第一批通过美国能源部“寒冷气候热泵挑战”的热泵或许会在今年年底走进美国家庭。

  能源部向业界提出的挑战是建造节能的全电动暖通空调机组，这些机组能够在美国真正经历冬季的地区有良好表现——并打破热泵无法应对寒冷天气的刻板印象。

  开利（Carrier）和伦诺克斯（Lennox）本周宣称，他们针对寒冷气候改良的最新机型已经下线 月供应给消费者。

  距离能源部向制造商发起的挑战仅仅过去了三年，这其中包含了在美国北部和加拿大各地家庭中开展的两个冬天的测试。

  “这是一项重大的成就，”美国能源部建筑技术办公室副主任拉姆·纳拉亚纳穆尔蒂（Ram Narayanamurthy）说道。

  当下，预计适用于寒冷气候的热泵价格会偏高，不过政府和行业专家称，竞争和规模应该会在未来几年把这些价格拉低。

  “热泵”这一名称其实有点不太恰当，因为它仅仅涵盖了该设备一半的功能。热泵既能供暖又能制冷，基本上取代了熔炉和空调。它们通过冷凝并将热能（热量）从一个地方转移至另一个地方来运作，当您想给房屋降温时将其转移到室外，当您想给房屋升温时将其转移到室内。您的冰箱使用相同的原理。

  问题在于空气源热泵——也就是那些与室外空气交换热量的——随着室外温度和室内温度的差距拉大，效率就会降低。（还有别的类型，如地源热泵 ，它们在地下交换热量。）当前这一代的热泵在温度降到华氏 0 度时往往表现欠佳，在 0 度以下效果就更糟了。这使得它们在美国北部和加拿大替代化石燃料供暖的作用较小。

  能源部给该行业提出的挑战是推进能够克服这一难题的技术，创建一个在华氏 5 度时能像在华氏 47 度时那样高效运转，还可以在低至华氏零下 15 度时运行的系统。

  “能源部所做的是提供支持，既能在实验室中来测试，还能与制造商合作将其推向市场，并历经两个冬天来来测试，”纳拉亚纳穆尔蒂说道。

  这家暖通空调制造商的工程师加快步伐建造测试设备，并采用了其最高效热泵的技术。

  贝达普迪称，Lennox 公司制造的设备运用了蒸汽喷射、液体喷射和变速压缩机，从而在温度下降时能从外部空气中获取更多热量。

  他表示：“这有点类似于给汽车发动机增压。” 变速压缩机使热泵在温度较低时能更快地循环制冷剂。

  开利公司住宅户外产品管理副总监迈克尔·卡特（Michael Carter）表示，开利公司也使用了一种在较低温度下能更有效运行的变速压缩机。卡特称，结合新的制冷剂和别的方面的变化，开利公司的设备在 5 度时的效率和在 47 度时相同，还可以在低至零下 23 度时继续运行（不过效率不高）。

  卡特表示：“这给消费的人带来的好处之一在于，使他们有机会投资购置在这些温度下可提供最大热量的热泵，减少他们在大多数情况下要切换至备用热源的时间或需求。”

  挑战的第一步是在能源部的橡树岭国家实验室开展实验室测试。一旦这些设备在实验室中被证明具备相应能力，它们就会进入实际场景，查看是不是确实如预期般正常工作。在能源部太平洋西北国家实验室协助开展的测试中，热泵被安装在美国几个气候寒冷的州以及加拿大的一些家庭中。

  这些测试让制造商了解了他们的设备。卡特表示，开利热泵所需的气流量比一些参与测试家庭的风道系统所能处理的量要多。这在对现存房子做改造时或许会是个难题，但对于新建房屋而言则不成问题，因为新建房屋能够设计出所需的风道系统。

  现在制造商开始为广大购买的人生产热泵。伦诺克斯预计在 11 月有产品可供销售，而开利预计于 12 月开始销售。

  一个不利之处在于，这些机组将 比标准热泵的花费更高，而标准热泵已经比中央空调贵一些。虽然价格因地区、安装人员等因素而异，但 Lennox 和 Carrier 均表示，他们预计价格会与当前的顶级型号持平或稍高，而这些型号价值数千美元。

  能源部发起此项挑战的目的是鼓励整个行业着手制造这些型号并开展创新，以此来实现相互竞争。“我们试图开拓的是一个扩大的市场，”Narayanamurthy 说。跟着时间的推移，能源部希望零部件成本下降，寒冷气候热泵在成本上更具竞争力。

  值得注意的是，安装热泵的大部分成本并非源于设备本身，而是源于将其连接到家中的相关工作。这可能包括管道工程、电气工作或设备本身数千美元价格中未包含的另外的成本。但所有这些都有资格获得 税收抵免和回扣，来自联邦《降低通货膨胀法案》以及其他清洁能源技术激发鼓励措施。联邦税收抵免将覆盖热泵安装成本的 30%，最高可达 2000 美元。其他回扣可能来自各州。