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Wissen / Wärmepumpe - Alles was sie wissen müssen



Wärmepumpen sind insofern einzigartig, als sie ein Instrument zur Bekämpfung des Klimawandels sind, wofür wir heute über die Technologie verfügen . Es ist die gleiche Technologie, die wir seit Jahrzehnten in Kühlschränken und Klimaanlagen verwenden. Durch die Umstellung auf Wärmepumpen würden Hunderte Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr eingespart . Und doch sind sie nur in 15 % der Einfamilienhäuser in den USA vorhanden.

Im Gegensatz zu spekulativeren Bereichen der Klimatechnologie ist die Masseneinführung von Wärmepumpen eher eine Frage des Einsatzes . Es gibt Hindernisse bei der Finanzierung , dem Kaufprozess , den hohen Installationskosten im Vorfeld und dem Mangel an differenzierten Ergebnissen.

Insgesamt scheint es ein Bereich zu sein, der reif für Umwälzungen ist, weshalb viele Start-up-Gründer damit beginnen, sich mit diesem Bereich auseinanderzusetzen.

Arten von Wärmepumpen

Wenn Sie völliger Neuling sind: Wärmepumpen sind eine hocheffiziente und klimafreundliche Möglichkeit, Ihr Zuhause zu heizen und zu kühlen . Sie werden mit reinem Strom betrieben und sind drei- bis viermal effizienter als bestehende elektrische Optionen. Sie sind eines unserer besten Werkzeuge im Kampf gegen den Klimawandel und sollten in jedem Haushalt eingesetzt werden.

Der Wärmepumpenkreislauf. [Bild folgt]

Wärmepumpen bestehen aus den gleichen Komponenten...

Ein Außengerät , das entweder die Wärme von außen sammelt, um sie nach innen zu leiten, oder die von innen gesammelte Wärme abgibt. Typischerweise verfügt es über einen Ventilator, der die Luft über eine Reihe von Spulen (aus Metall) bewegt, die die Wärme des Kältemittels ableiten. Es gibt zwei Hauptstile davon: „Barrel-Style“, der eher wie eine traditionelle Klimaanlage aussieht, und „Box-Style“, also die Boxen, die man auf Wärmepumpen sieht.

Eine Außeneinheit

Ein Innengerät, das entweder Wärme aus dem Inneren des Hauses ansaugt oder nach außen abgibt. Betrachten Sie es als funktionell dasselbe wie das Außengerät, aber es befindet sich in Ihrem Haus und sieht anders aus, je nachdem, wie die Wärme im ganzen Haus verteilt wird (siehe unten).

Kältemittelleitungen , die Wärme zwischen Innen- und Außenbereich austauschen. Hierbei handelt es sich um Metallrohre, die eine Substanz namens Kältemittel transportieren, die einen extrem niedrigen Siedepunkt hat.

Ein Kompressor , der zur Modulation des Drucks des Kältemittels verwendet wird

Ein Umkehrventil , das die Richtung des Kältemittelflusses ändert, um Ihr Zuhause entweder zu heizen oder zu kühlen. Wenn Sie den „Modus“ des Thermostats einstellen, ändert er effektiv die Richtung des Umkehrventils.

Manchmal: Heizstreifen/Widerstandsheizung : In sehr kalten Klimazonen unter -5 Grad Fahrenheit sinkt die Leistung der Wärmepumpe so weit, dass sie möglicherweise Schwierigkeiten hat, die Heizlast zu decken. Um dem entgegenzuwirken, sind bestimmte Wärmepumpen mit Widerstandselementen ausgestattet (stellen Sie sich einen Toaster vor, der Wärme erzeugt, indem er durch einen Draht läuft).

Darüber hinaus gibt es je nach Einrichtung Ihres Zuhauses noch einige andere „Varianten“ von Wärmepumpen, die jedoch alle aus den gleichen Kernbestandteilen bestehen.

Wärmepumpenaromen: Wie Wärme verteilt wird

Wenn Sie in Ihrem Haus eine Wärmepumpe installieren möchten, haben Sie mehrere Möglichkeiten, wie dieser Prozess ablaufen kann.

Option 1: Zentrale Kanalisation – die meisten Häuser verfügen über Kanäle, um Wärme (und Luft!) im ganzen Haus zu transportieren. In diesen Systemen gibt es einen zentralen Satz von Schläuchen, die die Luft durch das ganze Haus leiten. Am beliebtesten sind zentral kanalisierte Wärmepumpen. Wenn Sie über Kanäle verfügen, ist die Verwendung dieser Kanäle in der Regel die günstigste und effektivste Methode zur Wärmeverteilung.

Option 2: Mini-Split, auch kanallos genannt – für Häuser ohne Rohrleitungen oder in Fällen, in denen Sie einen bestimmten Raum klimatisieren möchten (z. B. eine Garage), können Sie ein Mini-Split-Gerät verwenden. Dies funktioniert auf die gleiche Weise wie die Zentraleinheiten, nur dass die Inneneinheit nicht in einem Keller oder Schrank versteckt wird, sondern sichtbar an den Wänden montiert wird. Kältemittelleitungen verlaufen direkt von einem Außengerät zu einem Innengerät. Da diese nicht das ganze Haus heizen können, sind sie normalerweise kleiner. Mini-Split-Geräte verwenden keine zentralen Kanäle, sondern werden an der Wand montiert

Option 3: Monoblock oder „Kompakt“ – es gibt einen anderen Wärmepumpentyp, der im Allgemeinen weniger beliebt ist, weil er für viele Wohnkonfigurationen nicht so flexibel oder leistungsstark ist: die „Monoblock“-Einheit. Diese vereinen Innen- und Außengeräte in einem einzigen Formfaktor, der außerhalb des Hauses aufgestellt wird und dann die Luft nach innen befördert. Es profitiert von der einfachen Installation (keine Kältemittelleitungen), ist aber nicht annähernd so effizient wie ein Split-System und hat eine größere Stellfläche im Freien.

Option 4: Luft-Wasser – für Haushalte mit Strahlungsheizung können Wärmepumpen (oder Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe) Wärme mit Wasser austauschen.

Wärmepumpenaromen: Heizquellen

Neben der Wärmeverteilung im Inneren gibt es auch Unterschiede in der Funktionsweise von Wärmepumpen.

Luftwärmepumpen sind die häufigste Art von Wärmepumpen, die man überall sieht. Diese tauschen Wärme mit der Außenluft aus, genau wie eine Klimaanlage.

Luftwärmepumpen stehen außerhalb Ihres Hauses

Dual-Brennstoff- Wärmepumpe – eine Dual-Brennstoff-Wärmepumpe ist im Grunde die gleiche wie eine Zentralheizung, bedeutet aber nur, dass Sie Ihren vorhandenen Ofen nicht ersetzen und die Wärmepumpe daneben installieren. Dies ist ein beliebter Weg für Hausbesitzer, die einen schrittweisen Übergang anstreben. Beim Dual-Fuel-Betrieb können die Wärmepumpe und der Gasofen nie gleichzeitig laufen, so dass Sie beim Heizen nicht viel Geld sparen. Aber es kann nützlich sein, um schrittweise auf Elektroheizung umzusteigen.

Luft-Boden (auch Bodenquelle genannt) – in extremen Klimazonen (denken Sie an den Nordosten) haben sowohl die Wärmepumpenheizung als auch die Kühlung einen geringeren Wirkungsgrad. Es ist schwierig, der sehr kalten Luft Wärme zu entziehen, ebenso wie es schwierig ist, Wärme an heiße, feuchte Tage zu übertragen. Es stellt sich heraus, dass die Bodentemperatur das ganze Jahr über mehr oder weniger konstant bleibt, wenn man etwa 30–40 tief bohrt. Dies verleiht einer Wärmepumpe einen viel besseren Wirkungsgrad.

Der Markt

Die heutigen Marktteilnehmer sind in einige verschiedene Schichten unterteilt: Verbraucher, Auftragnehmer und Techniker, Großhändler und Hersteller.

Beginnen wir mit den Verbrauchern . Ofenanlagen haben typischerweise eine Lebensdauer von 20 Jahren, während Wechselstromanlagen eine Lebensdauer von eher 15 Jahren haben. Wenn Ihr Ofen oder Ihre Klimaanlage ausfällt (oder Sie vielleicht zum ersten Mal eine Klimaanlage anschaffen möchten), bietet sich Ihnen die magische Gelegenheit, auf eine Wärmepumpe umzurüsten.

Heutzutage rufen die meisten Verbraucher entweder die Nummer auf der Seite des Geräts an, die der ursprüngliche Installateur hinterlassen hat (eine geniale und im Grunde kostenlose Lead-Flow-Technik), oder suchen auf Google nach einem Auftragnehmer. Normalerweise erhalten diese Lead-Flow-Unternehmen etwa 50 Euro pro Lead.

Typischerweise ist die Panne... 2-4.000 Gerätekosten (reine Hardware) 4.000–15.000 Arbeitskosten (Altgeräte entfernen, Kältemittelleitungen verlegen, installieren) 10-20.000 (vielleicht) Kanal-Upgrades, Panel-Upgrades

Die Arbeitskosten schwanken stark. Es ist hauptsächlich eine Funktion von Angebot und Nachfrage. In Gebieten, in denen viele Menschen über eine Klimaanlage verfügen, ist es relativ einfach, eine Wärmepumpe nachzurüsten, und das kommt immer wieder vor

Meistens werden Wärmepumpen-Upgrades unter Zwang durchgeführt . Ungefähr 80 % der Ofenaustausche erfolgen im Rahmen eines „Break-Fix“-Szenarios, bei dem die vorhandene Ausrüstung nicht mehr funktioniert und neue Ausrüstung installiert werden muss. Es ist viel schwieriger, einen größeren Ersatz zu verlangen (sowohl zeitlich als auch kostenmäßig), wenn die Heizung ausfällt und Ihrer Familie kalt ist! Hausbesitzer rufen einen Auftragnehmer Techniker an, der das Problem untersucht.

Vertragsunternehmen sind in der Regel sowohl klein als auch fragmentiert.

Im Allgemeinen ist es ein gutes Geschäft. Je nach Betriebsgröße können einzelne Geschäfte zwischen 500.000 und 10 Millionen US-Dollar pro Jahr verdienen. Der durchschnittliche Stundenlohn eines Technikers beträgt 45 EUR/Stunde.

Die meisten Auftragnehmer, mit denen wir gesprochen haben, weisen darauf hin, dass ein erheblicher Arbeitskräftemangel besteht. Auftragnehmer müssen Experten für Systemdesign, Heiz- und Kühllasten, einige elektrische Arbeiten, Druckschwankungen und Konstruktion sein. Es ist ein Handwerksberuf, dessen Beherrschung lange dauert.

Neue Auftragnehmer lernen in der Regel über das Ausbildungsmodell, aber in den letzten Jahren sind weniger Personen in diese Berufe eingestiegen. In einigen Fällen nehmen Auftragnehmer erst nach Monaten neue Aufträge an. Die Nachfrage nach Auftragnehmern steigt zweimal pro Jahr; der erste heiße Tag im Sommer und der erste kalte Tag im Winter.

In den letzten Jahren gab es eine Zunahme von Private-Equity-Roll-up-Vehikeln, die diese Unternehmen aufkauften. Viele von ihnen versuchen, die Technologie zu zentralisieren und auf Schlüsselfunktionen (Planung, Finanzierung, Rechnungsstellung) zu übertragen, damit die Techniker mehr Zeit für ihre Facharbeit haben.

Auftragnehmer haben in der Vergangenheit nicht viel Software eingeführt, obwohl es Unternehmen gibt, die versuchen, sie zu bedienen ( ServiceTitan ).

Schließlich sind da noch die Hersteller . Dies sind die einzigen großen Player auf dem Markt, es handelt sich um eine Handvoll börsennotierter Unternehmen wie Carrier , Trane , Lennox , Mitsubishi und Daikin . Jeder von ihnen bringt Hardware im Wert von über 1 Milliarde US-Dollar ein und erzielt in der Regel eine Marge von 20 % .

Tranes Finanzdaten aus ihrer 10-K-Einreichung. 4,3 Milliarden Umsatz, 20 % Marge

Viele Techniker haben Verträge direkt mit dem Großhändler oder dem Hersteller. Daher ist es schwierig, eine Wärmepumpeneinheit zu kaufen, selbst wenn Sie es wirklich wollten . Ähnlich wie die Autohäuser vor 20 Jahren funktionierten, müssen Sie sich an den Händler (auch Auftragnehmer oder Großhändler genannt) wenden, der ein lizenzierter Einzelhändler des Herstellers ist.

Diese Hersteller sind aus zwei Gründen leicht davon abgehalten, die Einführung von Wärmepumpen voranzutreiben: 1) Viele von ihnen verkaufen auch Öfen und Klimaanlagen und haben ganze Abteilungen für diese Gewinn- und Verlustrechnungen verantwortlich. 2) Sie möchten eine Marge bei den Geräten aufrechterhalten. Anstatt teurere, aber einfacher zu installierende Geräte bereitzustellen, werden sie versuchen, möglichst niedrige Kosten zu liefern und die Arbeitskosten dann an den Endverbraucher weiterzugeben.

In den USA gibt es 77 Millionen Einfamilienhäuser und pro Jahr werden etwa 3 Millionen Heiz- oder Klimaanlagen installiert .

Installation einer Wärmepumpe

Okay, wie sieht also die Installation einer Wärmepumpe aus? Es gibt ein paar verschiedene Stücke..

Vor-Ort-Besuch : Dies hat einen doppelten Zweck. Ein Teil davon besteht darin, das Angebot tatsächlich zu bewerten und sicherzustellen, dass es keine Probleme gibt. Die zweite besteht darin, dem Hausbesitzer dabei zu helfen, die gewünschte Lösung zu verkaufen. Im Rahmen dieses Vor-Ort-Besuchs wird der Auftragnehmer zunächst eine Systemdimensionierung durchführen, um festzustellen, welche Art von System Sie benötigen.

Im Reparaturfall ist der erste Besuch der wichtigste. Wenn ein Techniker sagt, dass die vorhandene Ausrüstung ersetzt werden muss und ersetzt werden muss, legt er den Rahmen für die gesamte Reise fest.

Die Ausgabe des Systementwurfs sollte einen Lastdimensionierungsbericht für das Haus umfassen . Es sollte angeben, wie viele BTUs Sie im Winter zum Heizen Ihres Hauses benötigen und wie viele Tonnen Kühlung Sie im Sommer benötigen.

Wie sich herausstellt, ist die Lastdimensionierung ein überraschend kniffliges Problem. Das Design hängt von der Konfiguration Ihres Raums, der Isolierung und sogar der Position des Hauses relativ zur Sonne ab. Der „Goldstandard“ dafür besteht darin, eine manuelle J-Berechnung für das Haus durchzuführen und einen Blower-Door-Test durchzuführen , der die tatsächliche Undichtigkeit des Hauses beurteilt.

Viele Auftragnehmer überspringen diesen Schritt, wenn sie die vorhandene Ausrüstung durch eine neuere Version derselben Ausrüstung ersetzen. Dies ist ein weiterer Grund dafür, dass Bauunternehmer lieber beim Austausch vorhandener Systeme bleiben als beim Austausch gegen eine Wärmepumpe.

neue Rohrleitungen – wenn Sie in einem Klima leben, in dem es nicht zu heiß wird, verfügen Sie möglicherweise über kleine Rohrleitungen. Die Kanäle müssen nicht sehr groß sein, da Gasöfen auf eine hohe Temperatur (140 °F) heizen. Wärmepumpen heizen bei einer viel niedrigeren Temperatur (100–110 °F), was bedeutet, dass sie mehr Luft bewegen müssen, um zu arbeiten. Um dieses größere Volumen zu erreichen, muss die Kanalgröße vergrößert werden, was die Vorabkosten tendenziell um 10.000 bis 20.000 erhöht. Wenn die vorhandenen Rohrleitungen nicht ausreichen, empfiehlt der Installateur in der Praxis stattdessen ein kanalloses System, das tendenziell auch teurer ist (denken Sie daran: Wenn Sie Kanäle haben, sind diese die günstigste Möglichkeit, Wärme zu liefern).

Panel-Upgrade / und neue 240-V-Steckdosen – ältere Häuser wurden zu einer Zeit verkabelt, bevor wir all diese Elektrogeräte hatten (Sonnenkollektoren, Elektrofahrzeuge usw.). Bei einer Wärmepumpe muss möglicherweise Ihr Panel aufgerüstet werden, um eine höhere Stromstärke zu ermöglichen. Ein Panel-Upgrade ist nicht besonders teuer, aber es könnte 2-3.000 kosten, das Haus neu zu verkabeln. Dadurch verlängert sich auch die End-to-End-Zeit für die Arbeit, da der Energieversorger möglicherweise den Service für das Haus aufrüsten muss.

Neue Isolierung – Ein Haus zu isolieren ist teuer, aber wahrscheinlich das, was Sie tun sollten, bevor Sie andere Modernisierungen vornehmen. In den meisten Fällen ist die Isolierung die wichtigste Maßnahme, um Ihr Zuhause effizienter zu machen.

Installation : Eine Wärmepumpe sollte in etwa einem Tag installiert werden können. Die Techniker müssen alle alten Einheiten entfernen und alle neuen Kältemittelleitungen verlegen (also Löcher in die Wände Ihres Hauses bohren). Wenn Sie bereits über eine Klimaanlage verfügen, können die Techniker wahrscheinlich die bereits in Ihren Wänden vorhandenen Kältemittelleitungen wiederverwenden. Die Techniker installieren das Außengerät, indem sie es auf eine Betonplatte stellen und es an die Steckdosen sowie die verschiedenen Innengeräte anschließen. Oft empfehlen Techniker im Rahmen dieses Prozesses den Einbau neuer Thermostate. Schließlich müssen sie die Kältemittel „befüllen“ und die Leitungen mit R-410A (oder einem anderen Kältemittel) füllen.

Nachsorge/Wartung: Die meisten Installateure bieten eine einjährige Garantie auf alle von ihnen durchgeführten Arbeiten. Rückrufe bei Wärmepumpen sind am häufigsten auf austretendes Kältemittel zurückzuführen (was auch aus klimatischer Sicht schlecht ist, mehr dazu weiter unten).

Dienstprogramme

Es gibt noch einen weiteren Akteur auf diesem Markt, über den wir noch nicht gesprochen haben: Versorgungsunternehmen und staatliche Finanzierung .

Die Regierung hat Budgets bereitgestellt, um Verbrauchern dabei zu helfen, die Einführung umweltfreundlicher Technologien voranzutreiben. Typischerweise werden diese Budgets auf Bundesebene festgelegt und fließen dann an das „Landesenergieamt“. Jedes staatliche Energieamt arbeitet dann mit lokalen Energieversorgern ( ConEd , PG&E ) oder NGOs ( BayRen ) zusammen, um Programme für Verbraucher zur Einführung hocheffizienter Geräte bereitzustellen.

Während die großen Haushaltsbeträge auf Bundesebene festgelegt werden, ist die tatsächliche Verteilung dieser Gelder weitgehend eine lokale Angelegenheit.

Die Versorgungsunternehmen berechnen jedem Verbraucher eine „feste Servicegebühr “, die etwa 20 US-Dollar pro Monat beträgt. Die Wartung kostet sie im Grunde nichts (stellen Sie sich das wie die Mitgliedschaft im Fitnessstudio vor). Energieversorger möchten im Allgemeinen die Spitzenlast ihrer Systeme verringern und gleichzeitig die Verbindung ihrer Kunden aufrechterhalten und die Servicegebühr bezahlen. Je höher die Nachfrage, desto teurer ist es für einen Energieversorger, diese Energie zu liefern, sodass die Energieversorger Spitzenlasten und „Spitzenlasten“ mit niedrigeren Margen minimieren. Versorgungsunternehmen sind „Beschaffungsmotoren“, sie sind sehr gut darin, neue Kapitalverbesserungen zu finanzieren, wenn sie für diese Projekte eine Rendite vorweisen können. Sie neigen dazu, nur wenig selbst zu bauen Stromversorger werden Anreize für die Umstellung auf reinen Strom schaffen . Gasversorger werden Anreize für hocheffiziente Geräte schaffen . In einigen Fällen ermitteln Energieversorger, die beides tun, die Kosten für die Versorgung einzelner Haushalte und versuchen, die Last auf die für die Versorgung günstigste Methode umzustellen.

Trotz alledem ist die Bereitstellung von Software und Datendienstprogrammen ein Bereich, der für Startups reif ist, sich damit zu befassen. Es ist auch eine Schande, das bekannteste Unternehmen hier ist Opower , aber es gibt nicht viele andere, die bereit sind, dem High-Touch-Verkaufszyklus zu trotzen.

Anreize und Rabatte

Ein wichtiges Ergebnis dieser staatlichen Finanzierung ist, dass Energieversorger häufig 2.000 bis 3.000 US-Dollar pro Wärmepumpeninstallation anbieten , um Geräte mit höherer Effizienz ins Haus zu bringen. Mit dem Inflation Reduction Act hat sich diese Zahl für Familien mit niedrigem und mittlerem Einkommen dramatisch erhöht .

Es gibt viele Probleme mit diesen Anreizen ...

Entdeckung – bevor sie Fördermittel beantragen können, müssen Hausbesitzer darüber Bescheid wissen! Das Bedauerliche ist, dass diese Anreize auf viele verschiedene Websites verteilt sind. In vielen Fällen sind Anreize „so lange gültig, bis das Geld aufgebraucht ist“, was bedeutet, dass ein Verbraucher möglicherweise mehr Geld zurück erwartet.

Anspruchsberechtigung – wuff, Anreizberechtigung ist eine komplexe Sache. Oft hängt es von einer Vielzahl von Faktoren ab: der genauen Einheit, die installiert wurde, der Dimensionierung im Vergleich zur vorhandenen Ausrüstung, dem Haushaltseinkommen und mehr. Sowohl für Hausbesitzer als auch für Bauunternehmer ist es schwierig herauszufinden, wie viel Geld ihnen zusteht.

Antragstellung – Die Beantragung von Rückerstattungen erfordert einen lästigen Papierkram. Bei Dingen wie Ladegeräten für Elektrofahrzeuge können Verbraucher die Anträge selbst ausfüllen. Für eine Wärmepumpe werden wahrscheinlich 2-3 Stunden Auftragnehmerzeit benötigt ... weshalb sich viele Auftragnehmer einfach nicht darum kümmern!

Finanzierung – Die größten Anreize gab es in der Vergangenheit in Form von Steuergutschriften, die Sie am Ende des Jahres von Ihrer Steuerrechnung abziehen können. Das bedeutet, dass der Verbraucher die Installationskosten im Voraus bezahlen muss, bis er Monate später die Rückerstattung in Anspruch nehmen kann. Fortschrittlichere Versorgungsunternehmen werden mit Banken zusammenarbeiten, um zinslose Kredite bereitzustellen , aber hier besteht immer noch eine große Lücke. Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen (Werde ich betrogen?)

Sie fragen sich vielleicht, wie das Geld im Rahmen dieses Prozesses fließt ...

Die Großhändler berechnen in der Regel 3-5.000 pro Wärmepumpeneinheit. Einheiten mit höherem Wirkungsgrad sind teurer ( 6-8.000 ). Der Hersteller wird versuchen, eine Marge von 30 % aufrechtzuerhalten , wobei Geräte mit höherer Effizienz eine größere Marge haben. Die Installateure geben diese Kosten an den Verbraucher weiter und verdoppeln dann normalerweise die Arbeitskosten des Geräts . Für ein 5K-System fallen mindestens 5K Arbeitskosten an. In bestimmten Regionen mit einem wettbewerbsintensiveren Arbeitsmarkt (SF, Seattle) haben wir sogar gesehen, dass Arbeitskräfte 70–90 % der Kosten ausmachen . Der durchschnittliche Verbraucher mit einem hocheffizienten Gasofen spart etwa 200 US-Dollar pro Jahr an Brennstoffkosten . Verbraucher, die teurere Energieformen (z. B. Heizöl) verwenden, sparen etwa 2.000 US-Dollar pro Jahr . Auftragnehmer werden in der Regel einen Pufferraum einplanen

Das Nettoergebnis ist, dass in einem beliebten Wärmepumpenmarkt mit vielen Klimaanlagen und mildem Klima (denken Sie an Austin, TX) die Kosten für den Wechsel zu einer Wärmepumpe etwa 8.000 bis 10.000 US-Dollar betragen werden . In einem Markt, in dem der Wechselstromverbrauch viel seltener ist (SF) oder das Klima extremer ist (z. B. Seattle, Boston), kann die Installation einer Wärmepumpe 20.000 US-Dollar kosten.

Ein Wort zu Kältemitteln

Während ich Wärmepumpen im Allgemeinen optimistisch gegenüberstehe und davon überzeugt bin, dass wir sie einsetzen müssen, um den Klimawandel zu verhindern, sind die heutigen Wärmepumpen nicht nur Sonnenschein und Regenbogen. Bei der Einführung gibt es ein großes Problem: Kältemittel .

Denken Sie daran, dass Kältemittel Substanzen sind, die Wärme von außen nach innen (oder umgekehrt) übertragen . Kältemittel haben einen sehr niedrigen Siedepunkt (denken Sie an -40 Grad Fahrenheit). Durch den niedrigen Siedepunkt lässt sich der Druck leicht ändern, um einzustellen, ob ein Kältemittel flüssig oder gasförmig ist, was für die Wärmeübertragung gut ist, an anderer Stelle jedoch zu Problemen führen kann.

Bemerkenswert ist, dass viele Kältemittel ein hohes Treibhauspotenzial (GWP) haben . Diese Zahl wird im Verhältnis zu CO2 gemessen (das ein GWP von 1 hat) und drückt aus, um wie viel schlimmer ein Kältemittelmolekül im Hinblick auf die globale Erwärmung ist.

Im Laufe der Zeit wurden Tausende von Kältemitteln kategorisiert. Sie werden normalerweise nach R-{Ccount - 1}{Hcount + 1}{Fcount} nummeriert , wenn sie als reine Ketten betrachtet werden, aber wenn sie kombiniert werden, ändert sich das Nummerierungsschema, um sequenzieller zu sein.

Das heute beliebteste Kältemittel ist R-410A . Es handelt sich um eine Mischung aus CHF 2 CF 3 und CH 2 F 2 mit einem GWP von 1.400. (Es ist zu beachten, dass wir trotz einiger Kältemittellecks immer noch sehen, dass Wärmepumpen beim GWP die Nase vorn haben. )

Im Laufe der Zeit haben wir Kältemittel mit hohem Treibhauspotenzial immer mehr verboten (erinnern Sie sich an FCKW und HFKW?). Und im Jahr 2024 bereitet sich die Branche auf den Ausstieg aus R-410A vor .

Das einzige Problem ist, dass es nicht viele andere gute Alternativen gibt. Kältemittel lassen sich in zwei Klassen einteilen...

brennbar : Dies sind Kältemittel wie Propan (R-290) oder Isobutan . Wir können sie nicht einführen, ohne eine Reihe von Bauvorschriften zu aktualisieren. Abgesehen davon finde ich es irgendwie verrückt, dass wir uns dafür entscheiden, Propan in den Bauvorschriften einzuschränken, obwohl wir ständig Erdgas in die Häuser leiten, um es buchstäblich in Brand zu setzen.

Hochdruck : Zu den führenden nicht brennbaren Kältemitteln gehört CO2 . Es ist nicht brennbar (gut!), hat ein GWP von 1 (ebenfalls gut!), erfordert aber viel mehr Druck, um vom Dampf in eine Flüssigkeit umzuwandeln (schlecht!). Dies bedeutet teurere Kompressoren.

Die Suche nach neuen Kältemitteln ist ein aktives Forschungsgebiet und wird wahrscheinlich einen grundlegenden Wandel erfordern. Die meisten großen Hersteller scheinen diesen Forschungsbereich intensiv zu untersuchen.

Eimer voller Probleme

Verbraucherbewusstsein – die meisten Verbraucher wissen nicht (oder kümmern sich nicht viel darum), wie sie ihre Wärme beziehen. Obwohl Wärmepumpen schon seit vielen Jahren erhältlich sind, sind sie erst seit kurzem in der öffentlichen Diskussion angekommen. Im Gegensatz zu Solar- oder Elektrofahrzeugen sind Wärmepumpen so gut wie unsichtbar und in keiner Dimension ein Statussymbol.

Dringlichkeit des Problems – die meisten HVAC-Systeme werden ersetzt, wenn das alte System kaputt ist. Verbraucher haben normalerweise keine große Lust, eine langwierige Wärmepumpe zu installieren, wenn sie ihr Zuhause nicht warm halten können! Wenn ein HVAC-System jedoch reibungslos funktioniert, haben Verbraucher kaum Lust, es auszutauschen, was zu einem erhöhten Risiko für den Prozess führen würde.

Anreize für Auftragnehmer – Auftragnehmer möchten in der Regel jegliche Art von Rückruf vermeiden. Der einfachste Weg, dies zu tun, besteht darin, die vorhandene Ausrüstung auszutauschen. Es minimiert Risiken und zusätzliche Arbeitsstunden. Sie müssen sich keine Sorgen über Probleme machen, die zu einem drastisch höheren Angebot führen könnten (Kanaldimensionierung oder Panel-Upgrades).

Regionale Märkte – Ein Grund dafür, dass HVAC für Startups schwierig zu bewältigen ist, liegt darin, dass es sich um einen stark fragmentierten, sehr regionalen Markt handelt. Der Pitch für Verbraucher ist tatsächlich je nach Region unterschiedlich. In SF oder Seattle könnte man Wärmepumpen als „zum ersten Mal eine Klimaanlage hinzufügen“ betrachten. Im Südosten ist dies eine Möglichkeit, Ihre Stromrechnung um das Zwei- bis Dreifache zu senken. Im Nordosten sind Wärmepumpen am besten geeignet, teure Brennstoffe wie Heizöl zu ersetzen.

Chancenbereiche

Finanzierung . Solar verfügt über zahlreiche Optionen zur Finanzierung der hohen Vorabkosten. Diese gibt es heute bei Wärmepumpen weitgehend nicht (obwohl örtliche Versorgungsunternehmen manchmal Darlehensprogramme mit einem effektiven Jahreszins von 0 % anbieten). Die Beantragung von Rabatten und Anreizen ist ein mühsamer Prozess und erfordert oft noch , dass Sie im Voraus Geld ausgeben.

System-Design . Der Entwurf eines Systems für ein Zuhause ist schwierig und erfordert oft einen Besuch vor Ort. Dies ist sowohl für den Verbraucher ärgerlich als auch für den Auftragnehmer mit Kosten verbunden, da für die Erstellung eines Angebots zusätzliche zwei bis drei Stunden Laufzeit erforderlich sind, für die er möglicherweise nicht einmal bezahlt wird! Der heilige Gral hier würde auf die gleiche Weise funktionieren wie Solar: direkt von Adresse -> Design ausgehen. Wir haben viele dieser Modelle in Wärmepumpen integriert, Hurra! , aber es gibt immer noch Innenteile des Systems, deren Oberfläche mehr Arbeit erfordert (Rohrleitungen, Panel, Kältemittelleitungen). Es gibt einige Unternehmen, die sich ausschließlich auf Systemdesign konzentrieren ( CoolCalc , Arch , Conduit ).

Neue Wärmepumpen und Kältemittel . Es gibt eine Reihe von Startups, die versuchen, neue Wärmepumpen zu bauen: Gradient , Stow , Dandelion Energy und andere. Ein System wie die Fenstereinheit von Gradient erfordert keine Installation durch einen Auftragnehmer und eignet sich für Mehrfamilienhäuser. Dandelion verfolgt einen differenzierten Ansatz und konzentriert sich auf Erdwärmepumpen, die schwieriger in der Anschaffung sind.

Kaufreise. Im Moment ist es ziemlich schwierig, eine Wärmepumpe zu bekommen, selbst wenn man hoch motiviert ist und kein begrenztes Budget hat. Es gibt eine Reihe von Unternehmen, die versuchen, den Kaufprozess zu unterstützen: Woltair in Polen, Lun in der EU. Jeder von ihnen arbeitet daran, den Kauf einer Wärmepumpe dem Online-Kauf einer Spülmaschine oder Waschmaschine/Trockner ähnlicher zu machen.

Darüber hinaus gibt es einige andere Wege, die die Leute zu erkunden versuchen und bei denen ich etwas weniger optimistisch bin, die aber meiner Meinung nach hier erwähnenswert sind.

Luxusprodukte? Viele Menschen fragen sich, ob Wärmepumpen zu einem Luxusprodukt werden könnten. Ich persönlich bin hier skeptisch. Heizen und Kühlen sind viel weniger greifbar als ein Elektrofahrzeug oder die Solaranlage auf dem Dach. Wenn Sie jedoch einen Weg finden könnten, eine Wärmepumpe in ein futuristisches technisches Gerät oder ein Symbol mit hohem Status zu verwandeln, hätten Sie meiner Meinung nach viel Glück. Quilt ist ein solches Unternehmen, das anspruchsvolles Industriedesign auf einem antiquierten Markt anwendet. Bei Produkten wie einem Induktionsherd, den man täglich nutzt, kann dieser Ansatz meiner Meinung nach viel besser funktionieren (a la Impulse ).

Elektrifizierung des ganzen Hauses . Es ist weitaus üblicher, jeweils nur eine einzelne Komponente zu aktualisieren. Aber es gibt ein paar Unternehmen, die versuchen, das ganze Haus zu elektrifizieren, indem sie bessere Hardware und Software bereitstellen,

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