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建筑科学

我的空调阁楼上的管道小裂缝(上)

计算负载和系统大小

我们新的三菱逆变器驱动小型分离式热泵系统的室外机

去年我妻子和我买了一栋1961年的牧场风格的房子我在修理它的过程中得到了很多乐趣。我写了关于阁楼上的喷雾泡沫没有覆盖到顶板的问题我是怎么解决的当我们把拱腹,筋膜和排水沟都换掉的时候。我还在阁楼上安装了更多的喷雾泡沫,因为原来的阁楼封装非常糟糕。我把旧的天然气热水器换成了漂亮的新Rheem热泵热水器。(我将在今年夏天的某个时候写这两个主题。)

到目前为止,我们做的另一件大事是为一楼安装了一个三菱热泵系统。它有一个室外机组和两个空气处理在有空调的阁楼。广东暖通*安装了系统,并做了一个出色的工作。他们专注于三菱设备,特别是无管道设备,他们对高质量工艺的奉献精神显示出来。如果你在亚特兰大地区寻找小裂缝,你不会错的。(是的,他们给了我们折扣,但即使他们没有,我也会说同样的话。)

你可能想知道我是如何划分房子的,我们的加热和冷却负荷是什么,以及为什么我缩小了系统的大小,所以让我们进入细节。

*披露:三菱在设备和能源先锋博客上的广告上给了我们折扣。广州暖通公司在安装上给了我们折扣。

区域和负荷

我为我们安装的系统做了负荷计算和大部分设计工作。(Canton Heating & Air帮助完善了裤子配件的细节,我将在下一篇文章中讨论。)平面图如下所示,我做的第一件事是把房子划分成区域。左边的卧室组成了一个区域(绿色)。右边的公共区域是另一个区域(粉红色)。阳光房需要有自己的区域(蓝色),因为所有的玻璃。这个房间的三面外墙中,约60%都装有窗户(双层玻璃窗,建于上世纪八九十年代)。

Bailes住宅平面图和分区
Bailes住宅平面图和分区

我们使用RightSuite Universal能源先锋的暖通空调设计,这就是本文中看到的结果的来源。以下是我在Manual J负载计算中使用的规格:

贝尔斯住宅手工J负荷冷热负荷计算规范
贝尔斯住宅手工J负荷冷热负荷计算规范

让我来解释一下输入。除了阳光房和洗衣房,其他一切都位于有空调的地下室或有空调的爬行空间之上。只是他们现在没有直接受到制约。在我们把新系统放在密封阁楼后,我们把旧的炉子和空调搬走了。11万Btu/hr的空调和4吨重的空调为整个房子提供了一个区域。情况不是很好,但楼上的情况基本还好。然而,地下室总是太冷,正如你所期望的那样。现在地下室是间接调节的,这增加了主楼层的加热负荷,但可能有助于冷却负荷。

我把天花板建模成R-30,但现在更像R-40了。樵夫绝缘给了我比我要求的更多的东西,他们在上面增加了现有的喷雾泡沫绝缘。我在渗透率上做了一点手脚。这是我最后一次吹风机门测试,在新泡沫喷雾之后我在顶板上的额外密封工作整个房子的价格是5200 cfm50(约合9 ACH50)。因此,阁楼的隔热性能实际上比模型好,而空气泄漏比模型差。我不记得我为什么这么做了,但这两个偏差可能会相互抵消。

在窗口输入中,DP代表双窗格,SP代表单窗格。U是U因子,r值的倒数。SHGC是太阳热增益系数。大多数单窗玻璃都有防风窗,这就解释了一些SP窗的0.57。

我用的是室内标准设计温度(冬季70°F,夏季75°F)和亚特兰大室外设计温度为冬季23°F和夏季93°F。有了所有这些项,三个区域的荷载和楼面面积为:

手工J百乐住宅冷热负荷计算结果
手工J百乐住宅冷热负荷计算结果

注意,所有三个区域的加热负荷都高于冷却负荷。这让很多人感到惊讶,但在这里很常见。显热比(显冷负荷除以总冷负荷)均在0.8以上,其中日光房为0.92。所有的玻璃都增加了实际的负荷,而不是潜在的负荷。如果你想知道,用每吨平方英尺来表示的冷负荷是卧室1537平方英尺/吨,公共区域1123平方英尺/吨,还有一个引人注目的,rule-of-thumb-like阳光房394平方英尺/吨(还是窗户)。

设备尺寸

那么,我选择了什么尺寸的暖气和空调设备呢?首先,让我告诉你我的想法。我不想要满足家里负荷的设备。我很快就会重新装修地下室。(不过,我得先看完一本书。)在那之后,我将开始在主楼层工作,增加空气密封,安装新的窗户,并对一些区域进行重大翻修(当然是主浴室)。由于这些计划,我想要的设备会有点小。此外,我知道即使我正确地进行Manual J负载计算,它仍然会产生比实际负载高10%到20%的负载。

我选择的设备包括一台带有HyperHeat的三菱MXZ-3C24NAHZ2室外机和两台卧式管道室内机。因为只有一个室外机,这只是一个热泵。系统的总容量取决于室外机的能力因为它在哪里释放热量它以冷却模式离开房子它从哪里吸收热量以加热模式送进房间。我们的标称总容量为2吨;室外机型号中的“24”代表24000 Btu/hr。

卧室区域的管道迷你分流空气处理器和管道系统
卧室区域的管道小裂缝空气处理系统和管道系统

除了阳光房外,所有的主楼层都安装了导管式的微型空气处理器,我很快就会在阳光房上添加一个独立的壁挂式单元。卧室区是三菱SEZ-KD09NA4号(如上图所示),公共区域是三菱SEZ-KD18NA4号。只关注这两个主要楼层区域,以下是设备的负载和容量:

每个区域的加热和冷却负荷以及已安装设备的加热和冷却能力
每个区域的加热和冷却负荷以及已安装设备的加热和冷却能力

由于系统的总容量是由室外机决定的,下面是总的情况:

两个区域的供热和制冷负荷以及已安装设备的供热和制冷能力
两个区域的供热和制冷负荷以及已安装设备的供热和制冷能力

上面两个表中显示的容量来自三菱的软件Diamond System Builder。如你所见,冷却方面的数据看起来还不错,总容量缺口约为2500 Btu/小时。但加热容量低于负荷11000btu /hr。这可行吗?

房子够暖和吗?

我故意缩小了安装在我房子里的设备的尺寸,因为我不希望未来对建筑围护结构的改进给我们留下太多的容量。总制冷量仅为我们冷负荷的88%,制热能力仅为设计热负荷的65%。精明的读者可能已经注意到冷却能力的另一个问题,但让我们首先处理我最有经验的模式:加热。

我们在2019年11月安装了热泵,两个空气处理器都在运行,所以我们已经用它度过了一整个冬天。我有说过我们没有安装辅助供暖设备吗?没错,但我们有很多毛衣和毯子,所以我们活下来了。只是开玩笑。去年冬天,我们不需要任何补充热量。

是的,冬天不是很冷,但我们确实做了一些检查。大约有2200人发热天数(HDD)12月至4月,低于亚特兰大约3,000个HDD的平均水平。我们确实经历了连续三天的寒冷天气,每晚的温度都接近室外的设计温度。夜间最低温度分别为25°F、24°F和25°F,白天最高温度分别为37°F、40°F和49°F。房子一直都很暖和。我们醒来时,室内温度比恒温器设置的温度要低一些,但当天气变暖时,温度又回升了。如果天气更冷,白天最高温度在20多度,我认为我们需要补充热量。

所以,我现在不担心炎热。手动加热负荷不包括内部负荷,所以我们的身体和散发热量的电器都有帮助。一旦我完成了建筑围护结构的改进,负荷就会下降,更接近我们的供暖能力。即使在改进之前,由于两个空气处理器,我们也有一些灵活性。如果天气持续几天很冷,我们可以在白天在公共区域进行大部分供暖工作,让卧室保持比平时凉爽。反正我们通常睡在卧室里。

冷却效果,到目前为止

总冷却能力是冷却负荷的88%,所以我们将在热天进行测试。到目前为止,我们的温度已经达到了90华氏度,只比我们夏天的设计温度93华氏度低了几度。空调还没有遇到任何问题,把房子冷却到恒温器的设定值。

如图所示,由于所有的窗户,阳光房需要单独的区域来进行良好的加热和冷却
如图所示,由于所有的窗户,阳光房需要单独的区域来进行良好的加热和冷却

但我做了另一个小实验来进一步推进这个系统。自从寒冷的天气结束后,我们一直在开放阳光房(如上图所示),它通过一组法式双开门与书房相连。到目前为止,在炎热的日子里,书房和日光室都凉爽到我们通常的设定值74华氏度。然而,为了在打开阳光房门的情况下为书房降温,该系统的运行时间必须超过设计的运行时间。这导致客厅温度下降到71华氏度左右,因为恒温器在书房里。阳光房的门关上了,外面的温度也很均匀。我们准备给阳光房安装一个壁挂式无管道小裂缝,这样问题就解决了。

现在,我提到了另一个冷却问题,它与湿度有关。根据三菱的软件,我们的总潜在容量只有718 Btu/hr,而我们的潜在负荷是3,803 Btu/hr。如果这是正确的,我们的系统将做很少的除湿。我还没有测量出从系统中流出的冷凝液的量,但我非常确定我们的潜在容量超过718 Btu/小时。最近我们经历了一些温暖潮湿的日子,房子里的湿度并没有失控。这周我们的露点已经高达72华氏度,室内相对湿度仍然低于60%。如果我相信单独的温湿计而不是恒温器,它总是小于60%。

简而言之,系统规模过小还没有导致我们家的环境不舒服。但这并没有促使我加快改善房子的进度。我们将看到今年夏天天气变热时会发生什么,以及当我们遇到真正的寒流时会发生什么。就目前而言,我对减少容量感到满意。

下次,我将介绍管道系统,包括过滤,我的两个迷你裂缝空气处理器在有条件的阁楼。与此同时,我得去看看后院的鸟今早在干什么。照片中的5个喂鸟器只是我设置的8个中的5个。


- - - - - -Allison贝尔斯他是乔治亚州亚特兰大的演说家、作家、建筑科学顾问,也是能源先锋的创始人。他也是能源先锋博客.你可以在推特上关注他@EnergyVanguard.所有图片由作者提供。

16条评论

  1. Jon_R||# 1

    我们醒来时室内温度比恒温器设置的温度要低一点,

    记录六个房间的温度和湿度会很有趣。更有趣的是,如果你还记录了室外温度和热泵的能源使用情况,并张贴所有的数据。

    1. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III,博士||# 4

      乔恩,这些都是我打算做的事。当我有数据时,我会在这里报告更多。

  2. cldlhd||#2

    我希望我已经做了这项彻底的计算工作,但我太依赖承包商了。我有一模一样的室外机,但它连着三间卧室里的三个壁挂式单元。我在主要起居区也有一个独立的壁挂式单元,它有自己的室外压缩机- msz-fh15na连接到muz-fh15na-我在冷却方面遇到的问题是卧室里缺乏除湿。两间卧室的墙壁上有封闭的喷雾泡沫,我在阁楼上有很多绝缘材料。在去除足够的湿度之前,系统冷却并达到设定的温度。如果我把它们调到干燥模式,就能消除湿度,但几小时后就会很冷。不过这里的暖气很好。考虑到我们的房子只有1000平方英尺多一点,这个系统显然是超大的。我们住在费城郊区,在2个冬天没有使用我的旧油锅炉/水循环踢脚板后,我把它拉了下来,水箱占据了我储藏室的空间,在墙壁和天花板上喷了泡沫,并安装了一个rheem HPWH(2019年4月),到目前为止我喜欢它。我一直在把自己逼疯搞清楚所有不同的管道配置。 Last summer I pulled that nice hot air from the attic and exhausted into the storage room where the water heater is located. That made the unit run very efficient. Since the storage room isn't directly connected to the house, it has its own exterior door, I wasn't concerned about bathroom or oven fans or dryers creating vacuum and pulling heat from the attic into the house. This year I'm trying something different having the ntake and exhaust ducted behind my refrigerator knowing that it will make the water heater less efficient but it will help the air conditioning out in the house I assume. Sorry for getting off point there.

    1. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III,博士||# 5

      Cldlhd,我的HPWH还没有铺设管道,但我确实计划像你一样做一些事情。我要去有空调的阁楼那里有旧的火炉烟道所以我要把阁楼的空气拉进进气口。我还没决定是把高压水处理厂排出的空气送到有空调的爬行空间,完成的地下室,还是把它留在机械室。

    2. 专家成员
      Dana多赛特||# 7

      他说:“我希望我做了这项彻底的计算工作,但我太依赖承包商了。我有一模一样的室外机,但它连着三间卧室里的三个壁挂式单元。”
      ------------
      >“…我在制冷方面遇到的问题是卧室里没有除湿……”

      这是“每个房间都有无管头”的典型特征。大多数卧室都没有足够高的负荷,甚至不需要半吨的头,3C24NAHZ寒冷气候压缩机的最小调制输出相当高,13,100 BTU/小时@ +17F(非常接近费城99%的外部设计温度),所以即使在加热模式下,它可能仍然在做更多的循环,而不是在加热卧室时进行调制。一个专用的正确大小的管道迷你分裂,如SUZ-KA09NAHZ/SEZ-KD09NA或SUZ-KA12NAHZ/SEZ-KD12NA有更多的调制范围,并将运行更长的周期,无论是夏季和冬季:

      https://ashp.neep.org/ !/产品/ 26170

      ……vs。

      https://ashp.neep.org/ !/产品/ 29053

      …或…

      https://ashp.neep.org/ !/产品/ 31988

      1. cldlhd||# 8

        哦,我的印象是3C24NAHZ降到了6000 btu。看来比我想象的还要糟糕。这可能是一个愚蠢的问题,但如果它只降至13100,而我只运行一个9000 BTU的墙壁单元,那将如何工作?
        这是一个有争议的问题,因为我已经安装了系统,但你提到的那些单元是否可以将管道系统运行到多个房间或一个房间?
        在冬天,我经常只使用主生活区的一个单元,把卧室的门开着。

      2. 删除||# 9

        “删除”

      3. cldlhd||# 10

        不意味着劫持线程,但这是卡在我的头....我想知道没有过热的mxz- 3c24na2是否是具有更高最小调制输出的型号,因为我正在查看三菱规格表,其中列出了5°F的加热能力NA,其最小冷却输出为12,600 btu,但其中列出了5°F的加热能力25,000 btu,其最小冷却能力为6,000 btu。每个规格表的图像显示了完全不同的外部单元,过热模型的范围更广。让我更困惑的模型#列出的是MXZ-3C24NAHZ2过热和MXZ-3C24NAHZ2- U1非过热。我的模型是过热的,但前者是一个模型号,后者是一个“服务参考号”。任何想法都非常感激。

        文件格式 文件格式
        1. 专家成员
          Dana多赛特||# 13

          AHRI提交表的数据有点混乱,与实际的正常运行方式不一致,因为AHRI测试要求在这些测试中锁定逆变器的频率,以便在型号和供应商之间进行更多的比较。(对测试的限制究竟会让比较数据更好还是更差,我并不十分清楚。)

          NEEP测试数字没有这种限制,但也忽略了除霜能力损失和其他一些奇怪的现象。

          最新/最新的3C24NAHZ2提交表显示,最小调制输出为11,400 BTU/小时@ 47F,这与NEEP数字一致(由三菱提供给NEEP)

          https://nonul.mylinkdrive.com/files/MXZ-3C24NAHZ2_ProductDataSheet.pdf

          https://ashp.neep.org/ !/产品/ 26170

          任何三菱多分裂附加-NAHZ(或NAHZ2等)在结束是一个过热模型。普通na(无HZ)不会过热,在+5华氏度时容量较小,在低于+5华氏度的温度下散热更快。

          最近同一型号的提交表中的许多差异很可能与设备上的操作固件有关。如果他们发现循环开/关比在低负载下调制运行更有效,他们就会这样做。有时,硬件上的细微变化也会带来不同。设备的发展速度快于型号的数量。我的一个亲戚注意到她的FE18被一个大的电力涌砸坏了,他们通过更换几个被烧毁的子组件来修复它。它在维修后比第一天服务时运行得更好,效率更高。

          1. cldlhd||# 14

            这听起来好像我很难知道我的特定单元的实际规格。如果他们有OTA更新就好了。我不是专家,但我认为锁定逆变器的频率可能会损害效率。
            所以你提供的链接/规格都没有显示在我附上的信息中接近6000 BTU的最小值。
            我在尝试一个解决我卧室湿度问题的新方法。我假设当壁挂式空调冷却房间的速度太快时它就关闭了,在线圈上留下了很多水分,然后当风扇在没有冷凝器运行的情况下吹,它就把湿度重新分配到房间里。所以我有一个celio微风加,我正在尝试舒适的湿度设置。如果房间里的湿度超过一定水平,它就会进入干燥模式,然后当湿度下降到足够低的水平时,它就会完全关闭,这样它就不会把湿气放出来。我正在检查它的循环时间,我不确定它会如何影响效率。我也想知道如果留在线圈上的水分可能会给我一些发霉类型的问题,需要更经常清洗。虽然才过了几天,但到目前为止似乎奏效了。当我睡觉的时候,我确实喜欢空气流动,所以我运行俳句L,我妻子认为对吊扇来说有点太贵了.....

  3. MattJF||# 3

    在你这么多年的工作中,你是否见过手动J最终被放入无法满足负载的小尺寸设备?有趣的是,你的尺寸缩小了30%,而且几乎都在加热一侧。

    1. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III,博士||# 6

      马特,是的,我见过一两个系统太小的案例。通常在这种情况下,Manual J会出问题。

      在我的情况下,拥有超热单元有帮助,因为它应该保持47°F的100%,一直下降到5°F。

  4. GeneDJ||# 11

    我不经常看到有人提到这一点,但单区迷你分离式热泵通常比多区机组的HSPF高3点(13比10)。因此,如果你在一个以供暖为主的气候中,选择几个单一区域模型似乎比用一个多头模型完成全部工作要好。当我对运行成本做一个简单的计算时,这种差异使得小型分离器的成本略低(对于单个区域)或略高(对于多头),而不是美国东北部的冷凝燃气锅炉。

    1. cldlhd||# 12

      我的三间卧室是三菱多分房,但一般起居区是单一区域。我们的房子是隔热的,只有1000平方英尺多一点,所以在冬天,我经常只开着卧室的门,因为这个原因。

  5. PBP1||# 15

    我有三个SEZ单元(三个独立的15、12和9区),在MT西部有一个MXZ-3C30NAHZ2热泵,占地2100平方英尺(备用热是拿破仑21K-30K BTU NG DV壁炉)。总的来说,我喜欢经济特区的单位。内部冷凝水泵可以更安静(冬天机组更安静),所以如果可能的话,我建议重力排水(或蓝钻售后泵?)在SEZ-KD15上,我刚刚用三菱FBL1-2 (1x34x12)(以前是2x5.625x33.5)替换了滤波盒。三脚架上的风速表/位于其中一个供应管道的中心(单元有两个10“直径的金属管道,每个管道到一个14“x14”可调双百叶格栅)显示变化产生了显著差异(w/o过滤器490 FPM, w/ MERV 8过滤器409 FPM和旧盒子w/ MERV 8过滤器360 FPM -对于Lo/Med/Hi新盒子326/370/409 FPM和旧盒子279/318/360 FPM)。当SEZ-KD15单元与2“Thermasheath Rmax (R-13.1)绝缘时,我注意到该单元在大约线圈上方的两个点泄漏空气(正压侧)。该单元的顶部金属板有一个嵌入部分,满足侧壁,由于某种原因没有很好地密封,所以我用3M铝箔胶带粘在这些连接处。当我继续对房子进行空气密封/进一步绝缘时,我可以看到用电量下降。今年冬天,SEZ-15KD将更多地使用高风扇转速(529 CFM),现在有更好的投掷来帮助破坏大房间(9英尺到13.5英尺的棚顶)。热泵干衣机(彭博)也很好用(为宝洁欧洲公司工作,主要是Miele,也许有一天美国将采用“无气孔”干衣机)。 While admitting all is not optimal, hope the above data may help people decide/size/zone as they try their best to follow Dr. Bailes incredibly useful/insightful advice.

  6. WalterTS||# 16

    艾莉森,你什么时候开始第二部分,我对那部分很感兴趣。

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