电热泵:节能未来的现有技术

为了帮助遏制气候变化，拜登总统设定了降低美国温室气体排放的目标到2030年，将比2005年的水平低50- 52%．要实现这一目标，就需要尽快将尽可能多的化石燃料活动转化为电力，然后利用风能、太阳能、水电和核能等低碳和无碳能源发电。

人们居住的建筑生活而且工作在消耗大量的能源。2019年，商业和住宅建筑占比超过七分之一美国温室气体排放量的一半新的加热和冷却策略是一个重要的拼图。

幸运的是，现有的技术可以做到这一点:电动热泵它的效率是炉子的三到四倍。这些设备在冬天为家庭供暖，在夏天通过将热量进出建筑物来冷却，而不是燃烧化石燃料。

作为一个专注于可再生和清洁能源，我学习房屋的能源使用以及减缓气候变化意味着什么工业化而且发展中国家．我认为使用清洁、可再生的电力为建筑供电是一项重要的战略，也将为消费者省钱。

热泵通过移动热量工作，而不是空气

在美国，大多数供暖系统使用天然气或电力驱动的强制空气炉，在某些情况下燃料油．为了给建筑供暖，该系统燃烧燃料或用电来加热空气，然后将温暖的空气通过管道吹进各个房间。

热泵工作起来更像冰箱它会从冰箱内的空气中提取能量，并将这些能量倾倒到房间中，使内部的冰箱变得更冷。为了给建筑物供暖，热泵从建筑物中提取能量室外空气或从地面开始并将其转化为房子的热量。

它的工作原理是这样的:极冷的流体通过热泵室外单元的管子线圈循环。这种流体以热量的形式从周围的空气中吸收能量，而周围的空气比流体温度高。液体蒸发，然后循环进入压缩机。压缩任何气体都会使其升温，所以这个过程会产生热量。然后蒸汽通过热泵室内机的管道盘管，为建筑物供暖。

在夏天，热泵反向运行，从室内获取能量，并将热量转移到室外，尽管室外更热——基本上，它的功能就像一个加大版的冰箱。

比火炉更有效率

热泵需要一些电力来运行，但这是一个相对较小的量。现代热泵系统可以以热的形式传递比它们以电能的形式消耗多三到四倍的热能来完成这项工作，而且这是房主支付的。

相比之下，将能量从一种形式转换为另一种形式，就像传统的加热系统一样，总是会浪费一些时间．在炉子里燃烧石油或天然气来加热空气，或者使用电加热器来加热空气，都是如此——尽管在这种情况下，发电时产生了浪费。大约三分之二的能源用于发电在发电厂迷失在过程中．

改造住宅而且商业建筑配有热泵，增加了加热效率。当与化石燃料向可再生能源的转变相结合时，它进一步降低了能源使用和碳排放。

发展电动汽车

日益增长的限制化石燃料的使用而且积极的政策是推动热泵销售在美国和国际上。目前全球5%的供暖系统使用热泵，到2030年，这一比例需要增加到三分之一，之后要达到这一比例还要高得多到2050年实现净零排放．

在取暖需求相对较低的温暖地区，热泵的运行成本比炉子低。税收抵免、公用事业退税或其他补贴也可能提供激励措施，以帮助支付前期成本，包括联邦激励措施被拜登政府恢复．

在极端寒冷的气候中，这些系统有一个额外的内部加热器来帮助解决问题。这种装置效率不高，而且会大大增加电费。住在寒冷地区的人可能要考虑一下地源热泵作为一种选择。

这些系统利用了冬天地面温度比空气温度高的事实。地热系统从地球上收集热量，并使用与空气源热泵相同的流体和压缩机技术将热量传递到建筑物中。它们的成本更高，因为安装它们需要挖掘地下管道，但它们也减少用电量．

新的，更小的”迷你分裂“热泵系统除了最冷的气候，在所有气候条件下都能正常工作。这些系统不需要通过管道在建筑物内输送空气，而是连接到壁挂式单元，为单个房间加热或冷却。它们易于安装，可选择性地用于单个公寓，这使得大型建筑的改造更容易。

即使有最好的加热和冷却系统，安装适当的绝缘材料和密封建筑物的漏水处是减少能源消耗的关键。你也可以试验一下你的恒温器，看看在让每个人都舒适的情况下，你可以用多少热量来加热或冷却你的房子。

为了帮助弄清楚热泵是否适合你，一个很好的信息来源是你的电力供应商。许多公用事业公司提供家庭能源审计，可以确定具有成本效益的方法，使您的家庭更节能。其他好的来源包括美国能源部和美国节能经济委员会．随着电气化社会的推进速度加快，热泵已准备好发挥核心作用。

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罗伯特Brecha是代顿大学的可持续发展教授。