寒冷地向けヒートポンプ: 極寒の場所でも快適な家を実現 - CleanTechnica

プラトン再発行

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米国全土で本格的な冬の気候が到来しており、私たちの多くは化石燃料を燃やさずに極寒の中で本当に家を暖めることができるのか疑問に思っています。 2021 年の秋にも、同じ質問がありました。オハイオ州クリーブランドにある私たち家族の邸宅にある築 35 年のガス炉が故障していました。私たちは化石燃料の廃止を強く主張していますが、炉を撤去してヒートポンプだけで暖房することには明らかに不安がありました。もちろん、私たちのところでこれを行います持ち家オレゴン州ポートランドにありますが、クリーブランドの冬の気温はポートランドより平均で華氏15度低く、降雪量は50インチ近く多くなります。この家は、化石燃料を燃やすことなく、Airbnbのゲストを寒い中西部の冬の間暖かく保つことができるでしょうか?そして、ヒートポンプは私たちの光熱費にどのような影響を与えるのでしょうか?

当時、私たちは何十年もの間、世界で最も寒い地域で家を暖かく保ち続けてきた寒冷地用ヒートポンプについて知りませんでした。ノルウェー、スウェーデン、フィンランドは世界で最も暖房の必要性が高い国ですが、つながるスカンジナビアでは過去 20 年間で急激に増加したヒートポンプ設備です。ほぼ半分北欧のすべての家庭にヒートポンプが設置されているのはわずかですが、視聴者の３８%が米国の家庭の割合はそうです。ヒートポンプ発祥の地である日本では、住宅の90％年間数百インチの雪が降るサポロのような寒い都市も含めて、それらを使用してください。

ヒートポンプの普及率は寒い国ほど高くなります。出典: 日本ヒートポンプ・蓄熱センター, 自然および米国エネルギー情報局.

米国ではヒートポンプの売上高がガス炉を上回った 2022年に初めて、ヒートポンプの普及率が最も高いのは、南東部冬が穏やかな国のこと。しかし、4番目に寒いメイン州では、 300％の増加 2018 年から 2022 年までのヒートポンプ販売台数 (年間 9,000 ～ 28,000 台)、そして現在 100,000 台以上のヒートポンプ 600,000万戸の住宅に設置されています。

ヒートポンプの神話を打ち破る - 効率メイン州 — 画像提供：Efficiency Maine

気候に適したヒートポンプモデルの選択

冬が近づくにつれて、私たちは 4 社からの入札を受けて、ヒートポンプと代替ガス炉 (比較のため) の両方を検討しました。私たちはクリーブランドに住んでいないため、既存の請負業者ネットワークがありませんでした。信頼できるヒートポンプ設置業者を見つけるために、お住まいの地域の認定請負業者を検索できるメーカーの Web サイトを利用しました。 (これを行うことができます三菱, レノックス, ダイキンサイトなど）。

また、寒冷地でのヒートポンプがどのように魔法のような働きをするのかについても調査しました。すべての寒冷地用ヒートポンプには可変速コンプレッサーが付いています (当社のヒートポンプポスト説明のために)、温度の変化に応じて増減できるため、より効率的です。寒冷地用ヒートポンプには他にも多くの機能があります。1) 冷媒圧力をより迅速に変化させる電子膨張弁。 2) 屋外のコイルに溜まった霜を溶かすインテリジェントな霜取りサイクル。 3) ドレンパンの除氷により、凝縮水の凍結を防ぎます。 4) 寒冷地での運用に特有のコンピューターとアルゴリズム。

意思決定プロセスに役立ついくつかの優れたリソースを見つけました。

1) カーボンスイッチ 寒冷地用ヒートポンプの見直しそして、寒冷地でどれだけの熱を発生するかに注目しました。（ランキングトップは三菱自動車）

2) ENERGY STAR の寒冷地ヒートポンプ分類では、どのヒートポンプが寒冷地向けに認定されているかが説明されています。 Web サイトの両方で、ダクトレス or ダクト付きオプションでは、「寒冷気候」ボックス (下の青いボックス) をチェックして、その定格のヒートポンプをフィルタリングできます。

ENERGY STAR の Web サイトには次のような数字が表示されます。 HSPF2 (下の赤いボックス) は、ヒートポンプが空間をどれだけ効率的に加熱するかを測定します (8.5 スコアが良好、10 以上が優れています。最高評価の一部のモデルには 15 以上のスコアがあります)。このサイトには、ヒートポンプが 5 回でどれだけの熱を生成するかも示されています。華氏 47 度 (オレンジ色のボックス) は、XNUMX 度 (緑色のボックス) で発生する熱の量と比較できます。

3) 今をエレクトリファイする ヒートポンプ請負業者に尋ねるべきことのチェックリストあなたの住居に適切なサイズのヒートポンプを確実に入手するのに役立ちます。 (完全な開示: ジョーは活動的です 今すぐ電化 ボランティア。）

入札は行われています

4 社の請負業者から入札と推薦を受け、空調も提供する寒冷地用ヒートポンプ (ダイキンフィット) が採用されたことに嬉しく、また少し驚きました。最も安いオプション約12,000ドルで。高効率ガス炉と空調設備の価格は 16,000 ドルとかなり高価でした。

寒冷地用ヒートポンプは通常、コスト20-30% 低温でも適切に機能する機能が追加されているため、標準のヒートポンプよりも優れています。さらに低い気温でも動作する寒冷地用ヒートポンプは数多くありますが、私たちは初期費用が最も安いものを選びました。

ダイキンフィットが第3位にランクインしたのは カーボンスイッチの 上記のレビューにより、選択に自信がもてました。

寒冷地向けヒートポンプ設置

2021 年 XNUMX 月下旬、当社が選んだ請負業者が古いガス炉とエアコンを撤去し、ガスラインに蓋をして、新しい全家ヒートポンプを設置しました。レイアウトと既存のダクトを考慮して、ダクトシステムを選択しました。新しいヒートポンプシステムは、古いガス + エアコンによく似ており、室内機 (エアハンドラー) が地下にあり、室外機は古いエアコンに似ています。

インストールしました電気抵抗バックアップ（「ストリップヒート」と呼ばれることもあります）最も寒い日にヒートポンプを補います。電気抵抗を使用するのは非効率的で高価ですが、当社の設置業者は、ヒートポンプは華氏 5 度までフル稼働し、温度がそれを下回ると電気抵抗による加熱を少しずつ追加するスマートなアルゴリズムを備えていると保証してくれました。

私たちの設置は、寒冷地ヒートポンプに関するいくつかのベストプラクティスに従いました。次のものが含まれます。 1) 室外機が氷や雪の中に置かれないように地面から持ち上げます (スノーバッフル地面に座らなければならない場合に役立ちます); 2) ヒートポンプの大型化を避けるために冷暖房負荷計算を実行します。大きいほど良いと思われがちですが、大きすぎるユニットは頻繁にオフになったりオンになったりするため、適切なサイズで継続的に稼働するヒートポンプよりも効率が低下し、寿命が短くなる可能性があるため、ヒートポンプのサイズをご家庭に合わせて決定することが重要です。

クリーブランドのヒートポンプは、地面から 1 フィートほど浮かせたブラケットに設置されています

光熱費と快適性

設置後、請求書とAirbnbのレビューが反映されるのを待ちました。ヒートポンプは大量の電気抵抗を消費し、光熱費が増加するのでしょうか?ゲストは違いに気づくでしょうか?クリーブランドのデュプレックスは完璧な環境を作り出します。ケーススタディ、片側はヒートポンプで動作し、もう一方はまだガスを燃焼させています。嬉しいことに、ヒートポンプを追加した後も光熱費はほぼ変わりませんでした。驚くべきことに、二重構造の各側の総エネルギーコストは、最初の 10 年後には互いに XNUMX ドル以内でした。「寒い！」なんてことは一度もありません。設置後XNUMX年間でゲストからの苦情。

私たちの経験から、気温が定期的に氷点下になる地域に住んでいる場合でも、ヒートポンプがあることを納得していただければ幸いです。ヒートポンプシステムは中西部の州では非常にうまく機能しており、ガス炉よりも購入や運用にコストがかかりません。私たちは、メイン州からノルウェー、日本、そして現在はクリーブランドに至るまで、化石燃料をやめて、極寒の気候でも家を暖かく保つクリーンな暖房機を購入する何百万もの住宅所有者に加わることを誇りに思います。

寒冷地ヒートポンプについてさらに詳しく知りたい場合は、次のビデオをご覧ください。 2022年XNUMX月にダイキン、三菱、エフィシェンシー・メインと協力しました。