寒冷氣候熱泵

寒冷氣候熱泵：寒冷地方的宜居家園

娜奧米·科爾（Naomi Cole）和喬·沃丘納斯（Joe Vachunas）

随着美國各地的冬季天氣全面爆發，我們中的許多人都在想，我們是否真的可以在不燃燒化石燃料的情況下在寒冷的溫度下為我們的房屋供暖。在 2021 年秋天，我們遇到了同樣的問題。我們家位于俄亥俄州克利夫蘭的複式較高價的電梯大廈裡有 35 年曆史的瓦斯爐正在發電。我們是擺脫化石燃料的大力倡導者，但不可否認，我們對拆除爐子并僅使用熱泵加熱感到緊張。當然，我們在俄勒岡州波特蘭市的房子裡這樣做，但克利夫蘭冬季的平均氣溫比波特蘭低 15 華氏度，降雪量高出近 50 英寸。這個家能否讓我們的 Airbnb 客人在不燃燒化石燃料的情況下度過寒冷的中西部冬天？熱泵會對我們的能源賬單産生什麼影響？

當時，我們不知道寒冷氣候的熱泵幾十年來一直讓世界上最寒冷地區的家庭保持溫暖。挪威、瑞典和芬蘭擁有世界上最高的供暖需求，但在熱泵安裝方面處于領先地位，在過去二十年中，斯堪的納維亞半島的熱泵安裝呈指數級增長。近一半的北歐家庭擁有熱泵，而隻有13%的美國家庭擁有熱泵。在熱泵的發源地日本，90%的家庭使用熱泵，包括像薩波羅這樣每年有數百英寸積雪的寒冷城市。

熱泵的普及率在較冷的國家較高。資料來源：日本熱泵和蓄熱中心、自然和美國能源資訊署。

在美國，雖然熱泵銷量在 2022 年首次超過瓦斯爐，但大多數熱泵滲透率都在該國東南部地區，那裡的冬季溫和。但是，從2018年到2022年，緬因州的熱泵銷量增長了300%（每年9,000至28,000台），現在在其60萬戶家庭中安裝了超過100,000台熱泵。

圖檔由Efficiency Maine提供

為您的氣候選擇合适的熱泵型号

随着冬季的臨近，我們探索了熱泵和替代瓦斯爐（為了進行比較），并有四家公司的投标。由于我們不住在克利夫蘭，我們沒有現有的承包商網絡。為了找到信譽良好的熱泵安裝商，我們使用了制造商網站，讓您可以搜尋您所在地區的認證承包商。（例如，您可以在 Mitsubishi、Lennox 和 Daikin 網站上執行此操作）。

我們還研究了寒冷氣候熱泵如何發揮其魔力。所有寒冷氣候熱泵都有變速壓縮機（請參閱我們的熱泵文章進行解釋），效率更高，因為它們可以随着溫度的變化而上升和下降。寒冷氣候熱泵還具有許多其他功能：1）電子膨脹閥，可以更快地改變制冷劑壓力;2）智能除霜循環，可融化任何室外線圈結霜;3）排水盤除冰，防止任何冷凝水結冰;4）寒冷氣候運作獨有的計算機和算法。

我們找到了一些很好的資源來幫助我們的決策過程：

1） Carbon Switch 審查了寒冷氣候熱泵，并注意到它們在寒冷氣候下産生的熱量。（三菱在排名中名列前茅。

2） 能源之星的寒冷氣候熱泵分類解釋了哪些熱泵通過了寒冷場所的認證。在其網站上，在無管或有管道選項下，您可以選中“寒冷氣候”框（下面的藍色框）來過濾具有該等級的熱泵。

能源之星的網站顯示了HSPF2（下面的紅框）等數字，用于衡量熱泵加熱空間的效率（8.5分是好的，超過10分是優秀的;一些頂級型号的分數超過15分）。該網站還顯示了熱泵在 5 華氏度（橙色框）下産生的熱量，您可以将其與它們在 47 度（綠色框）下産生的熱量進行比較。

3） Electrify Now 的清單列出了要向熱泵承包商詢問的事項，有助于確定您為您的住所獲得合适尺寸的熱泵。（完全披露：Joe 是一名活躍的 Electrify Now 志願者。

投标正在進行中

我們收到了四家承包商的投标和建議，很高興，也有些驚訝，寒冷氣候熱泵（大金飛度）也提供空調，是最便宜的選擇，~12,000 美元。高效的瓦斯爐加空調的價格要高得多，為16,000美元。

室外寒冷氣候熱泵在複式。圖檔由三菱提供。

寒冷氣候熱泵的成本通常比标準熱泵高出 20-30%，因為它們具有使其在低溫下運作良好的附加功能。有許多寒冷氣候的熱泵可以在更冷的溫度下工作，但我們選擇了前期成本最低的熱泵。

事實上，Daikin Fit 在上面的 Carbon Switch 評論中排名 #3 使我們對選擇充滿信心。

寒冷氣候熱泵安裝

2021 年 10 月下旬，我們標明的承包商拆除了古老的瓦斯爐和空調，封住了瓦斯管線，并安裝了新的全屋熱泵。由于布局和現有管道，我們選擇了管道系統。新的熱泵系統看起來很像舊的瓦斯+空調，地下室有一個室内機（空氣處理器），室外機看起來與舊空調相似。

我們建立的全屋冷氣候熱泵的室内機（右）取代了瓦斯爐（左）

我們确實安裝了電阻備用（有時稱為“帶熱”）以在最冷的日子裡補充熱泵。使用電阻效率低下且成本更高，但我們的安裝人員向我們保證，熱泵在低至 5 華氏度的溫度下滿負荷工作，并且具有智能算法，當溫度低于該溫度時，可以增加少量的電阻加熱。

我們的安裝遵循了寒冷氣候熱泵的幾個最佳實踐，包括：1）将室外機擡離地面，使其不會位于冰雪中（如果必須放在地面上，擋雪闆會有所幫助）;2）進行加熱/冷卻負荷計算，以避免熱泵尺寸過大。人們很容易認為越大越好，但将熱泵的大小調整到您的家中是必不可少的，因為超大的單元會經常關閉和打開，這會導緻效率低下，壽命比連續運作的适當尺寸的熱泵更短。

我們的克利夫蘭熱泵安裝在支架上，将其擡離地面約一英尺

水電費和舒适度

安裝後，我們等待賬單和 Airbnb 評論滾滾而來。熱泵是否會使用大量電阻并增加公用事業成本？我們的客人會注意到不同嗎？克利夫蘭複式較高價的電梯大廈創造了一個完美的案例研究，一側使用熱泵，另一側仍在燃燒天然氣。我們很高興地報告，在添加熱泵後，我們的水電費幾乎完全相同。值得注意的是，第一年後，複式較高價的電梯大廈每一側的總能源成本都在 10 美元以内。自安裝以來的兩年裡，我們沒有收到過一次客人的“我冷了！

我們希望我們的經驗能讓您相信，即使您生活在溫度經常降至零度以下的地方，也有适合您的熱泵。熱泵系統在中西部州運作良好，購買或營運成本并不比瓦斯爐高。我們很自豪能加入數以百萬計的房主——從緬因州到挪威，再到日本，再到現在的克利夫蘭——他們正在放棄化石燃料，轉而使用清潔的取暖機器，讓家庭在最寒冷的氣候下保持溫暖。