图片来源:地板上的狗的照片:Peter Talmage;所有其他图片:高级住宅建筑联盟
能源书呆子的更多思考
最近一项监测研究发现，在新英格兰地区的7个家庭中安装了无管道微型裂缝，这些加热设备的气流速率和性能系数(cop)比预期的要低。这些空气源热泵的平均COP从效率最低的迷你裂缝的1.1到效率最高的迷你裂缝的2.3。
这项研究的结果提出的问题至少和它们回答的问题一样多。也许这项研究最有用的结果是它建立了一个建议框架，可以提高微型裂缝的效率。
这项研究是由康涅狄格诺沃克高级住宅建筑联盟(CARB)的詹姆斯·威廉姆森和罗伯·奥尔德里奇进行的。这项研究是由美国能源部“建设美国”项目资助的。研究人员的报告，“寒冷气候下逆变器驱动热泵的现场性能”，于2015年8月出版。
监控七个家庭中的三菱和富士通设备
研究人员的目标是填补我们在寒冷气候下微型裂缝性能方面的知识空白。他们写道:“在寒冷天气下，产能和效率仍存在不确定性。此外，诸如“多冷才算太冷?”’并没有明确的答案。”
威廉姆森和奥尔德里奇在2013年至2014年冬季从七所房子收集了有用的数据。(在另外三所房屋中，监测设备的问题影响了数据收集，因此这些房屋被排除在研究之外。)这些房子分别位于康涅狄格州、马萨诸塞州和佛蒙特州。
研究人员写道:“我们收集了三台三菱FE18机组、三台三菱FE12机组和一台富士通15RLS2机组的运行数据。这项研究的目的是评估在不同温度和负载条件下的热输出、电力消耗和性能系数(cop)。这项评估是通过长期和短期…
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20的评论
返回温度
非常有趣的结果。谢谢你精彩的总结。
回炉温度是我之前没有给予足够重视的一个关键因素。实际情况甚至可能比测量结果更糟，因为增加的静压箱在一定程度上分离了供应和回流，应该会有所帮助。从舒适的角度来看，头部所在的房间比其他房间温暖并不是一件坏事。就像图中快乐的狗一样，如果人们感到寒冷，他们可以迁移到温暖的房间，如果他们感到温暖，反之亦然。但这些结果表明，温暖的房间也会降低COP，即使在舒适的情况下，也会影响性能。
管道小裂缝可能是另一种提高回流温度的方法。
这一表现仍然令人印象深刻，即使它比其他研究表明的要低。
与微型裂缝相比，地源热泵似乎很难被证明是合理的，但由于微型裂缝的性能看起来比我们想象的要差，而且随着类似的技术(如变速压缩机)开始用于地源热泵，也许地源热泵将再次变得更有趣。不幸的是，目前这种高性能技术似乎只适用于大型地源热泵。
如果住宅客户开始像商业客户一样为用电高峰需求收费，那么空气源热泵在用电高峰时效率最低的特点将开始变得更重要，这也将推动我们重新使用地源热泵。在使地源热泵系统具有成本效益和易于正常工作方面还有很长的路要走，但应该有可能改善这种情况。
要确定正确的尺寸有很多事情，这很重要。
如果只看总结，很容易得出错误的结论。几乎所有这些单元的负载都太小了，而且很少进行调制。至少有一个站点(站点2)的负载严重超标，在整个季节的大部分时间都在骑行。
没有一种是最佳大小，能够调节季节的大部分时间。监测的大多数站点位于美国气候区6A，并且安装的目的是为了抵消石油消耗。几乎每个人都在使用小型劈裂来抵消昂贵的化石燃料使用，只有当小型劈裂无法跟上时，化石燃料的恒温器才会启动。没有一个房子的描述可能超过1/4的设计负荷由迷你裂缝覆盖，这使得他们非常小的加热负荷。值得注意的是，即使在由于尺寸过小而以最低效率运行时，它仍然比它所抵消的石油/丙烷热量便宜。当以这种方式使用时，在6区气候中看到2或更低的季节平均值并不奇怪。
尺寸过小通常比尺寸过大更糟糕，因为即使在适度寒冷的天气下，cop已经开始下滑，也会导致运行速度最高，效率最低，并且随着温度下降，性能也会下降。你不会得到部分负载调制效率，除非它真的在调制，而且两端都是这样。跑球到墙的效率将会受到影响，骑自行车或骑自行车也会受到影响。优化mini-split的大小，其中包括设计负载，但最小调制足够低，避免开/关循环几乎成为我的座右铭。并不是所有的小裂缝都有相同的范围，也不是所有的房子都有相同的负荷。
在6区比5区气候条件下更难以确定最佳的迷你裂缝大小，但这是可以做到的。在适用的情况下，我是三菱FH09NA的大粉丝，因为它的巨大11:1调低比，这给了它一个最大的调制范围。
在选址2，位于丹伯里州的被动式热屋(气候区5，外部设计温度约为+5华氏度)，设计热负荷仅为6000 BTU/小时，这使得FE12的13,600最大容量@ +5华氏度超出了设计日负荷的两倍以上，但这也意味着它的最小调制输出为3000 BTU/小时@ 47华氏度，将使其在大部分季节循环运行/关闭。加热/冷却平衡点可能在50-55F范围内，它不会看到3000 BTU/的热负荷。直到冰点以下。每当气温超过冰点，它就会循环，这是丹伯里的大部分供暖季节!FE09不会做得更好，因为它的最低调制也是3000 BTU/小时，但新的FH09NA在那个房子里会做得很好，它的最低调制是1600 BTU/小时@ 47F。
在研究中的设备中，FE18可能是最难匹配负载的，因为它只有3:1的转压比，而FE12为4.5:1,15RLS2为6:1。
还要注意的是，这些都是5年以上的车，效率比目前的车型低。三菱FE12和FE18的HSPF测试值只有10.3-10.5，远远落后于目前测试12的同类产品。唯一的富士通15RLS2在HPSF 12.0测试，而当前版本为13.4。
三菱1吨
旧的HPSF 10.6:http://usa.mylinkdrive.com/uploads/documents/1642/document/MSZ-FE12NA-MUZ-FE12NA_Submittal.pdf
新的HSPF 12.5:http://usa.mylinkdrive.com/uploads/documents/4561/document/MSZ-FH12NA_MUZ-FH12NA_Submittal.pdf
1.5吨:
旧的HSPF 10.3:http://usa.mylinkdrive.com/uploads/documents/1643/document/MSZ-FE18NA_MUZ-FE18NA_Submittal.pdf
HSPF 12.0:http://usa.mylinkdrive.com/uploads/documents/5083/document/MSZ-FH18NA_MUZ-FH18NA_Submittal.pdf
富士通1.25吨:
旧的HSPF 12.0:http://www.fujitsugeneral.com/PDF_06/Submittals/15RLS2%20Submittal.pdf
新，HSPF: 13.4:http://www.fujitsugeneral.com/PDF_06/Submittals/15RLS3HSubmittal.pdf
因此，虽然新安装的设备在直接更换时效率有望提高10-15%，但一个最佳尺寸的旧设备仍然可以击败一个严重不足/超大的新版本，没有调制。
回复Dana Dorsett
丹娜,
正如我所写的，这项研究提出了很多问题，而且没有明确的结论。我很欣赏你关于合适尺寸的意见。
一般来说，美国的住宅暖通空调行业在加热和冷却设备的尺寸方面做得很糟糕。很少有承包商能够进行准确的Manual J供暖和制冷负荷计算——这是正确大小的关键第一步——现有的建筑规范规定要求Manual J计算，但在很大程度上没有得到执行。这个问题需要暖通空调行业和法规官员来解决。
所以这不仅仅是一个无管道的小裂缝问题。对于传统的炉子和分体式空调来说，这也是一个问题。
也就是说，大多数安装在家庭中的无管道微型裂缝的尺寸都不合适。在像这样的绿色建筑工地上，我们可以随心所欲地抱怨尺寸问题。但是，如果在现实世界中，90%的无管道微型裂缝都严重尺寸过小或过大，我们必须问问自己，这是我们需要解决的技术固有问题——一个值得新的解决方案和新方法的问题——还是这只是美国人愚蠢的又一个例子。
如果我们只是翻着白眼说:“又是美国人的愚蠢行为”，我们可能不会给有关的房主和建筑商提供好的建议。我们需要提供在现实世界中有效的解决方案——易于实现的健壮解决方案。
如果大多数安装都是错误的，我们可能需要从一张新的纸开始，重新思考我们的方法。
詹姆斯·威廉姆森和罗伯·奥尔德里奇测量了实际安装的系统的性能。他们的数据很有用。如果这些已安装系统的平均cop很低，我们需要知道这一事实。如果理想系统(完美安装的合适大小的系统)很少，那么我们就不能假装理想系统(GBA上推荐的系统类型)是典型的。
我们知道什么?
也许本报告中最重要的结果是，使用额定流量而不是测量流量的监测结果应该被忽略。然后我们就可以清点我们所知道的。我们有这些结果的实际应用的次优上浆性能COP 2左右，我们有一个共加热实验COP 2.7。我倾向于相信2.7的结果是在寒冷气候下对安装良好的系统性能的合理估计。如果有更多的现场测量结果，以及这些结果与模拟表现之间的比较，将是非常有用的，但在此之前，似乎有理由说，你可以不真正尝试就得到COP 2，如果你做得对，在6区得到2.7，在5区可能超过3。这个总结当然是肤浅的，但它比我们一直在说的一些内容更好地表现了出来。
对于代替或补充直电加热来说，仍然是一个很大的机会。至于取代廉价化石燃料，经济上的理由就不那么明确了。如果你能在COP上设置一个下限，让装置自动关闭，并在COP低于阈值时调用燃烧源，那就太好了。
安装在墙上低是一个建议?什么?
安装在墙上较低的回风温度可以提高冬天的效率，但是夏天的空调呢?
在气候寒冷的地区，这似乎是合适的，但当你向南进入需要同样时间进行空调的地区时会发生什么呢?
为什么所有的研究都在6区完成!?!那么为什么它被报道为对所有人一视同仁呢?
对大卫·麦克尼利的回应
大卫,
谢谢你的意见。正如我的文章明确指出的那样，这项研究是在康涅狄格州、马萨诸塞州和佛蒙特州进行的。我怀疑阅读这篇文章的人是否错过了地理上的参考。
我认为GBA的读者都明白空调系统通常被设计为在天花板附近输送冷空气，而供暖系统通常被设计为在地板附近输送暖空气。你说得很对，那些安装了无管道微型裂缝的佛罗里达居民无疑会继续像过去一样，把室内空调安装在高高的墙上。
我已经编辑了我的建议列表中的相关要点，以消除任何不明确之处。再次感谢您的评论。
再保险
气流是一个棘手的东西，假装盒子里的气流和房间里的气流是一样的，这有点不科学。
也就是说，我自己有限的实验让我相信，我的小缝的效率不足以取代我的90%的锅炉，在一个月的平季试验中，它是一个洗涤，所以如果结果保持不变，我不会完全惊讶
对Keith Gustafson的回应
基思,
建议将无管道微型裂缝系统的室内机安装在地板附近，这与降低回风温度有关，而不是确保输送的空气正确混合。一般来说，微型裂缝制造商在设计这些单元方面做得很好，可以很好地释放空气，并将其与室内空气混合，以最大限度地减少对舒适的抱怨。
也就是说，威廉姆森和奥尔德里奇的一些发现是令人惊讶的——尤其是(a)测量的气流速率低于制造商的规格，(b)以错误的方式调整百叶会使糟糕的情况变得更糟。我怀疑未来的研究将揭示情况并不像这个总结听起来那么简单——所以我期待未来的研究结果。
积极的数据
据我所知，我得到了一个相当可靠的3.0 COP
管道空气源系统，可能比我设置后更好
它的“减少需求”，这是它唯一的选择调制
从全速运转下来。尽管它在冷却时可以自我调节
模式下，它只是在加热模式下循环，这让我感到惊讶，但是
可以看出这样一个系统背后的原因。所有系统
将有效地“循环”当他们开始解冻操作时，
所以这些也需要考虑。让我的系统崩溃
仅超过1吨容量运行较低的压缩机速度和线路
目前，实际上是一个更精确的匹配的房子在设计
临时工。
为此，3千瓦的“烤面包机”被安装回空气处理器中
即将到来的冬天，我将做另一个季节的交替周期
热泵操作vs.纯电阻式电加热
冬天。所有进入房子的能量和所有主要的能量
热量获得和损失的路径，并匹配到度数甚至
保持晴朗和多云的记录，希望能得到更多
比我到目前为止得到的更精确的COP测量。有点像
这是一种昂贵的方式，但这是为了社区极客的价值。
_H *
对霍比特人的回应
霍比特人,
谢谢你的意见。我们始终欢迎读者提供资料。
对Bob Manninen的回应
鲍勃,
首先，你对COP的定义是颠倒的。COP是输出/输入，而不是输入/输出。(注:——我看到你编辑了你的评论，使其与通常的定义保持一致。
第二，我不确定我是否理解了你的基本观点。我同意我们的目标是让居住者感到舒适。你是在暗示使用无管道微型裂缝供暖的家庭比使用其他类型设备供暖的家庭在更低的室内空气温度下更舒适吗?
假设我们的目标是(例如)将一所房子保持在一个确定的温度范围内——可能是68到72度——并且我们想了解哪种类型的设备在创造这些条件时最有效，我们会比较(例如)电阻加热器达到这些条件所需的能量与无管道微型裂缝达到这些条件所需的能量。
如果我们知道了微型裂缝的COP，我们就知道了该电器使用多少电(kWh)来产生一定的热量(也可以用kWh表示)。当涉及到电阻热时，COP是1.0，所以这是一个需要打破的数字。
睡眠和体温
巧合的是，我最近看到一个科学新闻报道，一项研究表明，温度下降有助于人们睡得好:根据http://news.sciencemag.org/biology/2015/10/chances-are-you-re-getting-enough-sleep
研究小组还了解到，在调节睡眠方面，凉爽的温度可能和光线波动一样重要，因为这些人天黑后很长时间才上床睡觉，日出前醒来。“虽然光线很重要，但从进化的角度来看，温度可能更重要，”西格尔说。这表明一个常识可能是正确的:想要更好的睡眠，晚上把恒温器调低或打开窗户。”
我们是否需要开始在客厅和卧室之间安装R40墙和被动式门，这样温暖的客厅就不会让卧室过热?
鲍勃的问题
我还想知道挫折的成本和节省。我想鲍勃是在问，如果你把恒温器调慢8小时，因为你喜欢晚上凉爽一点，那么早上重新加热时，你真的会失去整晚的积蓄吗?
回复安迪·卡恩
安迪,
你问题的答案取决于你说的是哪种类型的加热设备。
使用电阻加热，恒温器的挫折肯定会节省能源。
然而，每一个研究过这个问题的研究人员都得出结论，一个没有管道的小裂缝的恒温器不会节省任何能源——事实上，这种缺陷通常会导致更高的能源账单。无管道微型裂缝在恒定负载下连续运行时效率最高。(不用说，理想情况下，加热负荷与机组的容量相匹配。)
那些喜欢迷你分裂的人…
在我认识的人当中，没有人会在卧室里放一个迷你隔断头，然后打开或关闭门来调节房间里的温度。这通常意味着白天开门，晚上关门。
虽然这确实会对小型分裂的负载产生变化，但负载的变化非常缓慢和微妙，并且不会导致开/关循环或必须以最大速度/最低效率运行，假设它的大小适合整个房屋或整个区域负载。
在一年中最冷的夜晚，我的一个亲戚会在恒温器的控制下用电阻加热来控制主卧室的温度，如果为了保护隐私而关门的话。
的想法
能量输入很容易记录，但能量输出很难记录:BTU/小时=气流(CFM) *温差(dT) *(比热*比密度*60分钟/小时)-如果现场的CFM比公布的低，我们肯定会看到现场比公布的COP更低。我希望看到未来的报告，将能够进一步确定气流性能。我很好奇是否有其他方法，比如用魔杖穿越ASHP的RA格栅(典型的商业空气平衡格栅)来记录给定自由区域的平均速度，可能会导致更接近公布的读数-而不是依赖于一个fab 'ed xps盒子和ductblaster。很高兴看到人们试图捕捉这些数据。谢谢你的报告和总结。
此外，是否记录线长，以及是否根据线长添加了任何参考
COP真的是正确的指标吗?
愚蠢的问题/发表评论。“COP”指标真的是我们想用来定义效率的指标吗?COP，我认为定义为:功率输出/功率输入。但是为了加热的目的，(我不想在这个问题上谈论冷却)另一个衡量标准，我想很难获得，是用多少能量来维持一个“有用/舒适”的温度?我意识到，当它被调用来弥补一个挫折时，迷你分裂单元效率会受到影响，但如果在挫折期间居住者很舒服(例如，我知道我睡觉时喜欢凉爽一点)，并且单元效率在温度恢复期间受到影响，单元消耗的总瓦数是否比允许单元在恒定温度下调节的总瓦数要少?这有点类似于开一辆在高速公路上每加仑跑20英里的车，在城市里每加仑跑15英里的车;如果在高速公路上去某个地方需要20英里，而走小路要少7英里;你选择更短的路线，即使它需要更长的时间(例如，红灯等)，也会消耗更少的汽油。
考虑到所有这些，我想唯一可行的方法是使用两个室内实验，其中一个使用电阻热，另一个使用微型分裂。尽管看看有挫折策略和没有挫折策略的用法会很有趣。
开关效率有什么改进吗?
我看过各种关于无管道微型裂缝在没有循环的情况下表现更好的报告。所有报告中的一个问题是，它们通常落后于最新发布的一两个模型。这些公司真的没有在这方面取得任何进展吗?例如，在富士通(Fujitsu)最新的单头机组使用手册中，有很多章节都是关于如何将其设置为在任何温度变化时缓慢逐步上升，而不是一次大爆炸，以及“经济模式”，在这种模式下，它不会启动到超过设定的温度，而是渐进地接近设定的温度。这种行为是否是长期以来的标准，或者是否有可能是有效应对设定值变化的能力正在提高?
三菱多区域的利弊
嗨，大家好——我是纽约汤普金斯县一个社区项目的一部分，倡导地源和空气源热泵。当参与的安装人员推荐多区域单元时，我仍然有点不确定该告诉人们什么。我特别关注MXZ系列。它们在低温下具有良好的加热性能，但是，正如在之前的博客中指出的那样，它们具有非常高的最低加热能力，这意味着在肩部加热季节需要大量的开/关循环。似乎高最低值和可能整个房子都在一个压缩机上的事实都可能使这种活动更加主导。例如，我自己就有一些单头设备，它们的最低功率更好，而且如果天气温和，甚至可以选择不全部打开。
但我不知道这对MXZ的影响到底有多大。谁还有更多的定量界限来看待能源效率损失?我还可以想象，整个房子只有一个压缩机，所以只有一个压缩机循环开关，而不是几个压缩机为单头机组可能是一件好事。这就不是什么问题了吗?这方面的任何帮助都会帮助我建议其他参与这个项目的人。
我也想知道在高雪条件下，多区域单位的大尺寸(相当高)是否会有一点优势。因为它们要高得多，所以很难埋。我敢肯定，从长远来看，它们仍然需要在基地保持清晰，但是在一次风暴中完全被掩埋的可能性更小吗?在风暴期间，这对立即的可靠性和性能有很大的优势吗?
回复乔纳森·科姆斯多克
乔纳森,
我建议你在GBA的问答页面重新发布这个问题。这样，就会有更多人阅读你的问题，你也更有可能从GBA庞大的乐于助人的志愿者社区中得到答案。
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