Wärmepumpen sind eine der wesentlichen Technologien für ein dekarbonisiertes Leben. Sie heizen alles, von Luft über Wasser bis hin zu Wäsche, mit Strom, der sauber mit erneuerbarer Energie betrieben werden kann. Sie sind drei- bis fünfmal effizienter als Erdgas, Heizöl oder elektrische Widerstandssysteme. Sie kühlen auch unsere Häuser und Lebensmittel (ja, ein Kühlschrank ist eine Einweg-Wärmepumpe), was in einer sich erwärmenden Welt immer wichtiger wird.
Wärmepumpen sind das Heiz- und Kühlsystem für unsere dekarbonisierende Welt. Ihre Akzeptanz wächst schnell – im vergangenen Jahr übertrafen die Verkäufe von Wärmepumpen in den USA zum ersten Mal die von Gasöfen.
Quelle AHRI-Daten und Jetzt elektrifizieren.
In Dekarbonisieren Sie Ihr Leben, tauchen wir in alle Möglichkeiten ein, wie Wärmepumpen heizen und kühlen können, und im heutigen Beitrag beginnen wir mit dem größten Dekarbonisierungsschritt aller Zeiten – der Verwendung von Wärmepumpen zum Heizen Ihres Hauses. Heizung ist die größter Energieverbraucher im amerikanischen HaushaltSwas fast die Hälfte der gesamten Energie ausmacht, die in unseren Wohnungen verbraucht wird.
Quelle: US Energy Information Administration, 2015 Residential Energy Consumption Survey.
Fast die Hälfte (46 %) aller US-Haushalte verwenden fossiles (auch als Erdgas bezeichnetes) Gas zum Heizen, 5 % verwenden Propangas und 4 % verwenden Heizöl (source UVP). Von den 41 %, die Strom zum Heizen verwenden, sind nur a Viertel (13 Millionen) Nutzen Sie effiziente Wärmepumpen. Der Rest verwendet eine ineffiziente elektrische Widerstandsheizung. Das bedeutet, dass nur etwa 10 % der Haushalte landesweit Wärmepumpen zum Heizen verwenden (und dies ist ähnlich weltweit). Wir müssen diese Zahl in den kommenden Jahren dramatisch steigern.
Quelle: US Energy Information Administration, 2015 Residential Energy Consumption Survey.
Warum Wärmepumpen so großartig sind
Die Internationale Energievereinigung bringt es perfekt auf den Punkt: „Wärmepumpen, die mit emissionsarmem Strom betrieben werden, sind die zentrale Technologie bei der globalen Umstellung auf sicheres und nachhaltiges Heizen.“ Warum? Ihre unglaubliche Effizienz kann mit Strom kombiniert werden, der heute zu 100 % kohlenstofffrei ist (wenn Sie Sonnenkollektoren haben oder an kommunalen Solaranlagen oder dem Plan für erneuerbare Energien Ihres Versorgungsunternehmens teilnehmen) oder in naher Zukunft kohlenstofffrei sein wird, da erneuerbarer Strom fossilen schnell überholt Kraftstoffe.
Abgesehen davon, dass sie den Planeten retten, bieten Wärmepumpen ein besseres Heizerlebnis, indem sie eine sanftere und konstantere Art von Wärme verwenden als der Ein-/Aus-Blast eines 3000-Grad-Erdgasofens. Wärmepumpen laufen konstant ohne Temperaturschwankungen und filtern und bewegen mehr Luft im ganzen Haus.
Schließlich ist die Technologie extrem fortschrittlich und kostengünstig. Wärmepumpen gibt es in Form von Klimaanlagen und Kühlschränken schon seit vielen Jahrzehnten, die Technik ist also ausgereift. Mit neuen Steuergutschriften aus dem Inflationsminderungsgesetz kosten Wärmepumpen noch weniger und Familien erhalten 30 % Rabatt auf die Installationskosten (mehr zu Steuergutschriften und Rabatten ab Amerika neu verkabeln).
Wie Wärmepumpen funktionieren
Wärmepumpen bewegen Wärme, anstatt sie zu erzeugen. Betrachten Sie sie eher als eine Pumpe oder einen Schwamm als als einen Energieerzeuger. Wir sind daran gewöhnt, bewegtes Wasser zu pumpen, aber sie können auch Wärme bewegen. Eine Wärmepumpe verwendet Kältemittel, um Wärme (sogar aus kalter Luft) einzufangen und diese Wärme entweder in Ihr Haus oder aus Ihrem Haus zu pumpen. Ein Kühlschrank ist eine Wärmepumpe, die in eine Richtung arbeitet und Wärme aus dem Kühlschrank pumpt. Wärmepumpen für die Raumklimatisierung tun dasselbe. Im Sommer pumpen sie Wärme von Ihrem Haus nach außen und im Winter kehren sie um und pumpen Wärme von außen in Ihr Haus.
Arten von Heimwärmepumpen
Wärmepumpen für die Hauskonditionierung gibt es in ein paar Geschmacksrichtungen:
1) Wärmepumpen für das ganze Haus pumpen Wärme in Ihr gesamtes Haus, indem sie Kanäle verwenden, die einem Ofen oder einer zentralen Klimaanlage ähneln. Für Häuser mit bestehenden Kanälen kann dies ein einfacher Wechsel von einem mit fossilen Brennstoffen betriebenen Ofen zu einer Wärmepumpe sein, die an dasselbe Kanalsystem angeschlossen ist.
2) Kanallose Wärmepumpen verwenden, wie der Name schon sagt, keine Kanäle zur Wärmeverteilung, sondern verlassen sich auf Inneneinheiten (auch bekannt als „Köpfe“), die an der Wand installiert sind und mit einem Außenkondensator verbunden sind.
Wir werden beide im Folgenden ausführlich besprechen.
Bild mit freundlicher Genehmigung von Electrify Now.
Wärmepumpen für das ganze Haus
Geleitete Ganzhaus-Wärmepumpen können noch einmal in zwei Untertypen unterteilt werden: konstante Drehzahl und variable Drehzahl. Wärmepumpen mit konstanter Drehzahl (auch als ein- oder zweistufige Wärmepumpen bezeichnet) laufen nur mit einer oder zwei Drehzahlen. Sie sind entweder an oder aus, Vollgas oder nichts. Sie haben oft niedrigere Anschaffungskosten, aber höhere Betriebskosten und erfordern normalerweise eine Art Backup-Heizsystem (elektrischer Widerstand oder Gas), da sie Schwierigkeiten haben, unter 20 oder 30 Grad Fahrenheit effizient zu arbeiten. Wärmepumpen mit konstanter Drehzahl haben einen Lüfter auf der Oberseite des Außengeräts und sehen aus wie eine klassische Box-Klimaanlage.
Beispiel für ein (zweistufiges) Wärmepumpen-Außengerät mit konstanter Drehzahl. Bild mit freundlicher Genehmigung von Goodman.
Wärmepumpen mit variabler Geschwindigkeit laufen mit vielen verschiedenen Geschwindigkeiten und modulieren auf und ab, um eine bestimmte Temperatur aufrechtzuerhalten. Sie laufen die meiste Zeit, aber auf niedrigeren Energieniveaus. Wärmepumpen mit variabler Drehzahl können im Voraus teurer sein, haben aber niedrigere Betriebskosten, weil sie effizienter sind. Viele von ihnen arbeiten auch bei viel kälteren Temperaturen. Alle Kaltklima-Wärmepumpen laufen mit variablen Drehzahlen (Teaser-Alarm: Tiefer Einblick in Kaltklima-Wärmepumpen in einem kommenden Beitrag). Wärmepumpen mit variabler Drehzahl sind auch leiser, weil sie langsamer laufen als der Ein-/Aus-Blast von Wärmepumpen mit konstanter Drehzahl. Sie haben eine vertikaler aussehende Außeneinheit als eine Wärmepumpe mit konstanter Drehzahl, mit einem Lüfter an der Seite und nicht oben. Wärmepumpen mit variabler Drehzahl können sowohl mit kanallosen als auch mit kanalisierten Wärmepumpensystemen verwendet werden.
Kanalloses System mit Wärmepumpe mit variabler Drehzahl. Bild mit freundlicher Genehmigung von Mitsubishi.
Kanallose Wärmepumpen
Kanallose Wärmepumpen (DHPs) sorgen für Heizung und Kühlung, indem sie ein Innengerät an einer Wand verwenden, das mit einem Außenkondensator verbunden ist (ähnlich einer typischen Klimaanlage). Das bedeutet, dass keine Luft durch undichte Kanäle entweicht, sodass sie die effizienteste Konditionierung bieten.
Kanallose Wärmepumpen sind ein Kinderspiel, wenn Sie einen Raum ohne Kanalsystem beheizen oder kühlen möchten. Und DHPs bieten gegenüber einem zentralen Kanalheizungssystem auch Effizienz-, Wirtschafts- und Umweltvorteile. Alle DHPs verwenden Technologie mit variabler Geschwindigkeit, was bedeutet, dass sie tendenziell effizienter sind als eine Wärmepumpe für das ganze Haus. Ein Nachteil von kanallosen Wärmepumpen besteht darin, dass Sie beim Heizen eines ganzen Hauses einen „Kopf“ an der Wand installieren müssen, wo immer Sie Wärme wünschen, oder elektrische Widerstandsheizungen für Räume bereitstellen müssen, die keinen Kopf haben. (Wir machen hier einen tieferen Tauchgang zu kanallosen Wärmepumpen).
Unsere geliebten Wärmepumpen
Wir heizen seit über einem Jahrzehnt sowohl mit kanallosen als auch mit Kanalwärmepumpen. In unserem Haus in Portland, Oregon, halten uns kanallose Wärmepumpen seit 2012 warm, als wir einen alten Gasofen entfernt haben. Dieser Übergang zu Wärmepumpen hat uns auch Platz in unserer Garage gespart, die wir dann in eine zusätzliche Wohneinheit umgewandelt haben.
Unser Haus verfügte zusätzlich zum Ofen über eine elektrische Widerstandsheizung in Schlafzimmern und Badezimmern. Wir haben uns entschieden, zwei Innenköpfe in unserem damals 1200 Quadratmeter großen Haupthaus (im offenen Wohnzimmer und Hauptschlafzimmer) zu installieren, und wir verwenden die elektrische Widerstandswärme nur gelegentlich in den anderen Räumen. Die Kombination von Wärmepumpen mit selten genutzter, zonaler elektrischer Widerstandswärme kann eine Strategie sein, um die Systemkosten im Vorfeld zu senken. Unsere kanallosen Wärmepumpen kosten uns phänomenal wenig im Betrieb und sind ein wichtiger Grund für die Energierechnungen unserer Familie nur ein Fünftel des Bundesdurchschnitts. Wir zahlen schätzungsweise 250 US-Dollar pro Jahr (für 2.000 kWh Energie), um unser Haus während der vielen regnerischen, kalten Wintermonate in Portland zu heizen.
In einer Doppelhaushälfte in Cleveland, die sich seit 80 Jahren in unserer Familie befindet, haben wir 2021 einen 28 Jahre alten Gasofen auf einer Seite der Doppelhaushälfte durch eine drehzahlgeregelte Wärmepumpe für das ganze Haus ersetzt. Diese Wärmepumpe arbeitet hart, um sie bereitzustellen Heizen und Kühlen für ein Haus in einem Klima mit mehr Temperaturhöhen und -tiefs. Es wird auf Airbnb gemietet, wenn die Familie es nicht nutzt, sodass es das ganze Jahr über auf angenehmen 72 Grad gehalten wird. Wir hatten noch nie eine Gästebeschwerde, und die Wärmepumpe, die vollelektrische Seite des Duplex, kostet weniger im Betrieb als die Gasseite (ein weiterer Teaser: Wir werden diese lustige Fallstudie des Elektro/Gas-Duplex in ein paar untersuchen Wochen).
Ob kanalisiert oder kanallos, in Oregon oder Ohio, moderne Ranches oder alte Handwerker-Doppelhäuser, unsere Familie hat die mächtige Wärmepumpe verwendet, um warm zu bleiben, Geld zu sparen und unseren Teil zur Lösung der Klimakrise beizutragen. Auch wenn Wärmepumpen vielleicht nicht so viel Zuspruch finden, rangieren sie neben Solarmodulen und Elektrofahrzeugen als entscheidende Technologien, die unser Leben dekarbonisieren, ohne auf modernen Komfort zu verzichten. Lassen Sie uns die Wärme aufpumpen und so schnell wie möglich eine dieser erstaunlichen Maschinen in jedes Haus stellen.
Dieser Artikel ist Teil einer Serie namens Dekarbonisieren Sie Ihr Leben. Mit bescheidenen Schritten und einem mittelständischen Einkommen hat unsere Familie die Emissionen drastisch reduziert und sequestriert die Überreste durch ein kleines Wiederaufforstungsprojekt. Unser Leben ist besser dafür. Wenn wir es können, können Sie es auch.
Ein Großteil dieser Inhalte stammt von den großartigen Experten, die wir in Webinaren interviewt haben, bei denen wir veranstalten Jetzt elektrifizieren. Sehen Sie sich unsere aufgezeichneten Webinare an Wärmepumpen für kaltes Klimakanallose Wärmepumpen und Wärmepumpen für das ganze Haus
Ich mag keine Paywalls. Du magst keine Paywalls. Wer mag Paywalls? Hier bei CleanTechnica haben wir eine Zeit lang eine begrenzte Paywall implementiert, aber es fühlte sich immer falsch an – und es war immer schwierig zu entscheiden, was wir dahinter setzen sollten. Theoretisch gehen Ihre exklusivsten und besten Inhalte hinter eine Paywall. Aber dann lesen es weniger Leute! Wir mögen Paywalls einfach nicht und haben uns daher entschieden, unsere abzuschaffen.
Leider ist das Mediengeschäft immer noch ein hartes Halsabschneidergeschäft mit geringen Margen. Es ist eine nie endende olympische Herausforderung, über Wasser zu bleiben oder vielleicht sogar – keuchen – wachsen. So …