Perkenalan
Jika Anda sedang mencari opsi untuk memanaskan dan mendinginkan rumah atau mengurangi tagihan energi, Anda mungkin ingin mempertimbangkan sistem pompa panas. Pompa panas adalah teknologi yang terbukti dan andal di Kanada, yang mampu memberikan kontrol kenyamanan sepanjang tahun untuk rumah Anda dengan memasok panas di musim dingin, mendinginkan di musim panas, dan dalam beberapa kasus, memanaskan air panas untuk rumah Anda.
Pompa panas dapat menjadi pilihan yang sangat baik dalam berbagai aplikasi, baik untuk rumah baru maupun retrofit sistem pemanas dan pendingin yang ada. Alat ini juga merupakan pilihan saat mengganti sistem pendingin udara yang ada, karena biaya tambahan untuk beralih dari sistem pendingin saja ke pompa panas seringkali cukup rendah. Mengingat banyaknya jenis dan pilihan sistem yang berbeda, seringkali sulit untuk menentukan apakah pompa panas adalah pilihan yang tepat untuk rumah Anda.
Jika Anda mempertimbangkan pompa kalor, Anda mungkin memiliki sejumlah pertanyaan, termasuk:
- Jenis pompa panas apa yang tersedia?
- Berapa banyak kebutuhan pemanasan dan pendinginan tahunan saya yang dapat disediakan oleh pompa panas?
- Berapa ukuran pompa kalor yang saya perlukan untuk rumah dan aplikasi saya?
- Berapa biaya pompa panas dibandingkan dengan sistem lain, dan seberapa banyak saya dapat menghemat tagihan energi saya?
- Apakah saya perlu melakukan modifikasi tambahan pada rumah saya?
- Berapa banyak layanan yang dibutuhkan sistem?
Buklet ini memberikan fakta penting tentang pompa kalor untuk membantu Anda mendapatkan lebih banyak informasi, mendukung Anda membuat pilihan yang tepat untuk rumah Anda. Dengan menggunakan pertanyaan-pertanyaan ini sebagai panduan, buklet ini menjelaskan jenis pompa kalor yang paling umum, dan membahas faktor-faktor yang terlibat dalam pemilihan, pemasangan, pengoperasian, dan pemeliharaan pompa kalor.
Audiens yang dituju
Buklet ini ditujukan bagi pemilik rumah yang mencari informasi latar belakang tentang teknologi pompa panas untuk mendukung pengambilan keputusan yang tepat mengenai pemilihan dan integrasi sistem, pengoperasian dan pemeliharaan. Informasi yang diberikan di sini bersifat umum, dan rincian spesifiknya mungkin berbeda-beda tergantung pada instalasi dan tipe sistem Anda. Buku ini tidak boleh menggantikan pekerjaan dengan kontraktor atau penasihat energi, yang akan memastikan bahwa instalasi Anda memenuhi kebutuhan dan tujuan yang Anda inginkan.
Catatan tentang Manajemen Energi di Rumah
Pompa kalor adalah sistem pemanas dan pendingin yang sangat efisien dan dapat mengurangi biaya energi Anda secara signifikan. Dalam memikirkan rumah sebagai suatu sistem, disarankan agar kehilangan panas dari rumah Anda diminimalkan dari area seperti kebocoran udara (melalui celah, lubang), dinding, langit-langit, jendela dan pintu yang insulasinya buruk.
Mengatasi masalah ini terlebih dahulu memungkinkan Anda menggunakan ukuran pompa kalor yang lebih kecil, sehingga mengurangi biaya peralatan pompa kalor dan memungkinkan sistem Anda beroperasi lebih efisien.
Sejumlah publikasi yang menjelaskan cara melakukan hal ini tersedia dari Natural Resources Canada.
Apa Itu Pompa Panas, dan Bagaimana Cara Kerjanya?
Pompa panas adalah teknologi yang telah terbukti dan telah digunakan selama beberapa dekade, baik di Kanada maupun secara global, untuk menyediakan pemanasan, pendinginan, dan dalam beberapa kasus, air panas ke gedung secara efisien. Faktanya, kemungkinan besar Anda berinteraksi dengan teknologi pompa panas setiap hari: lemari es dan AC beroperasi menggunakan prinsip dan teknologi yang sama. Bagian ini menyajikan dasar-dasar cara kerja pompa kalor, dan memperkenalkan berbagai jenis sistem.
Konsep Dasar Pompa Panas
Pompa kalor adalah perangkat yang digerakkan secara listrik yang mengekstraksi panas dari tempat bersuhu rendah (sumber), dan mengirimkannya ke tempat bersuhu lebih tinggi (sink).
Untuk memahami proses ini, pikirkan tentang bersepeda melintasi bukit: Tidak diperlukan usaha untuk berpindah dari puncak bukit ke bawah, karena sepeda dan pengendaranya akan berpindah secara alami dari tempat yang tinggi ke tempat yang lebih rendah. Namun, mendaki bukit membutuhkan lebih banyak usaha karena sepeda bergerak melawan arah gerak alami.
Dengan cara serupa, panas secara alami mengalir dari tempat yang bersuhu lebih tinggi ke lokasi yang bersuhu lebih rendah (misalnya, pada musim dingin, panas dari dalam bangunan hilang ke luar). Pompa kalor menggunakan energi listrik tambahan untuk melawan aliran panas alami, dan memompa energi yang tersedia di tempat yang lebih dingin ke tempat yang lebih hangat.
Jadi bagaimana pompa panas memanaskan atau mendinginkan rumah Anda? Ketika energi diambil dari suatu sumber, suhu sumber tersebut berkurang. Jika rumah digunakan sebagai sumbernya, energi panas akan dihilangkan, sehingga mendinginkan ruangan tersebut. Beginilah cara pompa kalor beroperasi dalam mode pendinginan, dan prinsip yang sama digunakan pada AC dan lemari es. Demikian pula, ketika energi ditambahkan ke wastafel, suhunya meningkat. Jika rumah digunakan sebagai wastafel, energi panas akan ditambahkan sehingga memanaskan ruangan. Pompa panas sepenuhnya dapat dibalik, artinya dapat memanaskan dan mendinginkan rumah Anda, memberikan kenyamanan sepanjang tahun.
Sumber dan Pembuangan untuk Pompa Panas
Memilih sumber dan pembuangan untuk sistem pompa panas Anda sangat menentukan kinerja, biaya modal, dan biaya pengoperasian sistem Anda. Bagian ini memberikan gambaran singkat tentang sumber dan penyerap umum untuk aplikasi perumahan di Kanada.
Sumber: Dua sumber energi panas yang paling umum digunakan untuk memanaskan rumah dengan pompa panas di Kanada:
- Sumber Udara: Pompa panas menarik panas dari udara luar selama musim pemanasan dan menolak panas di luar selama musim dingin musim panas.
- Mungkin mengejutkan untuk mengetahui bahwa meskipun suhu di luar ruangan dingin, masih banyak energi yang dapat diekstraksi dan dikirim ke gedung. Misalnya, kandungan panas udara pada suhu -18°C setara dengan 85% panas yang terkandung pada suhu 21°C. Hal ini memungkinkan pompa panas memberikan banyak pemanasan, bahkan selama cuaca dingin.
- Sistem sumber udara adalah yang paling umum di pasar Kanada, dengan lebih dari 700.000 unit terpasang di seluruh Kanada.
- Jenis sistem ini dibahas lebih rinci di bagian Pompa Panas Sumber Udara.
- Sumber Tanah: Pompa panas sumber tanah menggunakan tanah, air tanah, atau keduanya sebagai sumber panas di musim dingin, dan sebagai reservoir untuk menolak panas yang dikeluarkan dari rumah di musim panas.
- Pompa panas ini lebih jarang digunakan dibandingkan unit sumber udara, namun penggunaannya lebih luas di seluruh provinsi di Kanada. Keuntungan utamanya adalah tidak mengalami fluktuasi suhu ekstrem, menggunakan tanah sebagai sumber suhu konstan, sehingga menghasilkan jenis sistem pompa kalor yang paling hemat energi.
- Jenis sistem ini dibahas lebih rinci di bagian Pompa Panas Sumber Tanah.
Tenggelam: Dua wastafel untuk energi panas paling sering digunakan untuk memanaskan rumah dengan pompa panas di Kanada:
- Udara dalam ruangan dipanaskan oleh pompa panas. Hal ini dapat dilakukan melalui: Air di dalam gedung dipanaskan. Air ini kemudian dapat digunakan untuk melayani sistem terminal seperti radiator, lantai berseri, atau unit koil kipas melalui sistem hidronik.
- Sistem saluran terpusat atau
- Unit dalam ruangan tanpa saluran, seperti unit yang dipasang di dinding.
Pengantar Efisiensi Pompa Panas
Tungku dan ketel uap menyediakan pemanas ruangan dengan menambahkan panas ke udara melalui pembakaran bahan bakar seperti gas alam atau minyak pemanas. Meskipun efisiensi terus meningkat, namun efisiensinya masih di bawah 100%, yang berarti tidak semua energi yang tersedia dari pembakaran digunakan untuk memanaskan udara.
Pompa panas beroperasi dengan prinsip yang berbeda. Masukan listrik ke pompa kalor digunakan untuk mentransfer energi panas antara dua lokasi. Hal ini memungkinkan pompa kalor beroperasi lebih efisien, dengan efisiensi tipikal lebih tinggi
100%, yaitu lebih banyak energi panas yang dihasilkan dibandingkan jumlah energi listrik yang digunakan untuk memompanya.
Penting untuk dicatat bahwa efisiensi pompa kalor sangat bergantung pada suhu sumber dan pembuangan. Sama seperti bukit yang lebih curam yang memerlukan lebih banyak upaya untuk mendaki dengan sepeda, perbedaan suhu yang lebih besar antara sumber dan pembuangan pompa panas mengharuskannya bekerja lebih keras, dan dapat mengurangi efisiensi. Menentukan ukuran pompa kalor yang tepat untuk memaksimalkan efisiensi musiman sangatlah penting. Aspek-aspek ini dibahas lebih rinci pada bagian Pompa Panas Sumber Udara dan Pompa Panas Sumber Tanah.
Terminologi Efisiensi
Berbagai metrik efisiensi digunakan dalam katalog pabrikan, yang dapat membuat pemahaman kinerja sistem agak membingungkan bagi pembeli pertama kali. Berikut adalah rincian beberapa istilah efisiensi yang umum digunakan:
Metrik Keadaan Mapan: Langkah-langkah ini menggambarkan efisiensi pompa panas dalam 'keadaan tetap', yaitu tanpa fluktuasi musim dan suhu di kehidupan nyata. Oleh karena itu, nilainya dapat berubah secara signifikan seiring dengan perubahan suhu sumber dan wastafel, serta parameter operasional lainnya. Metrik keadaan stabil meliputi:
Koefisien Kinerja (COP): COP adalah rasio antara laju perpindahan energi panas pompa kalor (dalam kW), dan jumlah daya listrik yang diperlukan untuk melakukan pemompaan (dalam kW). Misalnya, jika pompa kalor menggunakan 1kW energi listrik untuk memindahkan 3 kW panas, COPnya adalah 3.
Rasio Efisiensi Energi (EER): EER mirip dengan COP, dan menggambarkan efisiensi pendinginan kondisi tunak dari pompa panas. Hal ini ditentukan dengan membagi kapasitas pendinginan pompa kalor dalam Btu/jam dengan masukan energi listrik dalam Watt (W) pada suhu tertentu. EER sangat terkait dengan deskripsi efisiensi pendinginan kondisi tunak, tidak seperti COP yang dapat digunakan untuk menyatakan efisiensi pompa panas dalam pemanasan dan pendinginan.
Metrik Kinerja Musiman: Langkah-langkah ini dirancang untuk memberikan perkiraan kinerja yang lebih baik selama musim pemanasan atau pendinginan, dengan memasukkan variasi suhu “kehidupan nyata” sepanjang musim.
Metrik musiman meliputi:
- Faktor Kinerja Musiman Pemanasan (HSPF): HSPF adalah rasio berapa banyak energi yang disalurkan pompa panas ke gedung selama musim pemanasan penuh (dalam Btu), dengan total energi (dalam Watthours) yang digunakan selama periode yang sama.
Karakteristik data cuaca dari kondisi iklim jangka panjang digunakan untuk mewakili musim pemanasan dalam menghitung HSPF. Namun, perhitungan ini biasanya terbatas pada satu wilayah saja, dan mungkin tidak sepenuhnya mewakili kinerja di seluruh Kanada. Beberapa produsen dapat menyediakan HSPF untuk wilayah iklim lain berdasarkan permintaan; namun biasanya HSPF dilaporkan untuk Wilayah 4, mewakili iklim yang mirip dengan Amerika Serikat Bagian Barat Tengah. Wilayah 5 mencakup sebagian besar separuh bagian selatan provinsi di Kanada, mulai dari pedalaman SM hingga New Brunswick. Catatan Kaki1.
- Rasio Efisiensi Energi Musiman (SIER): SIER mengukur efisiensi pendinginan pompa panas selama seluruh musim pendinginan. Hal ini ditentukan dengan membagi total pendinginan yang disediakan selama musim pendinginan (dalam Btu) dengan total energi yang digunakan oleh pompa kalor selama waktu tersebut (dalam Watt-jam). SIER didasarkan pada iklim dengan suhu musim panas rata-rata 28°C.
Terminologi Penting untuk Sistem Pompa Panas
Berikut adalah beberapa istilah umum yang mungkin Anda temui saat menyelidiki pompa panas.
Komponen Sistem Pompa Panas
Refrigeran adalah fluida yang bersirkulasi melalui pompa kalor, secara bergantian menyerap, mengangkut dan melepaskan panas. Tergantung pada lokasinya, fluida dapat berbentuk cair, gas, atau campuran gas/uap
Katup pembalik mengontrol arah aliran zat pendingin di pompa kalor dan mengubah pompa kalor dari mode pemanasan ke mode pendinginan atau sebaliknya.
Kumparan adalah suatu putaran, atau putaran, pipa tempat terjadinya perpindahan panas antara sumber/sink dan zat pendingin. Tabung mungkin memiliki sirip untuk meningkatkan luas permukaan yang tersedia untuk pertukaran panas.
Evaporator adalah kumparan di mana zat pendingin menyerap panas dari lingkungannya dan mendidih menjadi uap bersuhu rendah. Saat zat pendingin berpindah dari katup pembalik ke kompresor, akumulator mengumpulkan kelebihan cairan yang tidak menguap menjadi gas. Namun tidak semua pompa kalor memiliki akumulator.
Kompresor menekan molekul-molekul gas refrigeran sehingga meningkatkan suhu refrigeran. Perangkat ini membantu mentransfer energi panas antara sumber dan wastafel.
Kondensor adalah kumparan tempat zat pendingin melepaskan panas ke lingkungannya dan menjadi cair.
Perangkat ekspansi menurunkan tekanan yang diciptakan oleh kompresor. Hal ini menyebabkan suhu turun, dan zat pendingin menjadi campuran uap/cair bersuhu rendah.
Unit luar ruangan adalah tempat panas dipindahkan ke/dari udara luar ruangan melalui pompa panas sumber udara. Unit ini umumnya berisi koil penukar panas, kompresor, dan katup ekspansi. Tampilannya dan pengoperasiannya sama seperti bagian luar AC.
Kumparan dalam ruangan adalah tempat panas dipindahkan ke/dari udara dalam ruangan pada jenis pompa panas sumber udara tertentu. Umumnya, unit dalam ruangan berisi koil penukar panas, dan mungkin juga dilengkapi kipas tambahan untuk mensirkulasikan udara panas atau dingin ke ruangan yang ditempati.
Sidang pleno, yang hanya terlihat pada instalasi saluran, merupakan bagian dari jaringan distribusi udara. Pleno adalah kompartemen udara yang merupakan bagian dari sistem untuk mendistribusikan udara panas atau dingin ke seluruh rumah. Biasanya merupakan kompartemen besar tepat di atas atau di sekitar penukar panas.
Ketentuan Lainnya
Satuan pengukuran kapasitas, atau penggunaan daya:
- Btu/jam, atau satuan termal British per jam, adalah satuan yang digunakan untuk mengukur keluaran panas dari sistem pemanas. Satu Btu adalah jumlah energi panas yang dilepaskan oleh lilin ulang tahun pada umumnya. Jika energi panas ini dilepaskan selama satu jam, maka energi tersebut setara dengan satu Btu/jam.
- Satu kW, atau kilowatt, sama dengan 1000 watt. Ini adalah jumlah daya yang dibutuhkan oleh sepuluh bola lampu 100 watt.
- Satu ton adalah ukuran kapasitas pompa panas. Ini setara dengan 3,5 kW atau 12.000 Btu/jam.
Pompa Panas Sumber Udara
Pompa kalor sumber udara menggunakan udara luar ruangan sebagai sumber energi panas dalam mode pemanasan, dan sebagai penyerap untuk membuang energi saat dalam mode pendinginan. Jenis sistem ini secara umum dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori:
Pompa Panas Udara-Udara. Unit-unit ini memanaskan atau mendinginkan udara di dalam rumah Anda, dan mewakili sebagian besar integrasi pompa panas sumber udara di Kanada. Mereka dapat diklasifikasikan lebih lanjut menurut jenis instalasinya:
- Menyalurkan: Kumparan dalam ruangan dari pompa panas terletak di dalam saluran. Udara dipanaskan atau didinginkan dengan melewati kumparan, sebelum didistribusikan melalui saluran ke berbagai lokasi di rumah.
- Tanpa saluran: Kumparan dalam ruangan dari pompa kalor terletak di unit dalam ruangan. Unit dalam ruangan ini umumnya terletak di lantai atau dinding suatu ruangan yang ditempati, dan memanaskan atau mendinginkan udara di ruangan tersebut secara langsung. Di antara unit-unit ini, Anda mungkin melihat istilah mini dan multi-split:
- Mini-Split: Satu unit dalam ruangan terletak di dalam rumah, dilayani oleh satu unit luar ruangan.
- Multi-Split: Beberapa unit dalam ruangan terletak di dalam rumah, dan dilayani oleh satu unit luar ruangan.
Sistem udara-udara lebih efisien ketika perbedaan suhu antara di dalam dan di luar lebih kecil. Oleh karena itu, pompa kalor udara-udara umumnya mencoba mengoptimalkan efisiensinya dengan menyediakan volume udara hangat yang lebih tinggi, dan memanaskan udara tersebut ke suhu yang lebih rendah (biasanya antara 25 dan 45°C). Hal ini berbeda dengan sistem tungku, yang menghasilkan volume udara yang lebih kecil, namun memanaskan udara tersebut ke suhu yang lebih tinggi (antara 55°C dan 60°C). Jika Anda beralih ke pompa kalor dari tungku, Anda mungkin memperhatikan hal ini saat mulai menggunakan pompa kalor baru.
Pompa Panas Air-Air: Kurang umum di Kanada, pompa panas air-udara memanaskan atau mendinginkan air, dan digunakan di rumah-rumah dengan sistem distribusi hidronik (berbasis air) seperti radiator suhu rendah, lantai bercahaya, atau unit koil kipas. Dalam mode pemanasan, pompa kalor menyediakan energi panas ke sistem hidronik. Proses ini dibalik dalam mode pendinginan, dan energi panas diekstraksi dari sistem hidronik dan dibuang ke udara luar.
Temperatur pengoperasian dalam sistem hidronik sangat penting ketika mengevaluasi pompa kalor udara-air. Pompa kalor udara-air beroperasi lebih efisien ketika memanaskan air ke suhu yang lebih rendah, yaitu di bawah 45 hingga 50°C, dan karena itu lebih cocok untuk sistem lantai bercahaya atau koil kipas. Kehati-hatian harus diberikan jika mempertimbangkan penggunaannya dengan radiator suhu tinggi yang memerlukan suhu air di atas 60°C, karena suhu ini umumnya melebihi batas sebagian besar pompa panas perumahan.
Manfaat Utama Pompa Panas Sumber Udara
Memasang pompa panas sumber udara dapat memberi Anda sejumlah manfaat. Bagian ini membahas bagaimana pompa panas sumber udara dapat bermanfaat bagi jejak energi rumah tangga Anda.
Efisiensi
Manfaat utama menggunakan pompa kalor sumber udara adalah efisiensi tinggi yang dapat dihasilkannya dalam pemanasan dibandingkan dengan sistem umum seperti tungku, ketel uap, dan alas tiang listrik. Pada suhu 8°C, koefisien kinerja (COP) pompa kalor sumber udara biasanya berkisar antara 2,0 dan 5,4. Artinya, untuk unit dengan COP 5, 5 kilowatt jam (kWh) panas ditransfer untuk setiap kWh listrik yang disuplai ke pompa kalor. Ketika suhu udara luar ruangan turun, COP menjadi lebih rendah, karena pompa panas harus bekerja pada perbedaan suhu yang lebih besar antara ruang dalam dan luar ruangan. Pada –8°C, COP dapat berkisar antara 1,1 hingga 3,7.
Secara musiman, faktor kinerja musiman pemanasan (HSPF) dari unit yang tersedia di pasar dapat bervariasi dari 7,1 hingga 13,2 (Wilayah V). Penting untuk dicatat bahwa perkiraan HSPF ini ditujukan untuk wilayah dengan iklim yang mirip dengan Ottawa. Penghematan sebenarnya sangat bergantung pada lokasi instalasi pompa panas Anda.
Penghematan Energi
Efisiensi pompa panas yang lebih tinggi dapat menghasilkan pengurangan penggunaan energi yang signifikan. Penghematan sebenarnya di rumah Anda akan bergantung pada sejumlah faktor, termasuk iklim setempat, efisiensi sistem Anda saat ini, ukuran dan jenis pompa panas, dan strategi pengendalian. Banyak kalkulator online tersedia untuk memberikan perkiraan cepat mengenai berapa banyak penghematan energi yang dapat Anda harapkan untuk aplikasi khusus Anda. Alat ASHP-Eval NRCan tersedia secara gratis dan dapat digunakan oleh pemasang dan perancang mekanis untuk membantu memberi saran mengenai situasi Anda.
Bagaimana Cara Kerja Pompa Panas Sumber Udara?
Salinan
Pompa kalor sumber udara mempunyai tiga siklus:
- Siklus Pemanasan: Memberikan energi panas pada bangunan
- Siklus Pendinginan: Menghilangkan energi panas dari bangunan
- Siklus Pencairan Es: Menghilangkan embun beku
- penumpukan pada kumparan luar ruangan
Siklus Pemanasan
Komentar:
Beberapa artikel diambil dari Internet. Jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya. Jika Anda tertarik dengan produk pompa panas, jangan ragu untuk menghubungi perusahaan pompa panas OSB, kami adalah pilihan terbaik Anda.
Waktu posting: 01-November-2022