空気源のヒートポンプは、石油や電気ベースボードのような高価な暖房オプションの優れた代替品であるという評判が長くありましたが、より寒い温度でうまく機能するということに関しては、多くのブランドが不足しています。
しかし、何がヒートポンプを寒冷地に適したものにするのでしょうか。 また、この用語はそもそも何を意味するのでしょうか。 残念ながら、多くのヒートポンプが寒冷地用ヒートポンプとして宣伝されていますが、気温が下がったときに従来のヒートポンプよりも優れた性能を発揮するための機能を備えているものは少なく、またヒートポンプの有効温度範囲を記載しているメーカーもほとんどありません。
私たちは今日、寒冷地で空気源ヒートポンプの性能を向上させる独自の機能を説明し、異なる屋外温度でヒートポンプが達成する実際の効率を示すことによって、それを変えようと思います。
インスピレーション設計
マシン全体のレイアウトに関しては、空気源ヒートポンプの設計に知らせるために地熱ヒートポンプ分野の経験および知識を利用しました。 地熱ヒートポンプは究極の寒冷地用ヒートポンプですが（以下でさらに説明します）、その理由の一部は、ヒートポンプが家の中の乾燥した条件付きのスペースに配置されていることです。
そのため、北欧の空気源ヒートポンプは、そのコンポーネントの大部分が、天候に左右されず、母なる自然から安全である室内に配置されています。
- 熱交換器
- 熱交換器を横切って空気を動かすファン
- 電子膨張弁
インテリジェントな霜取りロジック
ヒート ポンプが加熱モードで動作すると、屋外熱交換器の上に霜が蓄積されます。 これは自然に起こる現象ですが、霜は断熱材として機能し、外気からコイルへの熱伝達を減少させることにより、ヒートポンプの効率を低下させます。 霜を除去するために、ヒートポンプは霜取りサイクルを経て、冷却モードに切り替わります。 冷却モードでは、家庭から外気へ熱を移動させます。 ヒートポンプは霜を溶かし、暖房モードに切り替わり、暖房を継続します。
すべての北欧の空気源のヒートポンプは、インテリジェントな霜取りの論理を装備しています。 インテリジェントな霜取りロジックは、ヒートポンプの制御盤によって実行されるプログラムで、いくつかの入力を使用して、ヒートポンプが外気コイルの霜取りサイクルを実行する必要があるタイミングを正確に判断します。
スマート ファン
寒い気候用に設計されていないヒート ポンプの所有者がよく言う問題は、雪がしばしば室外機に詰まり、動作しなくなることです。 北欧の空気源ヒートポンプでは、外気温が雪の可能性があるところまで下がると、外気温センサーが制御基板に信号を送り、ヒートポンプが作動していなくても、室外ファンを低速で作動させることができます。 この低速のファンの動作により、ユニット内部に雪が積もるのを防ぎます。
脚キットを追加し、ドレンパンを取り外しました
ヒートポンプの屋外部分には、寒い気候での動作に特化した、他にない 2 つの特徴があります。 まず、ヒートポンプの底面にはドレンパンがなく、実は底面がまったくありません。 これは、熱交換器から滴り落ちた結露が凍結し、鍋に溜まったり、コイルが壊れたりしないようにするためです。 その代わり、水分は直接地面に滴り落ちます。 ヒートポンプの屋外部分には、オプションの脚キットが付属しており、雪から持ち上げて離すことができるので、母なる自然が呼びに来ることに決めた場合、雪のドリフトに埋もれることはないでしょう。
空気源 & 地熱ヒート ポンプの有効温度範囲
当社の空気源ヒート ポンプは -4°F (-20°C) まで動作しますが、外気が冷たいほど、ヒート ポンプは家のために熱を生成するのに一生懸命働かなければならなくなります。
性能の係数は、基本的に、特定のエネルギー入力に対してどのくらいのエネルギー出力が生成されるかを測定し、それを数値で表現します。 たとえば、ヒートポンプが 4 ワットのエネルギーを出力するために 1 ワットのエネルギーを必要とする場合、その COP は 4/1 または 4.0 となります。 余分な3ワットのエネルギーは、空気（空気熱源ヒートポンプの場合）または地球（地熱ヒートポンプの場合）から来ています。
地熱ヒートポンプは、その熱源（地面）の温度が決して変動しないので、安定した COP を有しています。 地中は、外がどんなに寒くても暑くても、常に一定の温度を保っています。 この安定した熱源が地中熱ヒートポンプを究極の寒冷地用ヒートポンプにしているのですが、空気熱ヒートポンプでも仕事はできるのです。
変動する COP の謎を解き、ヒートポンプの有効温度範囲と氷点下の外気温での効率を知るために、私たちはさまざまな温度でヒートポンプがどのように機能するかをマップにまとめました。
上記のデータは ATW-65 と同等の地熱ヒート ポンプ (W-65) から開放および閉鎖地熱ループで収集されたデータです。
見ての通り、外気が暖かいほど、空気熱源ヒート ポンプのパフォーマンスは良くなります。 外気温度が下がると、ヒートポンプはより強く働く必要があるため、効率が悪くなります。 COPは、外気温が-4°F（-20℃）になるまで下がり続けます。 -4°F は私達の空気源のヒート ポンプの有効な温度較差の下限です。 それ以下の温度では、ヒートポンプはシャットダウンし、電気的なバックアップ熱が引き継ぎます。 バックアップ熱は圧縮機を保護し、機械の長寿命を維持します。 ヒートポンプだけではあなたの家の熱負荷を満たすことができない場合、バックアップ熱はまた、暖かい温度で定期的に来るかもしれません。 電気バックアップ熱は、1.0 の COP を持っています。
あなたはまた、地熱ヒート ポンプ線が高く、一定であることに気付くでしょう。 これは、地面は外気のように温度が変動しないので、地熱ヒートポンプは (極端な場合を除き) 効率が落ちることがなく、バックアップの熱を必要としないためです。 空気源のヒートポンプは寒冷地での暖房を行うために最適化することができますが、地熱ヒートポンプは常に究極の寒冷地用ヒートポンプとなるでしょう。