重磅！新型寒冷氣候熱泵即將閃亮登場

第一批通過美國能源部“寒冷氣候熱泵挑戰”的熱泵或許會在今年年底走進美國家庭。

能源部向業界提出的挑戰是建造節能的全電動暖通空調機組，這些機組能夠在美國真正經歷冬季的地區有良好表現——並打破熱泵無法應對寒冷天氣的刻板印象。

開利（Carrier）和倫諾克斯（Lennox）本週宣稱，他們針對寒冷氣候改良的最新機型已經下線，預計會在 11 月或者 12 月供應給消費者。

距離能源部向製造商發起的挑戰僅僅過去了三年，這其中包含了在美國北部和加拿大各地家庭中開展的兩個冬天的測試。

“這是一項重大的成就，”美國能源部建築技術辦公室副主任拉姆·納拉亞納穆爾蒂（Ram Narayanamurthy）說道。

當下，預計適用於寒冷氣候的熱泵價格會偏高，不過政府和行業專家稱，競爭和規模應該會在未來幾年把這些價格拉低。

“熱泵”這一名稱其實有點不太恰當，因爲它僅僅涵蓋了該設備一半的功能。熱泵既能供暖又能製冷，基本上取代了熔爐和空調。它們通過冷凝並將熱能（熱量）從一個地方轉移至另一個地方來運作，當您想給房屋降溫時將其轉移到室外，當您想給房屋升溫時將其轉移到室內。您的冰箱使用相同的原理。

問題在於空氣源熱泵——也就是那些與室外空氣交換熱量的——隨着室外溫度和室內溫度的差距拉大，效率就會降低。（還有其他類型，如地源熱泵 ，它們在地下交換熱量。）當前這一代的熱泵在溫度降到華氏 0 度時往往表現欠佳，在 0 度以下效果就更糟了。這使得它們在美國北部和加拿大替代化石燃料供暖的作用較小。

能源部給該行業提出的挑戰是推進能夠克服這一難題的技術，創建一個在華氏 5 度時能像在華氏 47 度時那樣高效運轉，並且能夠在低至華氏零下 15 度時運行的系統。

“能源部所做的是提供支持，既能在實驗室中進行測試，還能與製造商合作將其推向市場，並歷經兩個冬天來進行測試，”納拉亞納穆爾蒂說道。

政府提出的挑戰促使各公司努力達到特定規格，並想辦法讓設備符合這些規格。

這家暖通空調製造商的工程師加快步伐建造測試設備，並採用了其最高效熱泵的技術。

貝達普迪稱，Lennox 公司製造的設備運用了蒸汽噴射、液體噴射和變速壓縮機，從而在溫度下降時能從外部空氣中獲取更多熱量。

他表示：“這有點類似於給汽車發動機增壓。” 變速壓縮機使熱泵在溫度較低時能更快地循環制冷劑。

開利公司住宅戶外產品管理副總監邁克爾·卡特（Michael Carter）表示，開利公司也使用了一種在較低溫度下能更有效運行的變速壓縮機。卡特稱，結合新的製冷劑和其他方面的變化，開利公司的設備在 5 度時的效率和在 47 度時相同，並且能夠在低至零下 23 度時繼續運行（不過效率不高）。

卡特表示：“這給消費者帶來的好處之一在於，使他們有機會投資購置在這些溫度下能夠提供最大熱量的熱泵，減少他們可能需要切換至備用熱源的時間或需求。”

挑戰的第一步是在能源部的橡樹嶺國家實驗室開展實驗室測試。一旦這些設備在實驗室中被證明具備相應能力，它們就會進入實際場景，查看是否確實如預期般正常工作。在能源部太平洋西北國家實驗室協助開展的測試中，熱泵被安裝在美國幾個氣候寒冷的州以及加拿大的一些家庭中。

“它確實就在某人的家裡，”納拉亞納穆爾蒂說道。

這些測試讓製造商瞭解了他們的設備。卡特表示，開利熱泵所需的氣流量比一些參與測試家庭的風道系統所能處理的量要多。這在對現有房屋進行改造時或許會是個難題，但對於新建房屋而言則不成問題，因爲新建房屋能夠設計出所需的風道系統。

現在製造商開始爲消費者生產熱泵。倫諾克斯預計在 11 月有產品可供銷售，而開利預計於 12 月開始銷售。

一個不利之處在於，這些機組將 比標準熱泵的花費更高，而標準熱泵已經比中央空調貴一些。雖然價格因地區、安裝人員等因素而異，但 Lennox 和 Carrier 均表示，他們預計價格會與當前的頂級型號持平或稍高，而這些型號價值數千美元。

“我們面臨的挑戰是，如何降低成本？”Bedapudi 說。

能源部發起此項挑戰的目的在於鼓勵整個行業着手製造這些型號並開展創新，從而實現相互競爭。“我們試圖開拓的是一個擴大的市場，”Narayanamurthy 說。隨着時間的推移，能源部希望零部件成本下降，寒冷氣候熱泵在成本上更具競爭力。

值得注意的是，安裝熱泵的大部分成本並非源於設備本身，而是源於將其連接到家中的相關工作。這可能包括管道工程、電氣工作或設備本身數千美元價格中未包含的其他成本。但所有這些都有資格獲得 稅收抵免和回扣，來自聯邦《降低通貨膨脹法案》以及其他清潔能源技術激勵措施。聯邦稅收抵免將覆蓋熱泵安裝成本的 30%，最高可達 2000 美元。其他回扣可能來自各州。