Cold Climate Heat Pumps: Toasty Homes In Frigid Places - CleanTechnica

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पूरे अमेरिका में सर्दियों का मौसम पूरे जोरों पर है, हममें से कई लोग सोच रहे हैं कि क्या हम वास्तव में जीवाश्म ईंधन को जलाए बिना अपने घरों को ठंडे तापमान में गर्म कर सकते हैं। 2021 की शरद ऋतु में, हमारे सामने भी यही प्रश्न था। क्लीवलैंड, ओहियो में हमारे परिवार के डुप्लेक्स में 35 साल पुरानी गैस भट्ठी जल रही थी। हम जीवाश्म ईंधन से छुटकारा पाने के बड़े समर्थक हैं, लेकिन भट्ठी को हटाने और विशेष रूप से ताप पंपों के साथ हीटिंग को लेकर घबराए हुए थे। ज़रूर, हम अपने स्तर पर ऐसा करते हैं अपना मकान पोर्टलैंड, ओरेगॉन में, लेकिन क्लीवलैंड में सर्दियों का तापमान लगभग 15 इंच अधिक बर्फ वाले पोर्टलैंड की तुलना में औसतन 50 डिग्री फ़ारेनहाइट अधिक ठंडा होता है। क्या यह घर हमारे Airbnb मेहमानों को जीवाश्म ईंधन जलाए बिना मध्य-पश्चिमी सर्दी में गर्म रख सकता है? और ताप पंप हमारे ऊर्जा बिलों पर क्या प्रभाव डालेंगे?

उस समय, हम ठंडी जलवायु वाले ताप पंपों के बारे में नहीं जानते थे, जिन्होंने दशकों से दुनिया के सबसे ठंडे हिस्सों में घरों को गर्म रखा है। नॉर्वे, स्वीडन और फ़िनलैंड में अभी भी दुनिया की सबसे ज़्यादा हीटिंग ज़रूरतें हैं नेतृत्व ताप पंप स्थापनाओं में, जो पिछले दो दशकों में स्कैंडिनेविया में तेजी से बढ़ी है। लगभग आधा जबकि, सभी नॉर्डिक घरों में हीट पंप हैं 13% तक अमेरिका के घर करते हैं. जापान में, ताप पंप का जन्मस्थान, 90% घर उनका उपयोग करें, जिसमें सापोरो जैसे ठंडे शहर भी शामिल हैं, जहां प्रति वर्ष सैकड़ों इंच बर्फ गिरती है।

अंक हासिल किए — ठंडे देशों में हीट पंप की पहुंच अधिक है। स्रोत: हीट पंप और थर्मल स्टोरेज सेंटर जापान, प्रकृति और अमेरिकी ऊर्जा सूचना प्रशासन.

अमेरिका में, जबकि हीट पंप की बिक्री गैस भट्टियों से आगे निकल गई 2022 में पहली बार, अधिकांश ताप पंप प्रवेश में है दक्षिणपूर्वी भाग उस देश का जहाँ सर्दियाँ हल्की होती हैं। लेकिन हमारा चौथा सबसे ठंडा राज्य, मेन, था 300% वृद्धि 2018 से 2022 तक हीट पंप की बिक्री में (9,000 से 28,000 सालाना) और अब है 100,000 से अधिक ताप पंप इसके 600,000 घरों में स्थापित किया गया।

हीट पंप मिथकों को तोड़ना - दक्षता मेन — दक्षता मेन की छवि सौजन्य

अपनी जलवायु के लिए सही हीट पंप मॉडल का चयन करना

जैसे-जैसे सर्दी नजदीक आई, हमने चार कंपनियों की बोलियों के साथ हीट पंप और एक प्रतिस्थापन गैस भट्टी (तुलना के लिए) दोनों की खोज की। चूँकि हम क्लीवलैंड में नहीं रहते, हमारे पास कोई मौजूदा ठेकेदार नेटवर्क नहीं था। प्रतिष्ठित हीट पंप इंस्टॉलरों को खोजने के लिए, हमने निर्माता वेबसाइटों का उपयोग किया जो आपको अपने क्षेत्र में प्रमाणित ठेकेदारों को खोजने की अनुमति देती हैं। (आप इसे इस पर कर सकते हैं मित्सुबिशी, लीनक्स, तथा Daikin उदाहरण के लिए साइटें)।

हमने यह भी शोध किया कि ठंडी जलवायु के ताप पंप कैसे अपना जादू चलाते हैं। सभी ठंडी जलवायु वाले ताप पंपों में परिवर्तनीय गति कंप्रेसर होते हैं (हमारा देखें)। हीट पंप पोस्ट स्पष्टीकरण के लिए), जो अधिक कुशल हैं क्योंकि वे तापमान में बदलाव के साथ ऊपर और नीचे बढ़ सकते हैं। ठंडी जलवायु के ताप पंपों में कई अन्य विशेषताएं हैं: 1) इलेक्ट्रॉनिक विस्तार वाल्व जो रेफ्रिजरेंट दबाव को अधिक तेज़ी से बदलते हैं; 2) बुद्धिमान डिफ्रॉस्ट चक्र जो किसी भी बाहरी कॉइल फ्रॉस्ट को पिघला देता है; 3) किसी भी संघनन को जमने से रोकने के लिए ड्रेन पैन डी-आइसिंग; और 4) ठंडी जलवायु संचालन के लिए अद्वितीय कंप्यूटर और एल्गोरिदम।

हमें अपनी निर्णय प्रक्रिया में सहायता के लिए कुछ बेहतरीन संसाधन मिले:

1) कार्बन स्विच ठंडी जलवायु वाले ताप पंपों की समीक्षा की गई और नोट किया कि ठंडी जलवायु में वे कितनी गर्मी पैदा करते हैं। (मित्सुबिशी रैंकिंग में सबसे ऊपर है।)

2) एनर्जी स्टार का ठंडी जलवायु ताप पंप वर्गीकरण बताता है कि कौन से ताप पंप ठंडे स्थानों के लिए प्रमाणित हैं। इसकी वेबसाइट पर, दोनों के अंतर्गत निर्लज्ज or नलिका विकल्प, आप उस रेटिंग वाले ताप पंपों को फ़िल्टर करने के लिए "ठंडी जलवायु" बॉक्स (नीचे नीला वाला) की जांच कर सकते हैं।

एनर्जी स्टार की वेबसाइट जैसे नंबर दिखाती है एचएसपीएफ2 (नीचे लाल बॉक्स) जो मापता है कि एक हीट पंप किसी स्थान को कितनी कुशलता से गर्म करता है (8.5 स्कोर अच्छा है; 10 से अधिक उत्कृष्ट है; और कुछ शीर्ष रेटेड मॉडलों का स्कोर 15 से ऊपर है।) साइट यह भी दिखाती है कि एक हीट पंप कितनी गर्मी पैदा करता है 5 डिग्री फ़ारेनहाइट (नारंगी बॉक्स) जिसकी आप तुलना कर सकते हैं कि वे 47 डिग्री (हरा बॉक्स) पर कितनी गर्मी पैदा करते हैं।

3) अभी विद्युतीकरण करें हीट पंप ठेकेदार से पूछने के लिए चीजों की चेकलिस्ट यह सुनिश्चित करने में मदद करता है कि आपको अपने निवास के लिए सही आकार का हीट पंप मिल रहा है। (पूर्ण खुलासा: जो एक सक्रिय है अभी विद्युतीकरण करें स्वयंसेवक।)

बोलियां लग चुकी हैं

हमें चार ठेकेदारों से बोलियां और सिफारिशें प्राप्त हुईं और हमें खुशी हुई, और कुछ हद तक आश्चर्य भी हुआ कि ठंडी जलवायु ताप पंप, (एक डाइकिन फ़िट) जो एयर कंडीशनिंग भी प्रदान करता है, था सबसे सस्ता विकल्प ~$12,000 पर. कुशल गैस भट्ठी और एयर कंडीशनिंग की कीमत काफी अधिक $16,000 थी।

डुप्लेक्स में बाहरी ठंडी जलवायु ताप पंप। छवि मित्सुबिशी के सौजन्य से।

आमतौर पर ठंडी जलवायु के ताप पंप लागत 20-30% अतिरिक्त विशेषताओं के कारण मानक ताप पंपों से अधिक जो उन्हें ठंडे तापमान में अच्छी तरह से काम करते हैं। ऐसे कई ठंडे जलवायु ताप पंप हैं जो ठंडे तापमान में भी काम करते हैं, लेकिन हमने सबसे कम अग्रिम लागत वाले पंप को चुना।

तथ्य यह है कि डाइकिन फ़िट #3 स्थान पर है कार्बन स्विच उपरोक्त समीक्षा ने हमें चयन के प्रति आश्वस्त किया।

ठंडी जलवायु हीट पंप स्थापना

अक्टूबर 2021 के अंत में, हमारे चयनित ठेकेदार ने प्राचीन गैस भट्टी और एयर कंडीशनर को हटा दिया, गैस लाइन को बंद कर दिया और एक नया, संपूर्ण घरेलू ताप पंप स्थापित किया। हमने लेआउट और मौजूदा डक्ट्स के कारण डक्टेड सिस्टम को चुना। नया हीट पंप सिस्टम काफी हद तक पुराने गैस + एसी जैसा दिखता है, जिसमें बेसमेंट में एक इनडोर यूनिट (एयर हैंडलर) और एक आउटडोर यूनिट है जो पुराने एसी के समान दिखता है।

हमारे नए पूरे घर के ठंडे जलवायु ताप पंप (दाएं) की इनडोर इकाई ने गैस भट्ठी (बाएं) को बदल दिया है

हमने इंस्टॉल किया विद्युत प्रतिरोध बैकअप (कभी-कभी इसे "स्ट्रिप हीट" भी कहा जाता है) सबसे ठंडे दिनों में हीट पंप को पूरक करने के लिए। विद्युत प्रतिरोध का उपयोग करना अधिक अक्षम और महंगा है, लेकिन हमारे इंस्टॉलर ने हमें आश्वासन दिया कि हीट पंप 5 डिग्री फ़ारेनहाइट तक पूरी क्षमता पर काम करता है और इसमें स्मार्ट एल्गोरिदम हैं जो तापमान के नीचे गिरने पर विद्युत प्रतिरोध हीटिंग के छोटे विस्फोट जोड़ते हैं।

हमारे इंस्टालेशन में ठंडी जलवायु के ताप पंपों के लिए कुछ सर्वोत्तम प्रथाओं का पालन किया गया है, जिनमें शामिल हैं: 1) बाहरी इकाई को जमीन से ऊपर उठाना ताकि यह बर्फ या बर्फ में न बैठे (बर्फ चकराता है अगर उसे जमीन पर बैठना पड़े तो मदद मिल सकती है); और 2) हीट पंप को अधिक आकार देने से बचने के लिए हीटिंग/कूलिंग लोड की गणना करना। यह मान लेना आसान है कि बड़ा होना बेहतर है, लेकिन आपके घर के लिए हीट पंप का आकार निर्धारित करना आवश्यक है क्योंकि एक बड़े आकार की इकाई बार-बार बंद हो जाएगी और चालू होने से लगातार चलने वाले उचित आकार के हीट पंप की तुलना में खराब दक्षता और कम जीवनकाल होगा।

हमारा क्लीवलैंड हीट पंप ब्रैकेट पर बैठता है जो इसे जमीन से लगभग एक फुट ऊपर उठाता है

उपयोगिता लागत और आराम

इंस्टालेशन के बाद, हमने बिल और Airbnb समीक्षाओं के आने का इंतजार किया। क्या हीट पंप बहुत अधिक विद्युत प्रतिरोध का उपयोग करेगा और उपयोगिता लागत में वृद्धि करेगा? क्या हमारे मेहमान कोई अंतर देखेंगे? क्लीवलैंड डुप्लेक्स एक आदर्श बनाता है मामले का अध्ययन, जिसमें एक तरफ हीट पंप चल रहे हैं और दूसरी तरफ अभी भी गैस जल रही है। हमें यह बताते हुए खुशी हो रही है कि हीट पंप जोड़ने के बाद, हमारे उपयोगिता बिल लगभग समान ही रहे। डुप्लेक्स के प्रत्येक पक्ष की कुल ऊर्जा लागत, उल्लेखनीय रूप से, पहले वर्ष के बाद एक दूसरे के 10 डॉलर के भीतर थी। और हमारे पास एक भी नहीं है "मुझे ठंड लग रही है!" स्थापना के बाद से दो वर्षों में मेहमानों से शिकायत।

हमें उम्मीद है कि हमारा अनुभव आपको आश्वस्त करेगा कि भले ही आप ऐसी जगह पर रहते हों जहां तापमान नियमित रूप से शून्य से नीचे चला जाता है, वहां आपके लिए हीट पंप मौजूद है। एक हीट पंप प्रणाली मध्य-पश्चिमी राज्य में बहुत अच्छा काम करती है और इसे खरीदने या संचालित करने में गैस भट्ठी की तुलना में अधिक लागत नहीं आती है। हमें उन लाखों गृहस्वामियों में शामिल होने पर गर्व है - मेन से नॉर्वे से जापान तक, और अब क्लीवलैंड - जो स्वच्छ हीटिंग मशीनों के लिए जीवाश्म ईंधन को छोड़ रहे हैं जो घरों को सबसे ठंडे मौसम में गर्म रखते हैं।

ठंडी जलवायु के ताप पंपों के बारे में गहराई से जानने के लिए, देखें webinar हमने 2022 के दिसंबर में डाइकिन, मित्सुबिशी और एफिशिएंसी मेन के साथ काम किया।

यह लेख नामक श्रृंखला का हिस्सा है अपने जीवन को डीकार्बोनाइज करें. मामूली कदमों और उचित लागतों के साथ हमारे परिवार ने उत्सर्जन में नाटकीय रूप से कमी की है और जो बचा है उसे एक छोटे से पुनर्वनीकरण परियोजना के माध्यम से एकत्र कर रहे हैं। हमारा जीवन इसके लिए बेहतर है. यदि हम यह कर सकते हैं तो आप भी कर सकते हैं।

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