发布日期:2024 年 11 月 19 日 / 更新日期:2024 年 11 月 19 日 - 作者:康拉德·德军总部
热泵的效率:化石供热系统的可持续替代方案
近年来,热泵变得越来越重要,特别是在能源转型和气候保护的背景下。它们被认为是最有效、最环保的建筑供暖技术之一。但是什么让热泵如此特别?为什么它们被专家视为面向未来的解决方案?本文重点介绍了热泵效率最重要的方面,并辅以有趣的事实和解释。
1、效率与效率
热泵的功能和效率
热泵利用环境中储存的能量来加热或冷却建筑物。它们从周围空气、土壤或地下水中提取热量,并将其转化为可用的热能。这项技术的一大优点是,每使用一千瓦时的电力,它就能提供数倍以上的热量。据能源服务提供商 GASAG 称,热泵的效率可达 250% 至 500%。这意味着它们可以从 1 千瓦时的电力中产生约 2.5 至 5 倍的热能。换句话说:“热泵利用 10 千瓦时的电力产生 25 至 50 千瓦时的热量”,这使得它们比传统的化石燃料加热系统效率更高。
与化石供暖的比较
相比之下,现代燃油或燃气锅炉的效率约为 80% 至 90%。这些系统燃烧化石燃料来产生热量,其中一些能量未被使用并作为废热损失。另一方面,热泵使用免费且取之不尽的环境能源,这显着提高了其效率。
适合:
2.年度绩效系数(JAZ)
作为效率指标的年度绩效系数(JAZ)
热泵效率的一个重要指标是所谓的年度性能系数(JAZ)。这表明一年内产生的热量与所使用的电能有关。例如,JAZ为4意味着仅需要1千瓦时的电力即可提供4千瓦时的供暖热量。联邦环境局强调:“热泵的年性能系数越高,其工作就越节能、环保且更具成本效益。”
然而,JAZ 在很大程度上取决于各种因素,例如热泵的类型(空气、水或地热热泵)、室外温度和建筑隔热质量。在具有中等供暖要求的隔热良好的建筑物中,热泵可以实现特别高的 JAZ 值。
3.寒冷地区的效率
在寒冷地区的使用:斯堪的纳维亚半岛概览
对热泵经常提出的批评是其在寒冷气候下的效率低下。但斯堪的纳维亚半岛却令人印象深刻地表现出相反的情况:在瑞典和挪威等国家,冬天往往漫长而严酷,热泵已成为一种极其有效的供暖解决方案。这些国家甚至拥有欧洲最高的热泵密度。 “凭借欧洲最高的热泵比率,斯堪的纳维亚半岛展示了即使在寒冷地区也可以有效地使用该技术。得益于变频热泵或特殊制冷剂等现代技术,这些系统即使在极低的温度下也可以高效工作。”
在斯堪的纳维亚半岛,也经常使用地源热泵,因为即使在冬季,地面的温度也相对恒定。这意味着即使在温度低于零的情况下,这些系统的效率仍然很高。
4. 环境友好和可持续发展
除了效率高之外,热泵还因其环境友好性而备受关注。由于它们主要依赖可再生能源(即空气、地热或水热),因此为减少二氧化碳排放做出了重大贡献。与化石供暖系统相比,它们的运行不会产生任何直接排放。这使它们成为应对气候变化的重要技术。
另一个优势是它们在使用可再生能源供电方面的灵活性。如果热泵使用绿色电力运行,其运行几乎可以实现气候中性。这是建筑行业脱碳的关键点。
5、成本方面:投资和运营成本
尽管热泵的购买成本高于燃气或燃油加热器等传统供暖系统,但由于运营成本较低,这些额外成本通常可以在多年后摊销。由于热泵所需的电力比传统的电加热系统少得多,并且不使用任何化石燃料,因此运行成本较低。
此外,许多国家都有政府资助计划和安装热泵系统的补贴。这种财务支持可以覆盖初始投资的很大一部分,并使转向该技术更具吸引力。
6. 使用热泵时的挑战
尽管有许多优点,但使用热泵时也存在一些挑战。其中之一是空气热泵对外部温度的依赖。虽然这些系统在温和天气下工作效率很高,但在极低温度下其性能会有所下降。因此,空气热泵特别适合气候温和的地区或作为其他供暖系统的补充。
另一个挑战是较旧的建筑物通常隔热性能较差,因此需要更高的流动温度才能充分加热。在这种情况下,可能需要提高建筑物的能源效率或选择将热泵与另一个供暖系统相结合的混合解决方案。
7.热泵在能量转换中的作用
未来几年,热泵的重要性将继续增加,特别是在欧洲气候目标和逐步淘汰化石燃料的背景下。欧盟设定了到 2050 年将二氧化碳排放量减少到零的目标,如果不在全国范围内转向可持续供暖技术,这一目标就很难实现。
热泵在这方面发挥着核心作用,因为它们不仅工作效率高,而且还可以与可再生能源相结合。与太阳能发电系统或风力发电厂结合使用,它们可以为减少建筑领域的能源消耗做出重大贡献。
此外,技术进步预计将进一步提高热泵系统的效率和性能。高温热泵等新发展可以有效地为旧建筑供暖,而无需进行大量的翻修工作。
8. 一项有前途、潜力巨大的技术
热泵为传统的基于化石燃料的供暖系统提供了极其高效且环保的替代方案。它们的效率高达 500%,远远超过石油和天然气加热系统,同时有助于减少二氧化碳排放。它们在斯堪的纳维亚半岛等寒冷气候下的表现尤其令人印象深刻。
尽管存在一些挑战 - 特别是在较旧的建筑或极冷的室外温度中 - 热泵是一项开创性技术,在新建筑以及翻新的现有建筑中具有巨大的应用潜力。
随着技术的进一步进步和可再生能源的使用不断增加,这项技术预计将在未来几年变得更加广泛——这是迈向气候友好型未来的重要一步。
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