Wärmepumpen für kaltes Klima: Wohlige Häuser an kalten Orten

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Da in den USA das Winterwetter in vollem Gange ist, fragen sich viele von uns, ob wir unsere Häuser bei eisigen Temperaturen wirklich heizen können, ohne fossile Brennstoffe zu verbrennen. Im Herbst 2021 hatten wir die gleiche Frage. Der 35 Jahre alte Gasofen im Doppelhaus unserer Familie in Cleveland, Ohio, war kaputt. Wir sind große Befürworter der Abschaffung fossiler Brennstoffe, hatten aber zugegebenermaßen Bedenken, den Ofen zu entfernen und ausschließlich mit Wärmepumpen zu heizen. Natürlich machen wir das bei uns eigenem Haus in Portland, Oregon, aber die Wintertemperaturen in Cleveland sind im Durchschnitt 15 Grad Fahrenheit kälter als in Portland und es liegt fast 50 Zoll mehr Schnee. Könnte dieses Haus unsere Airbnb-Gäste in einem kalten Winter im Mittleren Westen warm halten, ohne fossile Brennstoffe zu verbrennen? Und welche Auswirkungen würden Wärmepumpen auf unsere Energierechnung haben?

Damals wussten wir noch nichts von Kaltklima-Wärmepumpen, die Häuser in den kältesten Teilen der Welt seit Jahrzehnten warm halten. Norwegen, Schweden und Finnland gehören weltweit zu den Ländern mit dem höchsten Wärmebedarf führen in Wärmepumpenanlagen, die in Skandinavien in den letzten zwei Jahrzehnten exponentiell gewachsen sind. Fast die Hälfte aller nordischen Haushalte verfügen über Wärmepumpen, während nur 13 % der US-Häuser tun dies. In Japan, dem Geburtsort der Wärmepumpe, 90 % der Häuser Verwenden Sie sie, auch in kälteren Städten wie Saporo, in denen jedes Jahr mehrere hundert Zentimeter Schnee fallen.

In den USA übertrafen die Verkäufe von Wärmepumpen die von Gasöfen Zum ersten Mal im Jahr 2022der größte Teil der Wärmepumpendurchdringung liegt in der Südöstliche Teile des Landes, wo die Winter mild sind. Aber unser viertkältester Bundesstaat, Maine, hatte eine Steigerung um 300 % im Wärmepumpenabsatz von 2018 bis 2022 (9.000 bis 28.000 pro Jahr) und hat dies nun getan über 100.000 Wärmepumpen in seinen 600.000 Haushalten installiert.

Auswahl des richtigen Wärmepumpenmodells für Ihr Klima

Als der Winter näher rückte, prüften wir anhand von Angeboten von vier Unternehmen sowohl Wärmepumpen als auch einen Ersatzgasofen (zu Vergleichszwecken). Da wir nicht in Cleveland leben, verfügten wir über kein bestehendes Auftragnehmernetzwerk. Um seriöse Wärmepumpeninstallateure zu finden, haben wir Hersteller-Websites genutzt, auf denen Sie nach zertifizierten Auftragnehmern in Ihrer Nähe suchen können. (Sie können dies tun auf Mitsubishi, LennoxUnd Daikin Websites zum Beispiel).

Wir haben auch untersucht, wie Kaltklima-Wärmepumpen ihre Wirkung entfalten. Alle Kaltklima-Wärmepumpen verfügen über Kompressoren mit variabler Drehzahl (eine Erklärung finden Sie in unserem Beitrag zu Wärmepumpen), die effizienter sind, da sie bei Temperaturänderungen hoch- und runterfahren können. Wärmepumpen für kaltes Klima verfügen über eine Reihe weiterer Merkmale: 1) elektronische Expansionsventile, die den Kältemitteldruck schneller ändern; 2) intelligente Abtauzyklen, die jegliche Frostbildung im Außenregister schmelzen; 3) Enteisung der Ablaufwanne, um das Einfrieren von Kondensat zu verhindern; und 4) Computer und Algorithmen, die speziell für den Betrieb in kalten Klimazonen gelten.

Wir haben ein paar tolle Ressourcen gefunden, die uns bei unserem Entscheidungsprozess helfen:

1) Carbon-Schalter überprüfte Kaltklima-Wärmepumpen und notierten, wie viel Wärme sie in kalten Klimazonen produzieren. (Mitsubishi führt die Rangliste an.)

2) Die Kaltklima-Wärmepumpenklassifizierung von ENERGY STAR erklärt, welche Wärmepumpen für kühle Orte zertifiziert sind. Auf seiner Website unter beiden kanallos oder geleitet Optionen können Sie ein Kästchen für „kaltes Klima“ (blaues unten) aktivieren, um nach Wärmepumpen mit dieser Bewertung zu filtern.

Die Website von ENERGY STAR zeigt Zahlen wie HSPF2 (rotes Feld unten), das misst, wie effizient eine Wärmepumpe einen Raum heizt (ein Wert von 8,5 ist gut; über 10 ist ausgezeichnet; und einige am besten bewertete Modelle haben Werte über 15). Die Website zeigt auch, wie viel Wärme eine Wärmepumpe erzeugt 5 Grad Fahrenheit (oranges Feld), was Sie mit der Wärmeentwicklung bei 47 Grad (grünes Feld) vergleichen können.

3) Jetzt elektrisieren Checkliste mit Dingen, die Sie einem Wärmepumpenbauer fragen sollten hilft sicherzustellen, dass Sie die richtige Wärmepumpe für Ihr Zuhause erhalten. (Vollständige Offenlegung: Joe ist ein aktiver Jetzt elektrisieren Freiwilliger.)

Die Gebote liegen vor

Wir erhielten Angebote und Empfehlungen von vier Auftragnehmern und waren erfreut und etwas überrascht, dass die Kaltklima-Wärmepumpe (ein Daikin Fit), die auch für die Klimaanlage sorgt, mit etwa 12.000 US-Dollar die günstigste Option war. Der effiziente Gasofen mit Klimaanlage war mit 16.000 US-Dollar deutlich teurer.

Typischerweise Wärmepumpen für kaltes Klima Kosten 20-30% mehr als Standard-Wärmepumpen aufgrund der zusätzlichen Funktionen, die dafür sorgen, dass sie auch bei kalten Temperaturen gut funktionieren. Es gibt viele Kaltklima-Wärmepumpen, die auch bei noch kälteren Temperaturen funktionieren, aber wir haben uns für diejenige mit den niedrigsten Vorlaufkosten entschieden.

Die Tatsache, dass der Daikin Fit auf Platz 3 steht Carbon-Schalter Die obige Bewertung hat uns bei der Auswahl zuversichtlich gemacht.

Installation einer Kaltklima-Wärmepumpe

Ende Oktober 2021 entfernte unser ausgewählter Auftragnehmer den alten Gasofen und die Klimaanlage, verschlossen die Gasleitung und installierte eine neue Wärmepumpe für das ganze Haus. Aufgrund der Anordnung und der vorhandenen Kanäle haben wir uns für ein Kanalsystem entschieden. Das neue Wärmepumpensystem ähnelt stark dem alten Gas + AC, mit einem Innengerät (Luftaufbereiter) im Keller und einem Außengerät, das dem alten AC ähnelt.

Wir haben es installiert Sicherung des elektrischen Widerstands (manchmal auch „Streifenheizung“ genannt) zur Ergänzung der Wärmepumpe an den kältesten Tagen. Die Verwendung eines elektrischen Widerstands ist ineffizienter und teurer, aber unser Installateur hat uns versichert, dass die Wärmepumpe bis zu einer Temperatur von 5 Grad Fahrenheit mit voller Leistung arbeitet und über intelligente Algorithmen verfügt, die kleine elektrische Widerstandsheizimpulse hinzufügen, wenn die Temperatur darunter fällt.

Bei unserer Installation folgten wir einigen Best Practices für Kaltklima-Wärmepumpen, darunter: 1) Anheben des Außengeräts vom Boden, damit es nicht im Eis oder Schnee steht (Schneeleitbleche kann helfen, wenn es auf dem Boden stehen muss); und 2) Durchführung einer Heiz-/Kühllastberechnung, um eine Überdimensionierung der Wärmepumpe zu vermeiden. Es ist leicht anzunehmen, dass größer auch besser ist, aber es ist wichtig, die Wärmepumpe auf Ihr Zuhause abzustimmen, da sich ein übergroßes Gerät häufig aus- und wieder einschaltet, was zu einer schlechteren Effizienz und einer kürzeren Lebensdauer führt als eine richtig dimensionierte Wärmepumpe, die kontinuierlich läuft.

Betriebskosten und Komfort

Nach der Installation warteten wir darauf, dass die Rechnungen und Airbnb-Bewertungen eintrafen. Würde die Wärmepumpe viel elektrischen Widerstand verbrauchen und die Betriebskosten erhöhen? Würden unsere Gäste einen Unterschied bemerken? Das Cleveland-Duplex stellt ein perfektes Fallbeispiel dar, wobei eine Seite mit Wärmepumpen betrieben wird und die andere noch mit Gas betrieben wird. Wir freuen uns, Ihnen mitteilen zu können, dass unsere Stromrechnungen nach der Hinzufügung von Wärmepumpen nahezu gleich geblieben sind. Bemerkenswerterweise lagen die Gesamtenergiekosten für jede Seite des Duplex nach dem ersten Jahr innerhalb von 10 US-Dollar voneinander. Und wir hatten kein einziges „Mir ist kalt!“ Beschwerde von Gästen in den zwei Jahren seit der Installation.

Wir hoffen, dass unsere Erfahrung Sie davon überzeugt, dass es auch dann eine Wärmepumpe für Sie gibt, wenn Sie an einem Ort leben, an dem die Temperaturen regelmäßig unter Null fallen. Ein Wärmepumpensystem funktioniert in einem Bundesstaat des Mittleren Westens hervorragend und kostet weder in der Anschaffung noch im Betrieb mehr als ein Gasofen. Wir sind stolz darauf, uns Millionen von Hausbesitzern anzuschließen – von Maine über Norwegen bis Japan und jetzt Cleveland –, die fossile Brennstoffe durch saubere Heizgeräte ersetzen, die ihre Häuser auch in den eisigsten Klimazonen warm halten.

Für einen tieferen Einblick in Kaltklima-Wärmepumpen schauen Sie sich a an Webinar Das haben wir bereits im Dezember 2022 mit Daikin, Mitsubishi und Efficiency Maine gemacht.

Dieser Artikel ist Teil einer Serie namens Dekarbonisieren Sie Ihr Leben. Mit bescheidenen Schritten und angemessenen Kosten hat unsere Familie die Emissionen drastisch reduziert und beschlagnahmt den Rest durch ein kleines Wiederaufforstungsprojekt. Unser Leben ist dadurch besser. Wenn wir es können, können Sie es auch.