空气源热泵，地源热泵是“地热能”吗?

首先让我们澄清一些关于热泵术语的混淆-搜索谷歌地热供暖系统你会发现成百上千的公司用“地热”这个词来描述地源热泵，这两种系统只有一个共同点:它们坐落在地上和地下。甚至政府组织把它们叫做“地热能泵”，就把这个故事搅浑了。

真正的地热系统直接从温泉、间歇泉和火山热点等自然来源使用热量，这在美国和加拿大是一个遥远的可能性，只要这些条件存在。

地源热泵或地源热泵是一种利用地下水或土壤来冷却冷凝器而不是外部盘管和风扇的空调。它利用电力将热能从不需要它的地方输送到无关紧要的地方。倒着运行，它会泵出热量，这比直接使用一个乘数更有效，乘数通常表示为COP等级(性能系数)。

所以，我们在这里研究的肯定是地源热泵和源源热泵的性能之间的比较——并不是真正意义上的“地热”供暖——但是，尽管很多人都这么称呼它，他们也会去寻找它，对吗?

GSHP和ASHP是如何比较的?

可持续技术评估计划(STEP)用完了生活城市校园在Kortright, ON，你可以找到原型可持续住宅(ASH)．这两栋房子就像一个生活实验室，拥有400多个校准过的传感器，用来监测建筑系统的性能。还有一个现场气象站，测量室外气象条件，提供特定地点的气候数据。

通过STEP计划进行了许多研究，从低影响的开发雨水管理到能源效率和可再生能源研究。生态之家将总结并将这些有价值的信息传递给我们的读者。

经常存在着一个鸿沟，将那些从事研究的人和那些将从研究结论中获益的人分开，我们希望能弥合这一鸿沟。第一项研究着眼于两种形式的热泵;地面源和空气源。

祖巴中央空气源热泵
祖巴中央空气源热泵©可持续技术评估项目

热泵技术正在迅速发展，随着技术的进步和价格的下降，这引起了精通能源的建筑商的注意。如果你不熟悉热泵的工作原理，想象一下冰箱;它并不会“制造”寒冷，它只是将热量压缩在外壳的一侧，并将其转移到另一侧。热量通过冰箱后面的线圈释放出来，在这个过程中让你的房子变暖一点，这和你家里或外面的空气源热泵(ASHP)发生的过程是一样的。“热泵”是这个名字的相关部分——这些系统基本上把热量从不需要的地方输送到不需要的地方。这就是为什么存在所谓的分裂系统，因为这些系统可以加热和冷却-取决于泵的运行方式。

乍一看，用冬天的冷空气给房子供暖似乎是违反直觉的，但只要温度高于绝对零度(-273°C)，就会有一些热能存在。没有空气交换从内到外与空气源p;当内部空气通过加热的线圈循环时，热量只是在外面凝结，在里面分散。在夏天，系统反向为你的家降温。

水炉地源热泵
水炉地源热泵©可持续技术评估项目

地源热泵(GSHP)的工作原理与此相同，它从地下提取热量，然后用于为家庭供暖。这就是地热能的简单概念。地源热泵还可以反过来为你的房子降温，这是该系统效率的一个重要因素——当你在夏天给你的房子降温时，你就为下一个供暖季节暖了地。无论你选择哪种系统——空气源还是地源，将热量从一个地方冷凝并转移到另一个地方比产生热量要有效得多，这就是为什么热泵是一个热门话题表演建筑社区．

我们将在这里介绍地源热泵和空气源热泵之间比较的结论，从总体成本和性能效率两个方面来确定哪一个是最好的。

正在测试的机械加热系统:

房子一

由三菱公司生产的10.5千瓦(3吨)高效可变容量空气对空气源热泵加热，该热泵具有直接膨胀盘管空气处理装置(AHU)和多速风扇，为空间加热和冷却提供冷热空气。

房子B

由WaterFurnace生产的13.3千瓦高效地源热泵加热，并连接到院子里两个152.3米(500英尺)的水平回路。

地源热泵与空气源热泵的对比

从一开始就值得注意的是，在测试期间，两个热泵作为独立单元(即不包括循环泵或鼓风机)实际上超过了制造商和EnerGuide的评级，性能系数(cop)在冷却季节高于5，在加热季节高于3。

暂时不考虑安装成本，这意味着每月的公用事业账单——传统的电阻热(底板加热器、锅炉、烤面包机、吹风机等)的COP是1，这意味着一个单位的电产生一个单位的热。

所以，COP为3意味着你每花一美元在热泵上得到的热量是普通电加热器的三倍。空调机组的COP通常在2到3之间，所以如果在冷却模式下的热泵的COP超过5，与专用空调机组相比，你可以合理地期望减少一半的运行成本。

还有其他因素可能会降低效率，而一些系统配置可能会提高效率，但这里我们将坚持基本性能。详情可参阅完整的技术简单．

一年四季气温的变化比地温大得多，因此地源地热系统有一个明显的优势，即更可预测和一致的运行条件。这在测试中得到了说明，与地源热泵相比，ASHP的性能受冬季温度下降的不利影响更大。然而，在室外温度低至-24°C的情况下，在没有补充热量的情况下，ASHP确实保持了室内热舒适。地面温度不会低于地源热泵的工作温度，因此，假设系统的大小与它需要加热的空间适当，你不应该需要一个补充系统。

那么，关于空气源热泵，这就引出了一个问题，在-25°C或更低的温度下会发生什么?从历史上看，在寒冷的气候中，空气源热泵作为唯一的热源一直是个问题。有一天，当你最需要它的时候，它可能不会提供热量。不久前的情况更糟，当时它们只能在零下10°C左右的环境下工作。如果考虑使用太阳能电池板和电池的离网住宅，或者“以防万一”或长时间停电的情况下备用热量，也许可以考虑一个高效率无电木屑颗粒炉设计离网使用，见这里．

在这个测试案例中，当空气源热泵无法提供热水时，该系统与一个备用小型锅炉相结合，为空气处理机组(AHU)的加热盘管提供热水。与热泵模式相比，使用锅炉的系统加热效率会更低(因为与其他电加热器一样，COP会下降到1)，但至少你在需要的时候有热量。除了遥远的北方，寒冷的天气并不常见，所以在加拿大或美国人口最多的地区的绝大多数时间里，像这样的混合系统将以其高效模式运行。

值得注意的是，测试只是在热泵模式下进行的，而不是在电阻锅炉模式下进行的。进行测试的生活城市校区位于大多伦多地区，对加拿大来说是一种中间地带的气候。对加拿大五个主要城市的模型模拟表明，这两种技术在加拿大气候条件下都能很好地发挥作用，在美国较冷的州也应该能很好地发挥作用。如果在寒冷的气候区，还有一件事要尝试DIY太阳能空气加热器-看这里．

温度影响热泵效率

从冷空气中提取热量的效率可以与挤压潮湿的海绵获得水的效率相比。海绵里的水分越少，你就得使劲挤。所以，空气越冷，就需要更多的能量把热量挤出来。

整个采暖季空气源热泵的平均COP为3，但其实际效率有所变化，随着冬季室外温度从9˚C下降到19˚C，其COP从4.9下降到1.6。

地下水温度的一致性意味着地源源热泵的效率波动比源源热泵小得多，在测试期间，我们发现地源热泵的总体效率确实比源源热泵略高，但不要让这个事实单独做你的决定;需要考虑的变量要多得多。

选择热泵

在较冷的环境中，地源热泵比空气源运行更有效，但地面不像空气那么容易到达。要么你需要钻孔，要么如果你有一大块土地，你可以挖一个深沟，安装一个水平环。然而，这两种选择都非常昂贵。因此，在任何一种系统都可以为全年大部分时间提供供暖和制冷的气候条件下，空气源热泵具有明显的成本优势。

房屋的大小是另一个重要的变量，特别是与地面源。当为更大的有条件空间提供服务时，地源热泵的前期成本变得越来越具有成本效益，因为该成本占建筑总预算的百分比越来越低。此外，将大账单减半比将小账单减半节省更多的钱，节省的钱决定了回报期限。

在优先考虑建筑预算的组成部分时，另一个考虑因素是将资金从产热转移到蓄热上;这意味着，在绝缘上花更多的钱可能会导致在供暖基础设施上花更少的钱(更不用说显著的运营节省了)。额外的绝缘总是我们首先建议的路线，而且这里涵盖了哪些类型的绝缘材料，多少，在哪里使用．

损失更少的热量意味着你需要增加更少的热量，所以在设计阶段有一些远见，你可能能够满足你的供暖需求更紧凑和负担得起的系统。

这个变量只在空气源上得分，而不是地面源。你可能可以缩小到一个更小的ASHP，但这是没有办法的巨大成本相关的钻孔或大规模挖掘工作的地源热泵水平环。

一般结论:空气源热泵vs地源热泵

在决定哪种系统对消费者来说更划算时，没有单一的正确答案。在做决定时，你需要自己权衡这些变量。但一般来说，地源热泵可能更适合于非常大的住宅和气候非常寒冷的住宅。空气源热泵在小型、高效的住宅和温带气候中任何中等大小的住宅中肯定更具有成本效益。

ashp有较低的资本成本，但这里还有其他重要的考虑因素，这些因素并不总是反映在简单的回报分析中。例如，制造商声称地源热泵的地环可以使用50年甚至100年以上，在其漫长的使用寿命中，它将提供更好的热能源和汇。

此外，在城市环境中，空气源热泵在冷却季节排斥热量到外部空气，这可能会恶化城市热岛，而地源热泵排斥热量到地面，为下一个供暖季节储存。在这种情况下，全球源源计划的社会公益无疑是真实的，但很难变现。

安装ASHP系统的初始成本可能比电炉或煤气炉略高，但你将每月收回部分增加的投资。回收期很大程度上取决于你所在地区的电价，在加拿大和美国，不同省份的电价差异很大。在撰写本文时，魁北克水电的基本电价为5.4美分/千瓦时，安大略的峰值电价有时难以计算，但高达17.5美分/千瓦时。

在许多司法管辖区，空气源热泵技术的最具成本效益的使用将是改造现有的电加热建筑物。这将立即将每年的取暖成本削减三倍，并提供非常诱人的回报。

研究表明，用热泵而不是用天然气炉或锅炉为单个家庭供暖效果更好减少的碳排放相当于减少一辆普通汽车的排放量．

逐步过渡到用热泵供暖为系统所有者带来的好处不仅仅是经济上的激励。随着各级政府开始更加积极地应对全球气候变化的威胁，过渡到更高效的热源是一种帮助实现碳排放目标、同时减少资源开采对环境破坏的不痛不痛的方法。

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