Pemanasan dan Pendinginan Dengan Pompa Panas-Bagian 2

Selama siklus pemanasan, panas diambil dari udara luar dan “dipompa” ke dalam ruangan.

• Pertama, zat pendingin cair melewati alat ekspansi, berubah menjadi campuran cairan/uap bertekanan rendah. Kemudian menuju ke koil luar, yang bertindak sebagai koil evaporator. Refrigeran cair menyerap panas dari udara luar dan mendidih, menjadi uap bersuhu rendah.
• Uap ini melewati katup pembalik menuju akumulator, yang mengumpulkan sisa cairan sebelum uap tersebut memasuki kompresor. Uap tersebut kemudian dikompresi, mengurangi volumenya dan menyebabkannya memanas.
• Terakhir, katup pembalik mengirimkan gas yang sekarang panas ke kumparan dalam ruangan, yaitu kondensor. Panas dari gas panas dipindahkan ke udara dalam ruangan, menyebabkan zat pendingin mengembun menjadi cairan. Cairan ini kembali ke perangkat ekspansi dan siklus berulang. Kumparan dalam ruangan terletak di saluran kerja, dekat dengan tungku.

Kemampuan pompa kalor untuk memindahkan panas dari udara luar ke dalam rumah bergantung pada suhu luar ruangan. Saat suhu turun, kemampuan pompa kalor untuk menyerap panas juga menurun. Bagi banyak instalasi pompa kalor sumber udara, ini berarti terdapat suhu (disebut titik keseimbangan termal) ketika kapasitas pemanasan pompa kalor sama dengan kehilangan panas rumah. Di bawah suhu lingkungan luar ruangan ini, pompa panas hanya dapat menyuplai sebagian panas yang diperlukan untuk menjaga kenyamanan ruang tamu, dan diperlukan panas tambahan.

Penting untuk dicatat bahwa sebagian besar pompa kalor sumber udara memiliki suhu pengoperasian minimum, di bawah suhu tersebut pompa tersebut tidak dapat beroperasi. Untuk model yang lebih baru, suhunya bisa berkisar antara -15°C hingga -25°C. Di bawah suhu ini, sistem tambahan harus digunakan untuk menyediakan pemanas pada bangunan.

Siklus Pendinginan

Siklus yang dijelaskan di atas dibalik untuk mendinginkan rumah selama musim panas. Unit ini mengeluarkan panas dari udara dalam ruangan dan membuangnya ke luar.

• Seperti pada siklus pemanasan, zat pendingin cair melewati alat ekspansi, berubah menjadi campuran cairan/uap bertekanan rendah. Kemudian menuju ke kumparan dalam ruangan, yang bertindak sebagai evaporator. Refrigeran cair menyerap panas dari udara dalam ruangan dan mendidih, menjadi uap bersuhu rendah.
• Uap ini melewati katup pembalik ke akumulator, yang mengumpulkan sisa cairan, dan kemudian ke kompresor. Uap tersebut kemudian dikompresi, mengurangi volumenya dan menyebabkannya memanas.
• Terakhir, gas yang kini panas melewati katup pembalik menuju koil luar yang berfungsi sebagai kondensor. Panas dari gas panas dipindahkan ke udara luar, menyebabkan zat pendingin mengembun menjadi cairan. Cairan ini kembali ke alat pemuai, dan siklusnya berulang.

Selama siklus pendinginan, pompa panas juga menghilangkan kelembapan udara dalam ruangan. Uap air di udara yang melewati koil dalam ruangan mengembun di permukaan koil dan dikumpulkan dalam wadah di bagian bawah koil. Saluran pembuangan kondensat menghubungkan panci ini ke saluran pembuangan rumah.

Siklus Pencairan Es

Jika suhu luar ruangan turun mendekati atau di bawah titik beku saat pompa kalor beroperasi dalam mode pemanasan, uap air di udara yang melewati kumparan luar akan mengembun dan membeku di dalamnya. Jumlah penumpukan embun beku bergantung pada suhu luar ruangan dan jumlah kelembapan di udara.

Penumpukan embun beku ini menurunkan efisiensi kumparan dengan mengurangi kemampuannya mentransfer panas ke zat pendingin. Pada titik tertentu, embun beku harus dihilangkan. Untuk melakukan ini, pompa panas beralih ke mode pencairan es. Pendekatan yang paling umum adalah:

• Pertama, katup pembalik mengalihkan perangkat ke mode pendinginan. Ini mengirimkan gas panas ke kumparan luar untuk mencairkan embun beku. Pada saat yang sama, kipas luar ruangan, yang biasanya meniupkan udara dingin ke atas kumparan, dimatikan untuk mengurangi jumlah panas yang diperlukan untuk mencairkan embun beku.
• Saat hal ini terjadi, pompa kalor mendinginkan udara di saluran. Sistem pemanas biasanya menghangatkan udara ini saat didistribusikan ke seluruh rumah.

Salah satu dari dua metode digunakan untuk menentukan kapan unit masuk ke mode pencairan es:

• Kontrol permintaan embun beku memantau aliran udara, tekanan zat pendingin, suhu udara atau koil, dan perbedaan tekanan di seluruh koil luar ruangan untuk mendeteksi akumulasi embun beku.
• Pencairan es waktu-suhu dimulai dan diakhiri dengan pengatur waktu interval yang telah ditentukan sebelumnya atau sensor suhu yang terletak di koil luar. Siklus ini dapat dimulai setiap 30, 60 atau 90 menit, tergantung pada iklim dan desain sistem.

Siklus pencairan es yang tidak perlu mengurangi kinerja musiman pompa panas. Hasilnya, metode demand-frost secara umum lebih efisien karena memulai siklus defrost hanya ketika diperlukan.

Sumber Panas Tambahan

Karena pompa kalor sumber udara memiliki suhu pengoperasian minimum di luar ruangan (antara -15°C hingga -25°C) dan kapasitas pemanasan yang berkurang pada suhu yang sangat dingin, penting untuk mempertimbangkan sumber pemanas tambahan untuk pengoperasian pompa kalor sumber udara. Pemanasan tambahan mungkin juga diperlukan saat pompa panas mencairkan es. Tersedia berbagai pilihan:

• Semua Listrik: Dalam konfigurasi ini, pengoperasian pompa panas dilengkapi dengan elemen hambatan listrik yang terletak di saluran kerja atau dengan alas tiang listrik. Elemen resistensi ini kurang efisien dibandingkan pompa panas, namun kemampuannya untuk menghasilkan pemanasan tidak bergantung pada suhu luar ruangan.
• Sistem Hibrida: Dalam sistem hibrid, pompa kalor sumber udara menggunakan sistem tambahan seperti tungku atau ketel uap. Opsi ini dapat digunakan pada instalasi baru, dan juga merupakan opsi yang baik bila pompa kalor ditambahkan ke sistem yang sudah ada, misalnya, bila pompa kalor dipasang sebagai pengganti AC sentral.

Lihat bagian terakhir buklet ini, Peralatan Terkait, untuk informasi lebih lanjut tentang sistem yang menggunakan sumber pemanas tambahan. Di sana, Anda dapat menemukan diskusi tentang opsi bagaimana memprogram sistem Anda untuk melakukan transisi antara penggunaan pompa panas dan penggunaan sumber panas tambahan.

Pertimbangan Efisiensi Energi

Untuk mendukung pemahaman bagian ini, lihat bagian sebelumnya yang berjudul Pengantar Efisiensi Pompa Panas untuk penjelasan tentang apa yang diwakili oleh HSPF dan SIER.

Di Kanada, peraturan efisiensi energi menetapkan efisiensi musiman minimum dalam pemanasan dan pendinginan yang harus dicapai agar produk dapat dijual di pasar Kanada. Selain peraturan ini, provinsi atau wilayah Anda mungkin memiliki persyaratan yang lebih ketat.

Kinerja minimum untuk Kanada secara keseluruhan, dan kisaran umum untuk produk yang tersedia di pasar, dirangkum di bawah ini untuk pemanasan dan pendinginan. Penting juga untuk memeriksa apakah ada peraturan tambahan yang berlaku di wilayah Anda sebelum memilih sistem Anda.

Performa Musiman yang Mendinginkan, SIER:

• PELIHAT Minimum (Kanada): 14
• Rentang, LIHAT di Pasar Produk yang Tersedia: 14 hingga 42

Kinerja Musiman Pemanasan, HSPF

• HSPF Minimum (Kanada): 7.1 (untuk Wilayah V)
• Kisaran, HSPF di Pasar Produk yang Tersedia: 7.1 hingga 13.2 (untuk Wilayah V)

Catatan: Faktor HSPF disediakan untuk Zona Iklim V AHRI, yang memiliki iklim serupa dengan Ottawa. Efisiensi musiman yang sebenarnya dapat bervariasi tergantung wilayah Anda. Standar kinerja baru yang bertujuan untuk mewakili kinerja sistem ini di wilayah Kanada dengan lebih baik saat ini sedang dikembangkan.

Nilai SEER atau HSPF sebenarnya bergantung pada berbagai faktor terutama yang terkait dengan desain pompa kalor. Kinerja saat ini telah berkembang secara signifikan selama 15 tahun terakhir, didorong oleh perkembangan baru dalam teknologi kompresor, desain penukar panas, serta peningkatan aliran dan kontrol zat pendingin.

Pompa Panas Kecepatan Tunggal dan Kecepatan Variabel

Yang paling penting ketika mempertimbangkan efisiensi adalah peran desain kompresor baru dalam meningkatkan kinerja musiman. Biasanya, unit yang beroperasi pada SEER dan HSPF minimum yang ditentukan dicirikan oleh pompa panas kecepatan tunggal. Kini tersedia pompa panas sumber udara berkecepatan variabel yang dirancang untuk memvariasikan kapasitas sistem agar lebih sesuai dengan kebutuhan pemanasan/pendinginan rumah pada saat tertentu. Hal ini membantu menjaga efisiensi puncak setiap saat, termasuk selama kondisi lebih ringan ketika permintaan pada sistem lebih rendah.

Baru-baru ini, pompa panas sumber udara yang lebih mampu beradaptasi untuk beroperasi di iklim Kanada yang dingin telah diperkenalkan ke pasar. Sistem ini, sering disebut pompa panas iklim dingin, menggabungkan kompresor berkapasitas variabel dengan desain dan kontrol penukar panas yang lebih baik untuk memaksimalkan kapasitas pemanasan pada suhu udara yang lebih dingin, sekaligus mempertahankan efisiensi tinggi selama kondisi lebih sejuk. Jenis sistem ini biasanya memiliki nilai SIER dan HSPF yang lebih tinggi, dengan beberapa sistem mencapai SIER hingga 42, dan HSPF mendekati 13.

Sertifikasi, Standar, dan Skala Penilaian

Asosiasi Standar Kanada (CSA) saat ini memverifikasi semua pompa panas untuk keamanan listrik. Standar kinerja menentukan pengujian dan kondisi pengujian di mana kapasitas dan efisiensi pemanasan dan pendinginan pompa panas ditentukan. Standar pengujian kinerja pompa kalor sumber udara adalah CSA C656, yang (per 2014) telah diselaraskan dengan ANSI/AHRI 210/240-2008, Peringkat Kinerja Peralatan Pendingin Udara Kesatuan & Pompa Panas Sumber Udara. Ini juga menggantikan CAN/CSA-C273.3-M91, Standar Kinerja untuk AC Sentral Sistem Terpisah dan Pompa Panas.

Pertimbangan Ukuran

Untuk mengukur sistem pompa panas Anda dengan tepat, penting untuk memahami kebutuhan pemanasan dan pendinginan rumah Anda. Disarankan agar ahli pemanas dan pendingin tetap dipekerjakan untuk melakukan perhitungan yang diperlukan. Beban pemanasan dan pendinginan harus ditentukan dengan menggunakan metode ukuran yang diakui seperti CSA F280-12, “Menentukan Kapasitas yang Diperlukan dari Peralatan Pemanas dan Pendingin Ruang Hunian.”

Ukuran sistem pompa panas Anda harus dilakukan sesuai dengan iklim, beban pemanasan dan pendinginan bangunan, dan tujuan instalasi Anda (misalnya, memaksimalkan penghematan energi pemanasan vs. menggantikan sistem yang ada selama periode tertentu dalam setahun). Untuk membantu proses ini, NRCan telah mengembangkan Panduan Ukuran dan Pemilihan Pompa Panas Sumber Udara. Panduan ini, beserta perangkat lunak pendampingnya, ditujukan bagi penasihat energi dan perancang mekanik, dan tersedia secara gratis untuk memberikan panduan mengenai ukuran yang sesuai.

Jika pompa kalor berukuran kecil, Anda akan melihat bahwa sistem pemanas tambahan akan lebih sering digunakan. Meskipun sistem berukuran kecil akan tetap beroperasi secara efisien, Anda mungkin tidak mendapatkan penghematan energi yang diharapkan karena tingginya penggunaan sistem pemanas tambahan.

Demikian pula, jika pompa kalor berukuran terlalu besar, penghematan energi yang diinginkan mungkin tidak dapat dicapai karena pengoperasian yang tidak efisien pada kondisi yang lebih ringan. Meskipun sistem pemanas tambahan beroperasi lebih jarang, dalam kondisi ruangan yang lebih hangat, pompa panas menghasilkan terlalu banyak panas dan unit hidup dan mati sehingga menyebabkan ketidaknyamanan, keausan pada pompa panas, dan penarikan daya listrik saat siaga. Oleh karena itu, penting untuk memiliki pemahaman yang baik tentang beban pemanasan Anda dan karakteristik pengoperasian pompa panas untuk mencapai penghematan energi yang optimal.

Kriteria Seleksi Lainnya

Selain ukuran, beberapa faktor kinerja tambahan harus dipertimbangkan:

• HSPF: Pilih unit dengan HSPF setinggi mungkin. Untuk unit dengan peringkat HSPF yang sebanding, periksa peringkat kondisi stabilnya pada –8,3°C, peringkat suhu rendah. Unit dengan nilai lebih tinggi akan menjadi unit paling efisien di sebagian besar wilayah Kanada.
• Pencairan es: Pilih unit dengan kontrol pencairan permintaan. Hal ini meminimalkan siklus pencairan es, sehingga mengurangi penggunaan energi tambahan dan pompa panas.
• Peringkat Suara: Suara diukur dalam satuan yang disebut desibel (dB). Semakin rendah nilainya, semakin rendah pula kekuatan suara yang dipancarkan unit luar-ruangan. Semakin tinggi tingkat desibelnya, semakin keras pula kebisingannya. Kebanyakan pompa kalor memiliki tingkat suara 76 dB atau lebih rendah.

Pertimbangan Instalasi

Pompa panas sumber udara harus dipasang oleh kontraktor yang berkualifikasi. Konsultasikan dengan ahli pemanas dan pendingin setempat untuk mengukur, memasang, dan memelihara peralatan Anda guna memastikan pengoperasian yang efisien dan andal. Jika Anda ingin menerapkan pompa kalor untuk menggantikan atau melengkapi tungku pusat Anda, Anda harus menyadari bahwa pompa kalor umumnya beroperasi pada aliran udara yang lebih tinggi daripada sistem tungku. Tergantung pada ukuran pompa panas baru Anda, beberapa modifikasi mungkin diperlukan pada saluran Anda untuk menghindari kebisingan tambahan dan penggunaan energi kipas. Kontraktor Anda akan dapat memberi Anda panduan mengenai kasus spesifik Anda.

Biaya pemasangan pompa panas sumber udara bergantung pada jenis sistem, tujuan desain Anda, dan peralatan pemanas serta saluran kerja yang ada di rumah Anda. Dalam beberapa kasus, modifikasi tambahan pada saluran atau layanan kelistrikan mungkin diperlukan untuk mendukung instalasi pompa panas baru Anda.

Pertimbangan Operasi

Anda harus memperhatikan beberapa hal penting saat mengoperasikan pompa kalor Anda:

• Mengoptimalkan Titik Setel Pompa Panas dan Sistem Tambahan. Jika Anda memiliki sistem tambahan listrik (misalnya, alas tiang atau elemen penahan pada saluran), pastikan untuk menggunakan titik setel suhu yang lebih rendah untuk sistem tambahan Anda. Ini akan membantu memaksimalkan jumlah pemanasan yang disediakan pompa panas ke rumah Anda, sehingga menurunkan penggunaan energi dan tagihan listrik. Direkomendasikan titik setel 2°C hingga 3°C di bawah titik setel suhu pemanasan pompa panas. Konsultasikan dengan kontraktor instalasi Anda mengenai set-point optimal untuk sistem Anda.
• Siapkan Pencairan Es yang Efisien. Anda dapat mengurangi penggunaan energi dengan mengatur sistem Anda untuk mematikan kipas dalam ruangan selama siklus pencairan es. Ini dapat dilakukan oleh penginstal Anda. Namun, penting untuk diperhatikan bahwa pencairan es mungkin memerlukan waktu lebih lama dengan pengaturan ini.
• Minimalkan Penurunan Suhu. Pompa kalor memiliki respons yang lebih lambat dibandingkan sistem tungku, sehingga lebih sulit merespons penurunan suhu yang dalam. Penurunan suhu yang dimoderasi tidak lebih dari 2°C harus digunakan atau termostat “pintar” yang mengaktifkan sistem lebih awal, untuk mengantisipasi pemulihan dari penurunan suhu, harus digunakan. Sekali lagi, konsultasikan dengan kontraktor instalasi Anda mengenai suhu kemunduran optimal untuk sistem Anda.
• Optimalkan Arah Aliran Udara Anda. Jika Anda memiliki unit dalam ruangan yang dipasang di dinding, pertimbangkan untuk menyesuaikan arah aliran udara untuk memaksimalkan kenyamanan Anda. Kebanyakan produsen menyarankan untuk mengarahkan aliran udara ke bawah saat pemanasan, dan ke arah penghuni saat pendinginan.
• Optimalkan pengaturan kipas. Selain itu, pastikan untuk menyesuaikan pengaturan kipas untuk memaksimalkan kenyamanan. Untuk memaksimalkan panas yang dihasilkan pompa kalor, disarankan untuk mengatur kecepatan kipas ke tinggi atau 'Otomatis'. Dalam pendinginan, untuk meningkatkan dehumidifikasi, disarankan untuk menggunakan kecepatan kipas 'rendah'.

Pertimbangan Pemeliharaan

Perawatan yang tepat sangat penting untuk memastikan pompa panas Anda beroperasi secara efisien, andal, dan memiliki masa pakai yang lama. Anda harus meminta kontraktor yang berkualifikasi melakukan pemeliharaan tahunan pada unit Anda untuk memastikan semuanya berfungsi dengan baik.

Selain pemeliharaan tahunan, ada beberapa hal sederhana yang dapat Anda lakukan untuk memastikan pengoperasian yang andal dan efisien. Pastikan untuk mengganti atau membersihkan filter udara Anda setiap 3 bulan, karena filter yang tersumbat akan mengurangi aliran udara dan mengurangi efisiensi sistem Anda. Selain itu, pastikan ventilasi dan saluran udara di rumah Anda tidak terhalang oleh furnitur atau karpet, karena aliran udara yang tidak memadai ke atau dari unit Anda dapat memperpendek umur peralatan dan mengurangi efisiensi sistem.

Biaya operasional

Penghematan energi dari pemasangan pompa panas dapat membantu mengurangi tagihan energi bulanan Anda. Pencapaian pengurangan tagihan energi Anda sangat bergantung pada harga listrik dibandingkan dengan bahan bakar lain seperti gas alam atau minyak pemanas, dan, dalam aplikasi retrofit, jenis sistem apa yang diganti.

Pompa kalor secara umum memiliki biaya yang lebih tinggi dibandingkan dengan sistem lain seperti tungku atau alas tiang listrik karena banyaknya komponen dalam sistem. Di beberapa wilayah dan kasus, biaya tambahan ini dapat diperoleh kembali dalam jangka waktu yang relatif singkat melalui penghematan biaya utilitas. Namun, di wilayah lain, tarif utilitas yang berbeda-beda dapat memperpanjang periode ini. Penting untuk bekerja sama dengan kontraktor atau penasihat energi Anda untuk mendapatkan perkiraan keekonomian pompa panas di wilayah Anda, dan potensi penghematan yang dapat Anda capai.

Harapan Hidup dan Jaminan

Pompa kalor sumber udara memiliki masa pakai antara 15 dan 20 tahun. Kompresor adalah komponen penting dari sistem.

Kebanyakan pompa panas dilindungi oleh garansi satu tahun untuk suku cadang dan tenaga kerja, dan garansi tambahan lima hingga sepuluh tahun untuk kompresor (hanya untuk suku cadang). Namun, garansi berbeda-beda antar produsen, jadi periksa detailnya.

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.