是的，热泵在零下也能工作 - 华尔街日报
Eric Niiler
标准热泵在室外温度降至35华氏度时能够高效运行，而新型的冷地区系统可以在室外温度降至7华氏度时运行，工程师们正在推动热泵的进一步发展。
今年冬天，来自八家参与制造商的23种不同的极端冷地区型号正在在美国10个州和加拿大两个省的志愿家庭中进行试运行，这是根据美国能源部的一位官员透露的。名单包括博世、大金、美的、约翰逊控制、Lennox International、开利、特灵科技和瑞恩等品牌。
热泵是一种家用供暖和冷却系统，它的室外压缩机可以提取寒冷的室外空气中微量的热能，然后通过制冷剂和热交换系统将其浓缩并将其室内泵送。然后，风扇通过管道或类似壁挂散热器的装置在整个房屋中循环温暖的空气。
大多数热泵都是空气对空气交换系统。利用埋在地下4到6英尺的管道，地热热泵利用地下土壤和地上空气之间的温差。
在美国，空气源热泵的销售 从2013年到2022年翻了一番多。根据非营利能源组织Rewiring America的估计，目前有16%的美国家庭使用热泵。全球范围内，热泵占建筑供暖的10%，但在最寒冷的国家，包括瑞典、挪威和芬兰，因为波动的石油价格推动了对更高效供暖系统的需求，热泵在40%的家庭中使用，根据2022年《自然能源》期刊的一项研究。
热泵已经存在几十年了，但在过去几年中发生的变化是制造商推出了能让系统在更低的室外温度下工作的技术。
老式热泵使用单速压缩机，而新型热泵可以根据房屋或建筑的需求连续地加速和减速。这使它们能更有效地调节室内空气。
“这几乎是一个油门，而不是一个只能开启或关闭的技术，”波士顿的东北能源效率合作伙伴关系的技术市场转型主任大卫·利斯说。
制造商通过第二次压缩制冷剂来提高冷地热泵的性能，以增加装置的传热能力。
较新的热泵还配备了一种称为变频器的机制，可以在室外温度极低时短暂地将压缩机推动到超出正常限制的状态。
“这几乎就像是汽车变速器中的增压器或超速档，”亚特兰大供暖、通风和空调公司Rheem Manufacturing的住宅业务发展副总裁兰迪·罗伯茨说道，该公司也生产热泵。“在那些非常寒冷的日子里，它能够超出标准条件一点点。”
根据美国房屋检查员协会的数据，空气源热泵的成本为3,000至7,500美元，但如果房屋需要新的电线、空气管道或其他升级，价格可能会上涨。地热换热系统的成本为10,000美元或更高。
为了抵消这些费用，业主可以获得高达2,000美元的联邦税收抵免。拜登政府还资助额外的折扣，对符合条件的低收入家庭的热泵提供高达8,000美元的额外折扣，作为2022年通货膨胀减少法案的一部分，由各州管理。
在一些地区，电力的成本可能高于天然气，因此每位业主都需要计算一下，看看是否购买新的热泵在经济上是合理的。
美国能源部的热泵挑战始于2021年，并在去年冬天进行测试，以查看制造商是否能够设计下一代原型来在室外温度降至华氏5度时加热房屋而不降低效率。如果他们的装置能在零下15度下运行，竞争者将获得额外的加分。
Rheem一直在参加DOE挑战赛，这个挑战赛除了可以炫耀权和测试产品的机会外没有其他奖励。
“对我们来说，能够找到下一代技术，真的能够将数字降低，这让我们感到非常兴奋，这样我们就可以在最寒冷的市场中有所作为，” Roberts说道。
由于热泵是传热而不是发热，根据DOE的说法，它们的效率是锅炉或电加热器的3到5倍，排放的温室气体少50%。
这使得它们对像Chris Kurle这样环保意识强的房主非常有吸引力，他在明尼苏达州布鲁克林公园的四卧室住宅安装了一个热泵，以补充他屋顶上的太阳能电池板和车库里的电动汽车。
“我想以一种方式来展示，你可以帮助环境，也可以省钱，” 43岁的Kurle说，他是富国银行技术集团的副总裁。“我每个月节省大约50美元。”
Kurle两年前花了大约6500美元购买了一个热泵，并将其设置为在华氏0度以下运行。当天气变得更冷时，备用的燃气炉就会启动。这种混合设置在明尼苏达州、阿拉斯加和整个新英格兰等地方变得更加普遍。
对于像Shannon Harris这样的房主来说，她在11月在阿拉斯加朱诺的家中安装了一个电热泵，节省钱是放弃丙烷的最重要原因。她能够在联邦和州的资助计划的帮助下购买热泵，并表示今年冬天尽管截至1月26日已经下了83英寸的雪，但她一次也没有打开备用的丙烷炉。
哈里斯的月度电费大约高出50美元，但她的季节性丙烷费用可能会降低多达2,000美元。
现在，她最担心的是确保室外机的空气进气过滤器不被积雪和冰堵塞。
“唯一困难的部分是当暴风雪中积雪达到3英尺时，必须确保清理干净，”四个男孩的母亲哈里斯说。“但这就是我有孩子的原因。”
