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热泵能在冰点下工作吗?

2024-05-23 05:46 来源:得道网

人们普遍认为,热泵无法在深冬为家庭供暖,尤其是在英国。

去年秋天,一项针对英国、德国、法国和美国4000多名成年人的调查发现,35%的人认为空气源热泵不能胜任这项工作。

这项由数据公司Electrify Research进行的研究发现,超过40%的英国人认为热泵无法应对挑战,而德国、美国和法国的这一比例分别为36%、35%和26%。

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该研究报告将英国明显较高的怀疑态度描述为“具有讽刺意味”,因为其冬季温度远低于挪威,挪威冬季平均温度为零下7摄氏度,三分之二的家庭安装了热泵。

这一说法

对热泵的批评往往非常简洁:它们就是不工作,尤其是在你最需要它们的时候。

要了解它们是否能在冰冻的温度下工作,首先要考虑它们是如何工作的:就像冰箱从内部吸收热量,并通过背面的盘管散发热量一样,热泵从外部空气中吸收热量,提高水的温度,然后将水泵入家庭供暖系统的散热器。

Air source heat pump

批评人士称,热泵在冰期工作效果不佳,因为空气中可吸收的热能较少。

制冷业大亨、工党议员威利•豪伊(Willie Haughey)曾多次警告说,热泵不适合苏格兰的气候。

他去年告诉《泰晤士报》:“事实是,热泵在苏格兰的工作效率不如在其他国家。水只能加热到54摄氏度,低于健康与安全执行委员会建议的60摄氏度。”

热泵温度表

在接受BBC广播4台采访时,他重申了自己的观点,即热泵不应被视为天然气的替代热源。

供暖行业也有很多持怀疑态度的人。一名锅炉安装人员表示:“它们就是不工作。水温通常设定在40摄氏度,所以当外面很冷的时候,它不能给你的房子供暖。我儿子在做安装热泵的认证,但这不是我的工作。我不会碰它们的。”他的观点是业内一些人的典型观点,但这些观点有证据支持吗?

科学

这可能不太明显,但即使在寒冷的天气里,空气中仍有一些热能可以利用。仔细研究一下热泵背后的科学原理会有所帮助。

首先,它们通过含有冷液体制冷剂的蒸发器从空气中吸收热能。制冷剂在极低的温度下沸腾变成气体,通常在-20℃左右,这意味着即使外部空气温度低至-10℃,它仍然比制冷剂高10℃。

然后,热泵的压缩机将气体分子推到一起,提高气体的温度。含有热气体的管道用于加热冷水,然后通过家庭供暖系统进入散热器和地板下供暖管道。

根据英国政府成立的独立研究和技术组织能源系统弹射器(ESC)的说法,热泵在寒冷的温度下需要更努力地工作,但无论天气如何,它们仍然表现良好。

在一项为期近两年的研究中,政府资助的示范项目分析了750台热泵在该国一些最冷的日子里的表现,这些日子的日平均气温降至零下6摄氏度。研究发现,热泵供暖系统的效率只有轻微下降。

Heat pump installed at the wall of a house

在本系列的第一个流言终结者专题中,我们了解到用于评估热泵一年效率的指标被称为季节性能系数(SCoP),对于空气源热泵来说,它通常是2.9。

ESC的研究发现,在一年中最冷的日子里,平均性能系数(CoP)降至2.44。这意味着当天气寒冷时,热泵需要更加努力地工作才能达到相同的室内温度,但这种差异将是微不足道的,并且已经包含在包括冬季月份在内的全年平均SCoP中。

这些发现得到了监管援助项目(RAP)进行的一项独立研究的支持,该研究分析了欧洲550个家庭。研究发现,即使在零下20摄氏度的温度下,热泵的效率也会下降到平均CoP为2。

的警告

对于大多数气候,热泵将在寒冷的天气工作,但正确的安装是至关重要的。赫瑞瓦特大学(Heriot-Watt University)副教授Ran Boydell说:“如果热泵在寒冷的天气里不能有效地工作,很可能是该设备被错误地指定为该位置。”

假设你有一个正确安装的热泵,它能够通过冰冻温度为你的家加热,需要注意的一个警告是,随着热泵效率的下降,你在这段时间的运行成本可能会更高。

Heat pump technician

在英国,热泵比燃气锅炉运行起来更便宜,特别是如果你选择为热泵用户设计的电价。在温度降至零下6摄氏度的时期,运行成本可能会上升到略高于燃气锅炉的运行成本——但只是在这些时期。在正常的一年中——包括典型的寒流——与燃气锅炉相比,热泵的成本仍然具有吸引力。

有时热泵确实需要备用。在许多北欧国家,当气温骤降至-20摄氏度或更低时,热泵通常会有某种化石燃料加固。但是,即使在这样的温度下,也有办法减少对天然气或石油供暖的依赖。例如,地源热泵可以比空气源热泵更有效,因为在寒冷期间,地面通常能够更好地保持热量。专为寒冷气候设计的新一代空气源热泵也可以帮助减少对备用供暖的需求。

判决结果

“我们终于可以摒弃热泵在寒冷的天气条件下不起作用、运行效率低下的观念了。我们观察到的情况正好相反,”ESC的商业领袖马克•布朗(Marc Brown)表示。

科学表明,热泵可以在冬季温度下工作。但糟糕的建议和安装甚至会颠覆最令人鼓舞的科学发现。

ESC主任理查德·哈尔西说:“我们研究的一个重要发现是,正确的设计和安装是提供适合其所在家庭的热泵的核心。”

“对于大多数家庭来说,无论房屋类型或年龄如何,安装良好的热泵,产生约40摄氏度的流动温度,在大多数时候仍然应该是一个舒适的家庭。”但目前还没有一种适合所有人的热泵装置。”

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