太阳能十项全能技术焦点：热泵

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如果我们住在节能的房子里，放弃多少舒适感？将房屋更新为净零标准，我们将损失多少？也许没有。请查看Irene Ying在美国能源部太阳能十项全能竞赛中的最新文章，该文章向我们介绍了用于在竞赛中为学生宿舍供热和制冷的热泵系统。她报告说，温度控制，无论是在冬天加热热水还是在炎热的夏天冷却卧室，对于舒适的家庭来说都是至关重要的。

采暖和制冷消耗掉了平均家庭能源消耗的48％，但是您可以通过热泵系统获得舒适和高效的全部收益。与通过生热或生冷实现的常规温度控制相反，这些技术“传递”热量，其效率远远高于产生热量的效率。实际上，现代热泵的耗电量比熔炉或踢脚线加热器的耗电量低约50％。在温和的气候下，热泵可提供的能量最多是其消耗的三倍。作为奖励，在温暖的天气下，热泵可以通过将热空气移入而不是移入来充当空调的双重职责。

当前有三种按热源区分的热泵：空气，水和地热。

圣塔克拉拉大学（Santa Clara University）2013年太阳能十项全能竞赛的团队成员在团队的辐射屋中讨论了热泵系统。该系统使用热水加热房屋，使用冷水冷却房屋。/信用：Carol Laurie /美国能源部十项全能运动

基于空气的系统通常使用风扇从房屋外部的环境空气中提取热量，然后将热量传递到室内。空气系统也可以反向运行，将室内热量传递到室外以冷却室内。这样的系统是最简单，最经济的安装方式。但是，由于空气源热泵依靠外界空气温度，因此在温度降至冰点以下的气候中效率较低。利用地壳中的热量的地热系统可以将家庭取暖的能源成本降低多达60％。这些系统使用埋在地下的长管环路从地下吸热。由于冬季的地面比空气温暖，因此地热系统在较低的温度下比空气源系统更有效地工作。同样，夏天的地面比空气凉爽，因此地热热泵在炎热的气候中也是更高效的空调设备。但是，它们比空气源装置贵。供水系统使用闭环水在建筑物内传递热量。这些系统能够根据需要将热水和冷水同时输送到建筑物的不同部分。因此，建筑物的某些部分可以被加热，而其他部分则可以被冷却。例如，冷库的多余热量可用于加热热水罐进行清洗。此外，如果热水器位于地下室，则它可以从空气中吸收水分，并在夏季潮湿的月份起到除湿机的作用。该选项可以将水加热成本降低多达50％。但是，此技术可能需要更多的工作才能安装。

空气不是唯一可以通过热交换有效加热的东西；也可以使用热泵热水器加热水。与水源热泵类似，热泵热水器系统的工作原理是从周围环境中吸收热量（例如，夏天时使用室外空气，冬天时使用温暖的地面），但是使用能量代替空气来加热水。与传统热水器相比，热泵热水器的能源效率高出三倍。

许多美国能源部的太阳能十项全能团队都使用热泵来获得高能效的比赛场所。2013年，北卡罗莱纳大学夏洛特分校使用了具有加热和冷却功能的泵系统以及循环水的毛细管系统，无需在UrbanEden房屋中使用压缩机或制冷剂即可实现冷却。内华达大学拉斯维加斯分校的团队同样使用了泵系统来加热和冷却其DesertSol，该系统专为极端沙漠生活条件而设计。圣塔克拉拉大学（Santa Clara University）的Radiant House利用水基热泵系统创造了一个统一的居住环境。

正如“太阳能十项全能竞赛”继续证明的那样，在节能住宅中建造或生活时，无需牺牲诸如热水淋浴和空调等便利设施。

您可以在节能网站上详细了解各种类型的热泵的优势。

想参加2015年太阳能十项全能运动吗？

比赛将于2015年10月8日至18日在加利福尼亚州尔湾市的奥兰治县大公园举行。您可以在2015年团队页面上查看新团队阵容及其净零房子的概念。

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