熱泵：家用供暖的未來

在全球尋求遏制碳排放和促進永續生活的過程中，熱泵已成為傳統家用供暖方法之外，一種極具吸引力的替代方案。與燃燒化石燃料的傳統系統不同，熱泵利用環境中的可再生能源，如空氣、地面或水。這種方法以較低的運作成本在不同位置之間安全地傳遞熱量，並減少對環境的影響。

瞭解熱泵

熱泵利用沸點低至 -22 至 -40 °F (-30 至 -40 °C) 的冷卻劑。即使在冬天，它也能從室外吸收熱量，並將這些熱量轉移到室內，進而為建築物供暖。在夏天，一些熱泵反向工作，透過將熱量排出室外來有效地對建築物進行製冷。

在各種類型的熱泵中，最適合家庭使用的熱泵是從室外空氣中吸收熱量。其利用風扇將溫暖的空氣吹進室內，或者為散熱器和地暖加熱水溫。這些空氣源熱泵還可以在夏季實現製冷，使其成為炎熱氣候下家庭的理想選擇。其他熱泵利用埋在地下的管道或水體中的熱量。

能源效率與節能

燃氣供應的壓力和不斷上漲的燃氣價格使家用供暖成為提高效率和促進能源獨立的焦點。雖然熱泵仍然使用電力，但其效率比傳統暖氣爐高 30% 左右。美國能源部估計，一個家庭每年可以節省 200 至 1300 美元，具體取決於更換的系統。在歐洲，燃氣是主要的供暖來源，燃氣價格越高意味著熱泵使用者越能節省更多的費用。將熱泵與太陽能或風力發電相結合，可以進一步減少碳排放，並打造一個離網型系統。

熱泵不僅維護成本更低，只需每 3-5 年進行一次專業檢查，而且比傳統暖氣爐更安全、更可靠，使用壽命可能更長。

挑戰

儘管熱泵有這些好處，但也存在一些缺點。最值得注意的是初始成本，它可能是傳統暖氣爐的兩倍。空氣源熱泵最經濟實惠，因此最適合住宅使用。相反，地熱和水系統需要更廣泛的室外安裝，因此更適合大型辦公室、工業建築或公寓樓。

從歷史角度而言，熱泵在寒冷的氣候條件下表現不佳。然而，最新的進展使它們即使在低至 -13°F (-25°C) 的溫度下也能有效地發揮作用。不過，有關所用製冷劑的可持續性問題也依然存在。

政府倡議

政府對碳中和的承諾激發了各種激勵措施，鼓勵家庭採用更高效的技術。在美國，中低收入家庭購買熱泵等高效率的電器可以獲得退稅。美國政府也於今年 4 月宣佈，將為促進國內熱泵製造提供資金，旨在使清潔能源解決方案更實惠、更容易獲得，同時增強美國的能源獨立性。

同樣，大多數歐洲國家/地區也為安裝熱泵的改造房屋提供補貼，其中一些還包括新建房屋。一些國家/地區準備在 2025 年之前禁止在新住宅中使用石油和燃氣暖氣爐。

市場趨勢

熱泵在美國市場越來越受歡迎。截至 2021 年，美國 40% 的新住宅將空氣或地源熱泵作為主要供暖來源，比 2000 年的 23% 有大幅上升。儘管熱泵在溫暖地區更為常見，但隨著技術的不斷改進，預計在寒冷地區採用熱泵的人數將會增加。

熱泵需要高效率馬達驅動器

Power Integrations 透過高度整合的 BridgeSwitch 馬達驅動器 IC 為高效熱泵的發展做出了貢獻，非常適合驅動風扇和迴圈泵。半橋式架構非常高效，可提供一流的 EMI。

溫度監測、高壓保護和馬達電流回授等整合功能可將元件數量減少高達 50%，提高可靠性並降低成本。此外，MotorXpert 設計軟體以及內建的硬體保護和故障監測功能可以將 IEC-60335 和 IEC-60730 的認證時間縮短幾個月，從而加快進入市場的速度。