Bombas de calor para climas fríos: hogares cálidos en lugares helados – CleanTechnica

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Con el clima invernal en pleno apogeo en los EE. UU., muchos de nosotros nos preguntamos si realmente podemos calentar nuestros hogares en temperaturas gélidas sin quemar combustibles fósiles. En el otoño de 2021, teníamos la misma pregunta. La caldera de gas de 35 años del dúplex de nuestra familia en Cleveland, Ohio, estaba estropeada. Somos grandes defensores de deshacernos de los combustibles fósiles, pero es cierto que estábamos nerviosos por retirar la caldera y calentar exclusivamente con bombas de calor. Claro, hacemos esto en nuestro propia casa en Portland, Oregón, pero las temperaturas invernales en Cleveland promedian 15 grados Fahrenheit más frías que las de Portland, con casi 50 pulgadas más de nieve. ¿Podría esta casa mantener calientes a nuestros huéspedes de Airbnb durante un frío invierno del Medio Oeste sin quemar combustibles fósiles? ¿Y qué efecto tendrían las bombas de calor en nuestras facturas de energía?

En ese momento, no conocíamos las bombas de calor para climas fríos que han mantenido calientes los hogares en las partes más frías del mundo durante décadas. Noruega, Suecia y Finlandia tienen algunas de las mayores necesidades de calefacción del mundo y, sin embargo, Lead en instalaciones de bombas de calor, que han crecido exponencialmente en Escandinavia durante las últimas dos décadas. Cercano a la mitad de todos los hogares nórdicos tienen bombas de calor, mientras que sólo 13% de los hogares estadounidenses lo hacen. En Japón, cuna de la bomba de calor, 90% de los hogares Utilícelos, incluidas ciudades más frías como Saporo, que reciben cientos de centímetros de nieve al año.

En EE. UU., mientras que las ventas de bombas de calor superaron a las de calderas de gas por primera vez en 2022, la mayor penetración de la bomba de calor se produce en el Partes del sureste del país donde los inviernos son suaves. Pero nuestro cuarto estado más frío, Maine, tuvo una Aumento del 300% en ventas de bombas de calor de 2018 a 2022 (de 9,000 a 28,000 al año) y ahora tiene más de 100,000 bombas de calor instalado en sus 600,000 hogares.

Seleccionar el modelo de bomba de calor adecuado para su clima

A medida que se acercaba el invierno, exploramos bombas de calor y una caldera de gas de reemplazo (a modo de comparación) con ofertas de cuatro empresas. Como no vivimos en Cleveland, no teníamos una red de contratistas existente. Para encontrar instaladores de bombas de calor acreditados, utilizamos sitios web de fabricantes que le permiten buscar contratistas certificados en su área. (Puedes hacer esto en Mitsubishi, Lennoxy Daikin sitios, por ejemplo).

También investigamos cómo las bombas de calor para climas fríos hacen su magia. Todas las bombas de calor para climas fríos tienen compresores de velocidad variable (consulte nuestra puesto de bomba de calor para una explicación), que son más eficientes porque pueden subir y bajar a medida que cambian las temperaturas. Las bombas de calor para climas fríos tienen otras características: 1) válvulas de expansión electrónicas que cambian más rápidamente la presión del refrigerante; 2) ciclos de descongelamiento inteligentes que derriten cualquier acumulación de escarcha en el serpentín exterior; 3) deshielo de la bandeja de drenaje para evitar que se congele el condensado; y 4) computadoras y algoritmos exclusivos para la operación en climas fríos.

Encontramos un par de excelentes recursos para ayudarnos con nuestro proceso de decisión:

1) Interruptor de carbono bombas de calor para climas fríos revisadas y observó cuánto calor producen en climas fríos. (Mitsubishi encabeza la clasificación).

2) La clasificación de bombas de calor para climas fríos de ENERGY STAR explica qué bombas de calor están certificadas para lugares fríos. En su sitio web, bajo ambos sin ductos or canalizado opciones, puede marcar la casilla "clima frío" (la azul a continuación) para filtrar las bombas de calor con esa clasificación.

El sitio web de ENERGY STAR muestra números como HSPF2 (cuadro rojo a continuación) que mide la eficiencia con la que una bomba de calor calienta un espacio (una puntuación de 8.5 es buena; más de 10 es excelente; y algunos modelos mejor calificados tienen puntuaciones superiores a 15). El sitio también muestra cuánto calor produce una bomba de calor a 5 grados Fahrenheit (cuadro naranja), que se puede comparar con la cantidad de calor que producen a 47 grados (cuadro verde).

3) Electrifica ahora Lista de verificación de cosas que debe preguntarle a un contratista de bombas de calor. ayuda a garantizar que obtenga la bomba de calor del tamaño adecuado para su vivienda. (Divulgación completa: Joe es un activo Electrifica ahora voluntario.)

Las ofertas están en

Recibimos ofertas y recomendaciones de cuatro contratistas y quedamos encantados, y hasta cierto punto sorprendidos, de que la bomba de calor para clima frío (una Daikin Fit), que también proporciona aire acondicionado, fuera la opción más barata a ~$12,000. La caldera de gas eficiente más el aire acondicionado era significativamente más cara: 16,000 dólares.

Las bombas de calor para climas fríos suelen cuesta 20-30% más que las bombas de calor estándar debido a las características adicionales que las hacen funcionar bien en temperaturas frías. Hay muchas bombas de calor para climas fríos que funcionan en temperaturas aún más frías, pero elegimos la que tiene el costo inicial más bajo.

El hecho de que el Daikin Fit ocupara el puesto número 3 en Interruptores de carbono La revisión anterior nos hizo confiar en la selección.

Instalación de bomba de calor para clima frío

A finales de octubre de 2021, nuestro contratista seleccionado retiró la antigua caldera de gas y el aire acondicionado, tapó la línea de gas e instaló una nueva bomba de calor para toda la casa. Optamos por un sistema de conductos debido a la distribución y a los conductos existentes. El nuevo sistema de bomba de calor se parece mucho al antiguo gas + aire acondicionado, con una unidad interior (controlador de aire) en el sótano y una unidad exterior que se parece al antiguo aire acondicionado.

Nosotros instalamos respaldo de resistencia eléctrica (a veces llamado “calor de banda”) para complementar la bomba de calor en los días más fríos. Usar resistencia eléctrica es más ineficiente y costoso, pero nuestro instalador nos aseguró que la bomba de calor funciona a plena capacidad hasta 5 grados Fahrenheit y tiene algoritmos inteligentes que agregan pequeñas ráfagas de calentamiento por resistencia eléctrica cuando la temperatura cae por debajo de esa temperatura.

Nuestra instalación siguió un par de mejores prácticas para bombas de calor para climas fríos, que incluyen: 1) elevar la unidad exterior del suelo para que no se asiente sobre hielo o nieve (deflectores de nieve puede ayudar si tiene que sentarse en el suelo); y 2) realizar un cálculo de carga de calefacción/refrigeración para evitar sobredimensionar la bomba de calor. Es fácil asumir que cuanto más grande, mejor, pero dimensionar la bomba de calor para su hogar es esencial, ya que una unidad de gran tamaño se apagará y encenderá con frecuencia, lo que conduce a una eficiencia deficiente y una vida útil más corta que una bomba de calor del tamaño adecuado que funciona continuamente.

Costos de servicios públicos y comodidad

Después de la instalación, esperamos a que llegaran las facturas y las reseñas de Airbnb. ¿La bomba de calor utilizaría mucha resistencia eléctrica y aumentaría los costos de los servicios públicos? ¿Nuestros invitados notarían la diferencia? El dúplex de Cleveland crea una perfecta ejemplo, con un lado funcionando con bombas de calor y el otro todavía quemando gas. Nos complace informar que después de agregar bombas de calor, nuestras facturas de servicios públicos se mantuvieron casi exactamente iguales. Sorprendentemente, los costos totales de energía para cada lado del dúplex estuvieron dentro de los 10 dólares de diferencia entre sí después del primer año. Y no hemos tenido un “¡tengo frío!” queja de los huéspedes en los dos años transcurridos desde la instalación.

Esperamos que nuestra experiencia te convenza de que incluso si vives en un lugar donde las temperaturas caen regularmente bajo cero, hay una bomba de calor para ti. Un sistema de bomba de calor funciona muy bien en un estado del Medio Oeste y su compra u operación no cuesta más que una caldera de gas. Estamos orgullosos de unirnos a millones de propietarios de viviendas (desde Maine hasta Noruega, Japón y ahora Cleveland) que están abandonando los combustibles fósiles por máquinas de calefacción limpias que mantienen los hogares calentitos en los climas más fríos.

Para profundizar en las bombas de calor para climas fríos, vea un Webinar lo hicimos con Daikin, Mitsubishi y Efficiency Maine allá por diciembre de 2022.

Este artículo es parte de una serie llamada Descarboniza tu vida. Con medidas modestas y costos razonables, nuestra familia ha reducido drásticamente las emisiones y está secuestrando lo que queda a través de un pequeño proyecto de reforestación. Nuestra vida es mejor por ello. Si nosotros podemos hacerlo, tú también puedes.

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• Fuente: https://cleantechnica.com/2024/01/26/cold-climate-heat-pumps-toasty-homes-in-frigid-places/