant de combustion du système a pu être propane, gas naturel, ou pétrole, ou même charbon et bois.
En comparaison d'une combustion seul le four carburant-mis le feu ou la pompe à chaleur standard, ce type de système est également économique. Les économies d'énergie réelles dépendent des coûts relatifs d'àélectricité relative de carburant de combustion.
Pompes à chaleur géothermiques : Les pompes à chaleur géothermiques (parfois désignées sous le nom des pompes terre-couplé, à masse-source, ou à chaleur d'eau-source) ont été en service depuis la fin des années 1940. Les pompes à chaleur géothermiques utilisent la température constante de la terre comme milieu d'échange au lieu de la température de l'air extérieure. Ceci permet au système d'atteindre les rendements assez élevés (300%-600%) sur le plus froid des nuits d'hiver, comparé à 175%-250% pour des pompes à chaleur d'air-source des jours frais.
Comme avec n'importe quelle pompe à chaleur, les pompes géothermiques et d'eau-source à chaleur peuvent chauffer, frais, et, si ainsi équipées, fournissent la maison l'eau chaude. Quelques modèles des systèmes géothermiques sont disponibles avec les compresseurs à deux vitesses et les ventilateurs variables pour plus de confort et d'économies d'énergie. Ils sont plus longs plus silencieux et dernier, le besoin peu d'entretien et ne dépendent pas de la température des pompes à chaleur relatives d'air-source d'air extérieur.
Au moins un fabricant a combiné une pompe à chaleur d'air-source avec une pompe à chaleur géothermique. Ceci s'appelle une pompe à chaleur de « Duel-Source ». Ces appareils combinent le meilleur des deux systèmes. les pompes à chaleur de Duel-source ont des notations de rendement plus élevé que des ensembles d'air-source, mais ne sont pas aussi efficaces que les ensembles géothermiques. L'avantage principal des systèmes de duel-source est qu'elles coûtent beaucoup moins pour monter qu'un ensemble géothermique unique, et fonctionne presque aussi bien.
Quoique le prix d'installation d'un système géothermique puisse être plusieurs fois qui d'un système d'air-source du mêmes chauffage et capacité de refroidissement, les coûts additionnels te sont retournées dans les économies d'énergie en 5 à 10 ans. La vie de système est estimée à 25 ans pour les composants intérieurs et à années 50+ pour la boucle au sol. Il y a approximativement 40.000 géothermiques et pompes à chaleur de source d'eau montées aux Etats-Unis tous les ans. |
