Pompa panas pertama yang lulus Kompetisi Pompa Panas Iklim Dingin Departemen Energi akan muncul di rumah-rumah di Amerika pada akhir tahun ini.
Tantangan Departemen Energi bagi industri adalah membangun unit HVAC listrik yang hemat energi dan dapat bekerja dengan baik di wilayah Amerika Serikat yang mengalami musim dingin yang sebenarnya, dan mematahkan stereotip bahwa pompa panas tidak dapat menahan cuaca dingin.
Carrier dan Lennox mengumumkan minggu ini bahwa model terbaru mereka, yang dirancang untuk iklim yang lebih dingin, kini mulai diproduksi dan akan tersedia bagi konsumen pada bulan November atau Desember. Ini baru tiga tahun sejak itu Tantangan DOE bagi produsentermasuk pengujian di rumah selama dua musim dingin di Amerika Serikat bagian utara dan Kanada. Enam perusahaan lain juga berpartisipasi dalam tantangan ini, dan beberapa di antaranya memasuki pengujian lapangan musim dingin kedua.
“Ini pencapaian yang sangat besar,” katanya Ram Narayanamurthywakil direktur Kantor Teknologi Konstruksi DOE. “Ini adalah industri yang biasanya memerlukan waktu sekitar lima tahun untuk membuat produk mulai dari konsepsi hingga peluncuran.”
Untuk saat ini, pompa panas untuk iklim yang lebih dingin diperkirakan memiliki harga yang lebih tinggi, namun pakar pemerintah dan industri mengatakan persaingan dan skala akan menurunkan harga tersebut dalam beberapa tahun ke depan.
Mengapa pompa panas kesulitan melawan hawa dingin
Nama “pompa panas” agak menyesatkan mengingat hanya mencakup setengah dari fungsi perangkat. Pompa panas menyediakan pemanasan dan pendinginan, yang pada dasarnya menggantikan tungku dan AC Anda. Mereka bekerja dengan cara mengkondensasi dan memindahkan energi panas (panas) dari satu tempat ke tempat lain, memindahkannya ke luar saat Anda ingin mendinginkan rumah dan ke dalam saat Anda ingin menghangatkan rumah. Kulkas Anda bekerja dengan prinsip yang sama.
Masalahnya adalah pompa panas sumber udara – yang menukar panas dengan udara luar – menjadi kurang efisien karena suhu luar ruangan menjauh dari suhu dalam ruangan. (Ada jenis lain, seperti pompa panas bumi, yang menukar panas di bawah tanah.) Pompa panas generasi saat ini cenderung mengalami kesulitan ketika suhu turun hingga 0 derajat Fahrenheit dan tidak bekerja jauh di bawah titik beku. Hal ini membuat teknologi tersebut kurang berguna dalam menggantikan pemanasan bahan bakar fosil di Amerika Serikat bagian utara dan Kanada.
Tantangan yang ditetapkan DOE bagi industri ini adalah menyempurnakan teknologi yang dapat menjawab tantangan ini, menciptakan sistem yang dapat beroperasi secara efisien pada suhu 5 derajat Fahrenheit seperti pada suhu 47 derajat Fahrenheit, dan mampu beroperasi bahkan pada suhu -15 derajat Fahrenheit.
“DoE telah memberikan dukungan dalam hal pengujian di laboratorium, tetapi juga bekerja sama dengan produsen untuk mengeluarkannya di lapangan dan mengujinya selama dua musim dingin,” kata Narayanamurthy.
Bagaimana pompa kalor dapat mengatasi suhu rendah
Tantangan pemerintah mendorong perusahaan untuk berupaya memenuhi spesifikasi tertentu dan mencari cara agar unit dapat memenuhinya. Prakash Bedapudi, wakil presiden eksekutif dan chief technology officer di Lennox, mengatakan para insinyur pabrikan HVAC telah mengambil langkah untuk menciptakan unit pengujian yang menggunakan teknologi dari pompa panas paling efisien.
Lennox membangun unitnya menggunakan injeksi uap, injeksi cairan, dan kompresor berkecepatan variabel untuk memungkinkannya menarik lebih banyak panas dari udara luar saat suhu turun, kata Bedapudi. Injeksi uap dan injeksi cairan memungkinkan perangkat menggunakan lebih banyak zat pendingin sekaligus, sehingga mendistribusikan lebih banyak energi. “Ini seperti melakukan supercharging pada mesin mobil,” katanya. Kompresor berkecepatan variabel memungkinkan pompa kalor mengalirkan zat pendingin lebih cepat saat suhu lebih rendah.
Carrier juga menggunakan kompresor berkecepatan variabel yang dapat beroperasi lebih efisien pada suhu yang lebih rendah, kata Michael Carter, direktur asosiasi manajemen produk perumahan luar ruangan Carrier. Carter mengatakan bahwa dikombinasikan dengan refrigeran baru dan perubahan lainnya, unit Carrier sama efisiennya pada suhu 5 derajat dan 47 derajat dan masih dapat beroperasi hingga -23 derajat (meskipun tidak seefisien itu).
“Salah satu manfaat yang diberikan konsumen adalah kemampuan untuk berinvestasi pada pompa panas yang menyediakan jumlah panas tertinggi pada suhu tersebut, mengurangi waktu atau kebutuhan untuk beralih ke sumber panas cadangan,” kata Carter.
Dari laboratorium hingga rumah
Tantangan tahap pertama adalah pengujian laboratorium di Laboratorium Nasional Oak Ridge milik DOE. Setelah perangkat tersebut terbukti di laboratorium, perangkat tersebut dibawa ke lapangan untuk melihat apakah perangkat tersebut benar-benar berfungsi sesuai harapan. Pompa panas telah dipasang di rumah-rumah di beberapa negara bagian AS dan Kanada yang mengalami cuaca dingin setelah pengujian yang difasilitasi oleh Laboratorium Nasional Pacific Northwest DOE.
“Itu benar-benar ada di rumah seseorang,” kata Narayanamurthy.
Tes tersebut mengajarkan produsen tentang peralatan mereka. Carter menemukan bahwa pompa panas Carrier memerlukan lebih banyak aliran udara daripada yang dapat ditangani oleh saluran di beberapa rumah pengujian. Hal ini bisa menjadi masalah ketika mencoba melakukan retrofit pada rumah yang sudah ada, namun tidak menjadi masalah untuk rumah yang baru dibangun yang dapat dirancang untuk mencakup pekerjaan saluran yang diperlukan.
Kini produsen mulai memproduksi pompa kalor untuk konsumen. Lennox memperkirakan unit tersebut akan tersedia untuk dijual pada bulan November, sementara Carrier memperkirakan penjualan akan dimulai pada bulan Desember.
Harga lebih tinggi untuk pompa panas yang lebih baik
Kerugiannya adalah unit ini akan lebih mahal dibandingkan pompa panas standar, yang harganya sedikit lebih mahal dibandingkan AC sentral. Meskipun harga berbeda-beda di setiap wilayah, pemasang, dan lainnya, baik Lennox maupun Carrier mengatakan mereka memperkirakan harga akan sama atau sedikit lebih tinggi dari model terbaik mereka saat ini, yang berharga beberapa ribu dolar.
“Tantangan kami adalah: Bagaimana kami mengurangi biaya?” ujar Bedapudi.
Maksud DOE dalam tantangan ini adalah untuk mendorong seluruh industri untuk mulai membangun model-model ini dan berinovasi agar dapat bersaing satu sama lain. “Apa yang kami coba bangun adalah perluasan pasar,” kata Narayanamurthy. Departemen Energi berharap seiring berjalannya waktu, biaya komponen akan turun dan pompa panas yang digunakan di iklim dingin akan menjadi lebih hemat biaya.
Perlu dicatat bahwa sebagian besar biaya pemasangan pompa panas tidak berasal dari perangkat itu sendiri, tetapi dari pekerjaan yang terlibat dalam menghubungkannya ke rumah. Ini mungkin termasuk pemasangan kabel, pekerjaan kelistrikan, atau biaya lain yang tidak termasuk ribuan dolar untuk perangkat itu sendiri. Namun semua ini juga memenuhi syarat untuk kredit pajak dan rabat berdasarkan Undang-Undang Pengendalian Inflasi federal dan insentif teknologi energi bersih lainnya. Kredit pajak federal akan mencakup 30% dari biaya pemasangan pompa panas, hingga maksimum $2.000. Diskon lainnya mungkin tersedia di negara bagian.
