Hur man uppgraderar till ett värmepumpsystem

Den här artikeln dök upp i sommarnumret 2023 av This Old House Magazine. Klicka här för att lära dig hur du prenumererar.

Funderar du på att lägga till eller byta ut ett AC-system? Kanske vill du dra nytta av statliga rabatter och skattelättnader för installation av energieffektiv VVS-utrustning som drivs med el. De goda nyheterna: I båda fallen har det aldrig funnits en bättre tid att överväga värmepumpar, särskilt lättinstallerade luftvärmepumpar som levererar konditionerad luft till ditt hem.

Även om den grundläggande tekniken har funnits i decennier, har dessa värmepumpar utvecklats avsevärt och levererar värme även i kyla klimat upp till 50 procent mer effektivt än konventionella värmesystem och kyler med samma effektivitet som ny luftkonditionering Utrustning. Det beror på att en värmepump istället för att skapa energi överför energi. På sommaren fungerar den precis som en luftkonditionering, drar värme ur inomhusluften och släpper ut den.

På vintern gör den tvärtom, samlar värme utomhus – även en iskall dag – och tar in den. Eftersom systemet drivs av el är det renare och grönare än hemmabaserade förbränningssystem som är beroende av olja, naturgas eller propan. Och om du genererar din egen el med solpaneler på taket kan det göra din uppvärmning och kylning nästan koldioxidneutral.

Många luftvärmepumpar för kallt väder fungerar nu tillförlitligt ner till -15 grader F, och det finns vattenkällsystem som levererar värme, kyla och varmvatten. Statliga incitament kan också sänka kostnaden för att uppgradera med värmepumpar avsevärt, tack vare förra årets lag om inflationsreduktion (för mer information, se hemmets ekonomi, sidan 44). Här är vad du behöver veta för att kunna byta till ett värmepumpsbaserat VVS-system.

Inuti kylcykeln

När ett tvångsluftsystem som drivs av en värmepump är i AC-läge överförs värme från inomhusluften till en spole med kallt köldmedium i lufthanteraren. Fläkten trycker ut den kalla luften, som rör sig genom kanalsystemet och levereras via tillförselregister (returregister cirkulerar inomhusluften tillbaka in i systemet). Det köldmediet komprimeras i värmepumpen och koncentrerar värmen så att den blir varmare än utomhustemperaturen; att värmen sedan flyttar till den mindre varma uteluften. Hela systemet vänder på vintern, så varmt köldmedium värmer upp inomhusluften, expanderar sedan och sänker temperaturen så lågt att det är kallare än uteluften; den tar upp värme utanför, som komprimeras och blir varmare än inneluften, och värmen överförs till det svalare hemmet.

Typer av värmepumpar

Värmepumpar definieras av deras värmekälla och överföringsmedium. Här är en översikt över hur luftkällssystem fungerar, såväl som grunderna för markbaserad teknik

Luft-till-luft värmepumpar

Luft-till-luft värmepumpar är den mest prisvärda typen och enklast att eftermontera i ett hus. Medan de har använts i decennier i mildare klimat, gör ny teknik inom bara de senaste fem åren dem till ett hållbart alternativ även i Snowbelt. Inte längre begränsade till platser med vintertemperaturer över 40 grader F, dagens kallklimatvärmepumpar kan värma ett hem effektivt när utomhustemperaturen sjunker så lågt som -15 grader F. Här är huvudkomponenterna i ett luft-till-luft värmepumpsystem:

Sluten köldmedieslinga (A)

Denna vätska har en låg kokpunkt, absorberar värme när den kokar eller avdunstar. Köldmediet färdas i en sluten krets av rör, absorberar värme från husets inre (för kylning) eller exteriör (för uppvärmning), och driver ut det på andra sidan. I AC-läge fungerar inomhusspolen som förångare; i värmeläge är det utomhusspolen.

Kompressor (B)

Detta övertrycker köldmediet, koncentrerar värmen som absorberas i det och kokar det till en gas. I
kylläge blir köldmediet varmare än uteluften och värmen frigörs utanför. I värmeläge blir det varmare än inneluften och används för att värma upp huset.

Utomhusspole (C)

Köldmediet passerar genom en spole med en fläkt som blåser över den. I kylläge driver det varma, trycksatta köldmediet ut värme utanför. I värmeläge är det trycklöst, blir kallare än vintertemperaturer utomhus och tar upp värme utanför.

Expansionsventil (D)

När köldmediet har släppt ut sin värme släpper expansionsventilen trycket, omvandlar det tillbaka till flytande form och sänker temperaturen så drastiskt att den återigen kan absorbera värme — från inomhusluften på sommaren och utomhusluften i vinter.

Växlingsventil (E)

Detta ändrar riktningen på köldmedieflödet så att det kan både värma och kyla. Föreställ dig något som liknar en fönster AC-enhet installerad bakåt så att den blir en värmare.

Inomhusspiral (F)

Köldmediet passerar genom en spole i lufthanteraren, där en fläkt blåser inomhusluft över den. I värmeläge värmer varmt köldmedium inomhusluften. I kylläge absorberar det kalla köldmediet värme från inomhusluften (och gör också att fukt kondenserar ur den).

Luft-till-vatten-system

I ett luft-till-vatten-system är källan densamma, men värme och kyla levereras genom vatten. Det är lite mer effektivt eftersom vatten är ett bättre medium för att flytta värme, säger Ross Trethewey, TOH-hemteknikexpert. Det innebär också att du kan eftermontera en värmepump i ett hus med vattenvärmesystem. En värmepump kan också mata hydro-luftsystem (som använder varmt eller kallt vatten istället för köldmedium i lufthanteraren) och indirekta varmvattentankar för hushållsbruk eller tanklösa varmvattenberedare. På sommaren backar värmepumpen fram och tillbaka efter behov för att ge både tappvarmvatten och kyla i hela huset.

"Du får tre för en", säger Ross. "Ett enda system tillhandahåller värme, kyla och varmvatten."

Vanliga i Europa är luft-till-vatten värmepumpar fortfarande ovanliga här - men det kommer att förändras, säger hydronics ingenjör John Siegenthaler, som har designat luft-till-vatten-system i delstaten New York i cirka 10 år. För närvarande kan det vara svårt att hitta entreprenörer som är bekanta med systemen; du kommer sannolikt att betala cirka 15 000 till 20 000 $ för en om huset har befintlig kompatibel värme, kyla, och varmvattensystem – kanske 30 000 USD om de behöver uppgraderas, eller för ett komplett system i ett nytt hus. Dessa är huvudkomponenterna i ett luft-till-vatten-system som skiljer sig från ett luft-till-luft värmepumpsystem:

Sluten vattenslinga

Kopparrör, tvärbunden polyeten (PEX) eller polyetenrör som innehåller vatten – blandat med frostskyddsmedel i kallt klimat – för värme in i huset på vintern och ut ur huset på sommaren.

Värmeväxlare

Denna del av värmepumpen överför värme från köldmediet till det svala köldmediet till vattenslingan på vintern och åt andra hållet på sommaren. En bunt av rostfria stålplåtar har köldmedium som färdas i springan mellan två plattor vatten mellan de nästa två, och så vidare. Medan de två vätskorna aldrig blandas, rör sig värme genom metallen från det varma köldmediet till det varma vattnet på vintern (och vice versa på sommaren). Värmeväxlaren fungerar också som kondensorn och kyler kylmedelsångan tillbaka till flytande tillstånd.

Bufferttank

Detta håller varmt eller kylt vatten redo så att värmepumpen inte behöver slås av och på så ofta – och så behöver VVS- och vattensystemen aldrig vänta på värmepumpen. I vissa fall fungerar bufferttanken som en förvärmare för hushållsvatten, med en spole som innehåller hushållsvatten som rinner genom den; det uppvärmda vattnet går sedan genom en elektrisk tankliknande eller tanklös varmvattenberedare när varmvatten behövs.

Hur är det med geotermisk värme?

Djupt under jorden, är jorden en stadig 50 till 60 grader F året runt, vilket ger en pålitlig värmekälla och kylfläns. Markbaserade, eller geotermiska, system drar fördel av detta på ett antal sätt: Vanligtvis går en sluten slinga av frostskyddsmedel och vatten ner i mark 100 till 400 fot eller mer, eller horisontellt över en stor fastighet 4 till 6 fot under ytan, eller minst 8 fot under ytan av en damm eller sjö. En värmeväxlare flyttar värmen mellan den överföringsvätskan och en slinga av köldmedium. Geotermisk värme är ännu effektivare än ett luftkällssystem eftersom det inte finns någon utomhusfläktenhet, men installationen är det kostsamt – 13 000 till 36 000 USD, beroende på system, platsförhållanden och tillgänglig mark – och det kan störa landskapet väsentligt. Cirka 50 000 geotermiska system installeras i USA varje år. Som jämförelse beräknas 12 miljoner luftvärmepumpar installeras i USA år 2030

Saker att tänka på

Även om värmepumpar har många fördelar, finns det några fina punkter att tänka på.

Du kanske vill ha en reservplan.

Om du behåller ditt ursprungliga värmesystem har du redundans vid problem med elnätet eller själva utrustningen. Dessutom kan du säkra dina energisatsningar – om elpriserna stiger kan du till exempel elda upp den gamla naturgasugnen. Att ta bort en gammal oljetank eller radiatorer (och lappa trägolv där de kopplats bort) är exempel på merkostnader som kan bli följden. Å andra sidan, om du inte behåller din gamla värmeutrustning, har du bara ett VVS-system att underhålla och byta ut när det når slutet av sin livslängd. I så fall kan en generator eller ett helhusbatteri kopplat till solpaneler på taket hålla dig täckt i händelse av ett strömavbrott.

Värmepumpar reagerar långsamt.

En naturgas- eller oljeugn värms upp snabbt och ger värme vid behov. Så är det inte med en värmepump. Värmepumpar förbrukar mindre energi delvis eftersom de arbetar konstant, på en lägre nivå. Det betyder att deras uppgångstid är långsammare. "Det kan ta lite tid för en värmepump att få ett hus upp eller ner till temperaturer, men de är väldigt bra på att hålla det där", säger Ross.

Avfrostningsläget kräver en sekundär värmekälla.

När den omgivande utomhustemperaturen når runt 32 grader F och värmepumpen har värmts under en lång period kan utomhusbatteriet börja isa. För att förhindra att spolen förvandlas till ett fast isblock, går kallklimatvärmepumpar in i avfrostningsläge, som tillfälligt stoppar uppvärmningen av huset för att smälta isen från slingan. Denna avfrostningscykel kan ske ett par gånger i timmen under stor efterfrågan. För att förhindra "köldblåsningsfenomenet", där systemet faktiskt släpper ut kall luft under avfrostning, bör din installatör använda en backup värmekälla som elektriska kanalvärmare installerade i kanalsystemet, elektriska golvlister eller en traditionell ugn som eldar fossila bränslen eller panna.

Värmepumpar kan orsaka betydande vibrationer.

Detta kan ske i hela huset, både genom husets inramning (särskilt om, som med många äldre hus, ytterväggarna är 2×4-konstruktioner) och genom rören. Du kan begränsa detta problem genom att ha utomhusenheten installerad på marken istället för att fästas på sidan av huset.

Du måste rensa all snö.

En värmepump behöver mycket luftflöde runt och genom den, annars kommer den inte att fungera. Även med ett snöställ som lyfter det en fot eller mer från marken, måste du manuellt röja snö från toppen om du vill ha värme.

Välj rätt system

Din nuvarande VVS-installation är en faktor för att välja ett värmepumpsystem för ditt hem.

Bäst för hus med kanalsystem

Ett kanalförsett värmepumpssystem kan anslutas till befintligt kanalsystem – oavsett om det är fullstora eller höghastighetsminikanaler (retur). register, som visas ovan)—leverera värme och kyla genom den befintliga infrastrukturen, med lite eller ingen eftermontering behövs. Dessa system skickar köldmedium till en stor central lufthanterare som levererar konditionerad luft genom ett nätverk av kanaler.

Bäst för hus utan kanaler

Om det inte finns något befintligt kanalsystem kan ett kanallöst värmepumpsystem (a.k.a. mini-split) vara enklare, effektivare och billigare att installera. Detta system pumpar köldmedium till kompakta inomhusenheter placerade inom enskilda områden i ditt hem, vilket ger rum-för-rum-zonindelning.

Bäst för flerrumstillägg, färdiga källare och vindar

Ett kortvarigt kanalsystem levererar uppvärmd och kyld luft genom kanalsystemet, men bara till en liten del av huset. Detta kan vara idealiskt för ett flerrumstillägg, till exempel en ADU eller svärförälder.

Bäst för överkomliga priser

I ett paketerat system är både värme- och kylslingor placerade i utomhusenheten, med en liten kanal som levererar den uppvärmda eller kylda luften inuti. Detta är lite mindre effektivt än de vanligare delade systemen (där det finns en utomhusenhet och en inomhusenhet) men är billigare i förväg eftersom installationen är mindre arbetskrävande.

Pengar spelar roll

Även om deras största fördel kommer under uppvärmningssäsongen, är värmepumpar verkligen förbättrad luft luftkonditioneringsapparater och den vanligaste tiden att installera en värmepump är när det är dags för en ny luftkonditionering systemet. När du än gör det kan en värmepump betala tillbaka dig på flera sätt.

Hur mycket kostar en värmepump?

Luft-till-luft värmepumpar kostar vanligtvis $ 3 500 till $ 7 500 installerade (inte inklusive att lägga till eller ändra kanalsystem), men om du om du byter ut ditt luftkonditioneringssystem i alla fall, att välja en värmepump kan bara lägga till 3 till 10 procent ($250 till $800) till din totala summa kostar. Luft-till-vatten värmepumpar kostar cirka 30 procent mer eftersom tekniken inte är lika väletablerad i USA, och därför kommer du att betala en premie för både produkterna och installatörerna. I vilket fall som helst kan du få tillbaka en stor del av din investering – så länge du väljer ett högeffektivt system – genom en mängd olika incitament. Du kan ta 30 procent av den totala kostnaden, upp till 2 000 USD, som en skattelättnad. Och Inflation Reduction Act ger en statligt utfärdad rabatt på upp till 1 750 USD på värmepumpsvattenberedare och upp till 8 000 USD på värmepumpar uppvärmning och kyla för hushåll som tjänar mindre än 80 procent av statens medianinkomst (för mer om dessa program, se sidan 44). Det finns också troliga lokala incitament: Ta en titt på National Database of State Incentives for Renewables and Efficiency, på dsireusa.org, för statliga och allmännyttiga rabatter.

Hur mycket kan det spara på elräkningar?

Luftvärmepumpar är tre till fem gånger effektivare än naturgasugnar (för kylning erbjuder de samma effektivitetsalternativ som nya konventionella luftkonditioneringsapparater). Så om du inte bor i en stat med mycket höga elpriser (tittar på dig, New England) eller mycket låga naturgaspriser (hej, Idaho och Utah), kommer du att se rejäla besparingar på dina värmeräkningar. Naturligtvis kan driva ditt system med solenergi på taket helt eliminera dina energikostnader för uppvärmning och kylning - och om din befintligt värmesystem använder el, propan eller olja, en värmepump kommer att minska dina uppvärmningskostnader oavsett din el priser.

Hur länge håller en värmepump?

Som ett nytt centralt AC-system är den förväntade livslängden för luftvärmepumpar 10 till 15 år (lite kortare om du är omedelbart vid kusten, eftersom salt luft kan orsaka att delar korroderar)—och du kan förvänta dig 10 till 12 års garanti på delar; arbetsgarantin löper vanligtvis ut efter cirka 3 år. Du kan förlänga systemets livslängd genom att låta det servas regelbundet, och vissa företag inkluderar kostnadsfri arbetskraft på reparationer i sitt serviceavtal.

Rekommenderad teknik

Som med alla komplexa hushållssystem har du många chanser att spendera mer på extra funktioner, från smarttelefonsystemkontroller till HEPA-nivåfiltrering. Här är de viktigaste tekniska uppgraderingarna, enligt Richard och Ross Trethewey.

Kompressor med variabel hastighet eller inverterdriven

Genom att endast köra med den hastighet som krävs för förhållandena minskar dessa energianvändningen – och förhindrar därmed
systemet från att cykla på och av ofta, vilket hjälper till att hålla jämna temperaturer, förbättras
avfuktning under kylsäsongen, och ökar inomhusluftens kvalitet eftersom luftfiltret är
engagerad under längre tid. En bra idé i alla klimat, en inverter behövs mest i områden som
uppleva stora temperatursvängningar mellan årstiderna, med både iskalla vintrar och stekheta somrar. System med variabel hastighet startar och stannar också gradvis, vilket leder till tystare drift.

Förbättrad ånginjektion

Detta är tekniken som gör att kallklimatvärmepumpar kan dra värme ur omgivande utomhustemperaturer på -15 grader F eller kallare. Det är en högkonstruerad enhet som leder en del av köldmediet genom en värmeväxlare innan det blandas tillbaka i kompressorn.

Dual-fuel, eller hybrid, system

I stället för att använda elektriska motståndsvärmare för att förhindra kallblåsningsfenomenet när utomhustemperaturer svävar runt minusgrader, använder dessa system en mer effektiv naturgasugn. "Du kan också bara behålla din gamla ugn - eller möjligen din panna - och ställa in de två oberoende systemen som ett dubbelbränslesystem med en enda uppsättning kontroller som styr dem", säger Ross.

Högeffektivt system

En värmepumps verkningsgrad bestäms genom att dividera Btus för värme den rör sig med den elektricitet den använder – detta ger en Seasonal Energy Efficiency Ratio (SEER) betyg för kylning och en Heating Seasonal Performance Factor (HSPF) klassificering för uppvärmning. Nytt 2023, det lägsta tillåtna SEER-betyget är 15 i söder och 14 i norr, men du kan få system klassade så högt som SEER 33. Intervallet för HSPF är 8,8 till 14. Du kommer att betala mer för utrustning med högre effektivitet, men den investeringen bör betala sig själv flera gånger om under systemets livslängd. Det kan också göra ditt projekt berättigat till större incitament, och med solpaneler på taket kan det till och med göra det möjligt att driva ditt hus fulla elbehov.

Tänk på värmepumpar

Byter du inte ditt VVS-system? Du kan dra nytta av värmepumpsteknik – och rabatter – på andra sätt.

Värmepumpande torktumlare

En inbyggd luft-till-luft värmepump på botten drar värme ur luften i rummet, koncentrerar den och använder den för att värma luften som blåser över fuktiga kläder. Den luften passerar sedan genom en andra spole, som innehåller det kylda kylmediet, vilket gör att fukten kondenserar; den resulterande fukten pumpas till ett avlopp. Det finns ingen ventil på utsidan. Dessa torktumlare återvinner all värme som produceras, vilket resulterar i minst 28 procent mindre energiförbrukning. Tänk bara på att de fungerar långsammare – i vissa fall kan en belastning ta dubbelt så lång tid – och de kräver oftare borttagning av ludd eftersom allt stannar kvar i maskinen. De kostar ungefär dubbelt så mycket som konventionella torktumlare.

Värmepumpsvattenberedare

Tillgängliga som både on-demand och tank-typ varmvattenberedare (den senare, visas till vänster), dessa rymmer en luft-till-vatten värmepump som drar värme ur den omgivande luften – vanligtvis uppvärmd av en närliggande ugn eller andra mekaniska ämnen i bruksområdet – koncentrerar den och överför den till vattnet. Dessa värmare använder upp till 60 procent mindre energi än konventionella värmare men kostar ungefär tre gånger mer. Det finns några begränsningar för vart de kan gå också: De kräver minst 1 000 kubikfot utrymme runt dem, och den omgivande lufttemperaturen måste hålla sig mellan 40 och 90 grader F för att värmepumpen ska arbete. Det är perfekt för ett grovkök i källaren, och om ugnen och annan utrustning håller saker varmt, gör det varmvattenberedaren ännu mer effektiv.

Installation bästa praxis

Anlita ett erfaret proffs

Som med all hemförbättringsuthyrning, skaffa remisser och kontrollera referenser innan du anlitar en installatör. Alla VVS-entreprenörer kan installera en värmepump, men du vill ha någon med många års erfarenhet av den typ av värmepump du installerar – luft-till-vatten är till exempel inte utbredd på marknaden ännu – och det specifika märket också, eftersom specifikationerna och särskilt kontrollerna skiljer sig mycket åt mellan Produkter. Kontrollera tillverkarnas webbplatser för certifierade installatörer i ditt område. Dessutom använder cirka 80 000 installatörer över hela landet measureQuick, ett nätverk av automatiserade sensorer som kontrollerar ditt system direkt efter installationen, mäta temperaturen och hastigheten på luft- och köldmedieflödet, för exempel. Fördelen: Du får en diagnostisk rapport i realtid som intygar att systemet designades och installerades korrekt.

Förbättra isoleringen och täta luftläckor först

Lägga till isolering på vinden och vid tröskeln ovanför grunden, täta dörrar och fönster och till och med blåsa isolering i väggarna är en bra idé innan någon VVS-uppgradering eftersom det bokstavligen kommer att krympa storleken på utrustningen du behöver. Med en värmepump är det ännu viktigare. "Att bränna olja och naturgas ger dig massor av värme riktigt snabbt", säger Ross. "Värmepumpar arbetar långsamt och metodiskt, så om du har stort drag eller ditt hus inte håller värmen, systemet kan kämpa för att hålla dig bekväm.” Dessutom, i kallt klimat är värmebelastningen mycket större än kylning massor. "Skillnaden mellan inomhus- och utomhustemperaturer på en varm dag kan vara 20 eller 30 grader", säger Ross. "En kall dag kan det vara 60 grader eller mer." Så en värmepump som ger tillräckligt med värme kan vara lite överdimensionerad för sitt kylbehov; att förbättra husets hölje krymper den skillnaden, vilket gör att du kan anpassa ett system för både värme och kyla.

Inspektera och reparera kanaler och all utrustning du behåller

Äldre kanaler kanske inte har tätats eller isolerats enligt dagens standarder – eller så kan isoleringen ha försämrats och kanalsystemet rostat eller separerat i sömmarna. Din entreprenör bör kontrollera och fixa kanalsystemet innan du uppgraderar ditt system. Otillgängliga banor kan immas med ett flytande gummitätningsmedel från insidan. Behåller du din panna eller ugn? Låt den servas och byta filter.

Kör en värmeförlustberäkning

I snöbältet är det värmeberäkningen som gäller. Men om vintern, där du bor, innebär långa ärmar, inte parkas, kommer din entreprenör att dimensionera systemet för dina kylbehov istället. En värmepump som är för liten kommer inte att få huset tillräckligt varmt, och en som är för stor kommer att slås av och på så mycket att den inte kommer att kunna avfukta utrymmet ordentligt och kommer att ha en kortare livslängd.