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两个主要方法可以热你的房子是通过燃烧燃料(如。化石天然气、燃油、木材)或使用电力。炉和锅炉将热量从燃烧热的房子。电阻热意义只在有限的应用程序,所以热泵是热能与电能的最佳方式。我爱热泵和炉子都换成了我家两个。但是让我们得到一些直。说热泵更有效率比炉或锅炉比较苹果和南瓜。
缺少一个重要的点
不幸的是,很多关于这个主题的文章错过一个重要的点。甚至一些有信誉的销售渠道使这个错误。我只是看了三篇文章比较热泵炉和锅炉和发现这些关于热泵能源使用:
- “超过两倍高效天然气炉”
- “第三个更少的能量相同的输出”
- “更少的能量比炉”
他们怎么能让这些说法?,好的炉把约95%的能源燃料燃烧热的房子。热泵使用其输入能量移动200 - 300%的能量以热的形式。让我们把一些数字来说明。
你把100000 BTU的化石天然气能源炉,并得到95000 BTU的热量传递给房子。你把100000 BTU的电力热泵,得到200000 - 300000 BTU的热量。如果你看看,似乎上面这些语句是正确的。你把相同的100000 BTU的能量加热系统的两种类型。然而,热泵将2到3倍的热量进屋里。但这里有什么物质被遗漏了。
问题是什么?
这两种类型的设备做不同的事情。炉使用燃烧燃料的燃烧热。热泵使用电力机械设备运行热从一个地方移动到另一个地方。但是我们需要进一步找到真正的原因以上报价是有误导性的。
![火力发电厂[stanze,从flickr.com]](https://www.energyvanguard.com/wp-content/uploads/2021/11/coal-fired-power-plant.jpg)
- 燃烧天然气或煤
- 收获的热量控制核反应
- 抑制叶片在风中旋转的动能或堵塞
- 让电子移动当来自太阳的辐射能到达一个光伏模块
在美国,很多我们的电力仍然来自第一个列表。在燃煤发电的情况下,核电站的效率是35至40%。因素损失的电力从工厂到你家,和你约30%的效率。燃气电厂更好,但仍只有50%有效,用同样的输电和配电损失。
更大的图景
当你使用电力热泵,得到三倍的热量电能使用。带来的净效率恢复到90年的100%范围内。这是关于高效率炉一样。怎么了热泵被“有效”的两倍?
现在,电力被送到你的房子并不只来自燃烧天然气或煤。主要的实际混合能源取决于你在哪里。在太平洋西北地区,大部分的电力来自清洁水电站。魁北克有最干净的电力在北美,95%是水力发电。在怀俄明或格鲁吉亚,电力并不是那么干净。
苹果和南瓜
不过,使直接比较说热泵比炉不是更有效的帮助。这样做,你比较初级能源使用现场二次能源,来自其他能量转换过程的网站。
别误会我。我绝对不是说你应该避免热泵仅仅因为净效率可能没有比天然气炉。我只是说你不能只看的额定效率两种类型的设备。
另一大区别是,利率工具电力和天然气收费是不同的。即使当你有一个高效热泵与老,低效的炉,炉可能赢得成本。这是因为气体利率在许多地方很低。
然而,好消息是电力越来越干净太阳能和风能疯狂生长。有充分的理由与热泵,包括他们导致碳排放量低于炉在几乎每一个国家在美国但选择热泵,因为它是更有效的比炉通常不是其中之一。
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Allison贝尔斯亚特兰大,乔治亚州,是一个演讲者,作家,构建科学顾问和能源先锋的创始人。他拥有物理学博士学位,写能源先锋的博客。他还写一本关于建筑科学。你可以在推特上跟随他@EnergyVanguard。
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36个评论
没有文章的批评,但一些观察。
为什么不测量每千瓦时每BTUh有效性以美元或美元?传统的方法是美元/千卡。提供更多的方便比较。
白天一个热泵),把它从太阳能光伏生产BTUh每美元不仅仅是锅炉AFUE 96%。晚上,当温度降至-19 f锅炉确实好多了。第三种方法是存储太阳能加热水300加仑缓冲罐。
锅炉的效率来自这样一个事实:热水供暖能够分发热在一个外壳比空气更有效(由于乙二醇混合物)的比重。
环境方面,我们需要添加更多的洗涤塔能源生产精细颗粒。然后对整个电网的能源组合。
在电网方面,我们需要成本的因素总体网格在传输和分配方面的改进。许多社区都不准备迁移到其他来源除了木头,丙烷或油加热。
是否有足够的铜由我们控制的。升级基础设施。(供应链问题)。
住宅部分的方程有可能缩小“碳汇”所以碳可以被捕获的锅炉,而不是释放到空气中。我们已经有冷凝锅炉的中和剂——为什么没有住宅的二氧化碳捕获机制。从住宅,还可以减少二氧化碳排放和地址的一部分问题。
虽然千瓦时是一个单位的能量,BTUh是力量之一。
可能我误解你的意思关于锅炉效率,但是有很多熔炉(空气分布),锅炉效率相当,有不?
AFUE从锅炉和熔炉可以等价的,即在95 - 96%的范围内。AFUE效率测量的一代。
1。锅炉(热水系统)可以加热并提供DHW回家。
2。炉可以加热和冷却(A / C)。
3所示。一个空气水热泵可以加热/冷却并提供DHW。
从这个角度来看,一个空气水热泵胜利唾手可得的。
这一点,我是ECM泵可以分发加热/冷却通过众议院以较低的运营成本比ECM的球迷。(分配效率)。
“好消息是电力越来越清洁太阳能和风能疯狂生长。所以,有充分的理由与热泵,包括他们导致碳排放量低于炉在几乎每一个国家在美国但选择热泵,因为它是更有效的比炉通常不是其中之一。”
正如他们所说:*崛起的水涨船高。*
我不同意你的分析。市场营销是正确的如果你比较热泵进行电阻加热,但应用于气体不正确。我把问题的总体信息。
选择一个热泵,因为它比天然气更高效的* *应该是一个因素。随着时间的推移你的效率会提高(这将加速而不是提高线性)。另一种选择是锁定为20年,95 - 98%的效率。你是对的,营销应该是固定的。
我们也应该注意,许多家庭将对与屋顶太阳能热泵。
伟大的文章。谢谢。最好的资源,看看是什么发电的混合来源是我特定的实用程序(这是一个农村电力合作的阿勒格尼系统)?前一段时间他们发送崩溃,但我想一个更新。我烧燃料油是一个无需用脑的事来代替我的锅炉效率迷你分裂,特别是我的网格与光伏系统覆盖部分(但不是所有)的附加电我使用加热。然而,我也考虑到电动车,这样的决定可能是在某种程度上取决于从电网电力的混合。考虑到巨大的标记所有电动汽车汽车和卡车在这一点上,我宁愿等待一段时间,除非很明显,我的电是清洁的环境有一个直接的利益去电。
环保署的“能量分析器”工具允许您输入您的邮政编码和信息为您的地区。
https://www.epa.gov/egrid/power-profiler /
它作用于大区域比你的效用,但鉴于网格管理的方式,可以说是有意义的。EIA每个州数据https://www.eia.gov/electricity/data/state/emission_annual.xlsx工具你可能会发现国家举办的网站上的数据或实用的网站。
当你更换加热系统或车辆,并期望新硬件用于10 - 20年,更有意义的项目提出5 - 10年,考虑如何清洁我们预计网格向前推进,不仅仅是现在,所以即使现在比较是并驾齐驱的,电是更好的选择。你也会帮助建设能力在业界,我们需要前进。
谢谢,我要看看这个。
我同意长期规划是关键,我认为二氧化碳排放量每千瓦时下降。然而,在短期内,随着电动汽车价格如此之高(在这里:6 - 10 k美元马克ups使用模型3从一年前),等待一年或两年不会伤害
我建议看这里:https://app.electricitymap.org/map
这应该给你一个非常好的图的排放强度你连接到电网。它看起来像你可能PJM互连,这将使你的强度约420克/千瓦时。
例如电动汽车,基特斯拉模型3使用151 Wh /公里(ev-database)。所以在420克/千瓦时* 1.05(电网输电损耗5%)* 1.05(5%收取损失),出来70 g / km(112克/米)。
由于汽油燃烧释放出的二氧化碳2300克每升,电动汽车会操作碳排放量相当于天然气汽车在0.03升/公里= 3 l / 100公里= 78英里/加仑。
如果你知道你的年度里程(距离)和平均里程(英里/加仑),可以计算出你减少你的操作排放。便于比较,您可以使用这个计算器mpg转换为二氧化碳g / km。
https://www.unitjuggler.com/convert-fuelconsumption-from-mpg-to-gperkmgasoline.html
g / mi,乘* 1.609克/公里。
谢谢,我将检查这些。
在某些方面,消费者投资高效的电动空调将与投资电动汽车的竞争,作为消费者$ $有限。这将是有趣的比较相对收益的一种投资。
似乎从材料,排放的二氧化碳数量一千瓦时发电的依赖于时间/峰值/非高峰使用。我的电动合作推动电子蓄热器加热(ETS)系统(Steffes)作为一种加热负载转移到所有非高峰小时。我不认为这是有意义的,因为它是一个警察,但也许它只改变高峰电力的消耗。
多少ETS意义可能取决于你的非高峰一代混合(如果你优化CO2)或非高峰利率成本(优化)。如果你在一个区域的核/水电和廉价的非高峰利率(如安大略省),它可以工作。因为一个好的寒冷气候ASHP可以有一个警察在5 f / 2,你要非高峰排放强度或成本的一半供需/ mid-peak。
如果你想更换一个液体循环加热的热源系统,您还可以使用一个从北极空气水热泵类似。然后您可以添加一个更大的缓冲罐用于热存储。(但你可能不得不改变发射器/散热器,以适应循环温度较低,和开始越来越昂贵的。)
我看着A2W选项几周前当有人出售北极系统使用。问题是,发射器(高效散热器或面板和缓冲罐是非常昂贵的。
我讨论ETS系统与农村电力公司合作。他们自称是阿勒格尼合作的一部分,大量的电力来自核能和水力发电,但我无法验证。一个单独计量的非高峰系统运行服务,只运行了6美分千瓦时的速度峰值。便宜。他们使用Steffes furnace-essentially一盒积木加热在非高峰时段,他们排放的热量(锅炉,热空气炉或点加热器)高峰时段。他们通常搭配一个像马拉松好绝缘水加热器的运行服务。我不喜欢这一事实,它本质上的警察是1…然而,他们表明,他们也会让我充电电动车非高峰,甚至运行热泵非高峰(使用房子有点热存储)随着Steffes系统。问题是计算复杂的加热对仅使用热泵非高峰,我认为你需要一个非常紧密的高度绝缘建筑或者你将失去太多的精力(和可能不得不在高温热泵运行时的房子)。在家工作也使这个想法。
有人知道研究供应温度和效率?例如,气温较低的供应(例如,或许更多的稳态操作)热泵系统的效率比供应温度越高(例如,或许没有太稳态操作)的气体炉?
好像系统/分配损失可能更大的传热与较高的供应温度取决于温度微分。只是不知道如果有人研究过这个吗?
同时,由于任何效率差异如何搬过去炉空气热交换器和一个ASHP空气处理器换热器?
从NREL编辑后快速搜索信息:一项研究”一个指数下降效率随着送风温度上升”。
考[11]测量管空气流速和温度来确定稳态管效率。他计算了循环效率假设一个指数下降效率随着送风温度上升。
洞穴和Harrje[10]给分销系统研究了普林斯顿的更多细节。他们绝缘管道系统和比较其性能与未绝缘的系统:
发现虽然增加管道绝缘基底温度下降5°F,空气出口温度的房间的概要文件注册并没有改变明显,小额外的热量传递给居住的区域在正常瞬态炉操作。
他们解释的现象是,在住宅中常见的短在骑车熔炉,冷却空气供给的主要机制是传热的金属导管。在炉的准时和风机,管道不失去大量的热量向周围空间,但管道金属板存储大量的热量。这个存储热量输了传导、对流和辐射吹风机后关闭。
管道的加热电容影响能量从炉是在何时何地交付给生活空间。洞穴和Harrje[10]从他们的数据得出结论,“…间歇鼓风操作期间,炉风机关闭时的管道只是达到最大出口空气的温度。”They also found that the duct metal itself removed a sizeable fraction of the heat from the supply air during the first minutes of burner operation.
https://www.osti.gov/servlets/purl/6444222
ASHPs来说,或许是时候来取代金属导管材料的导热系数和热容?金属管道可能扔回从石油和天然气燃烧器高温。思考PEX而不是铜管道。
我认为当人们说他们想要一个高效热源他们真正感兴趣的是成本最低的操作,他们根本不在乎多少热量出去烟囱或多少能量丢失的发电和输电电。真正的问题的答案是在美元,这个答案很地方,主要是价格和可用性的不同燃料在这个位置。
“我爱热泵”我猜如果运营成本没有对象90%或更多的人宁愿要一个炉吹130°的空气比空气热泵移动2 x 90°。
好文章!
Walta
通常是一个炉吹在更高的速度,因此,尽管它是温暖的,它可能不会感到温暖。
贝尔斯博士很正确地指出,%的加热效率只有比较他们现场能源使用。正如他指出的那样,这只是一个更大的图片。然而,这也是唯一的测量,独立于其他变量——值得注意的是,电/气的成本;和外部电网/气体排放网络。但是这些图片的其他部分不同显著位置和时间。(例如,非高峰电力在安大略省和供需在德国)。因为可变性,%效率接入点是唯一图确定的制造商可以发布。
幸运的是,这不是别人难以计算(成本和排放)一旦我们知道我们正在安装设备。成本很简单-热负荷/效率*单位成本的能量。(当然,这变得更加复杂和分时计费)。
温室气体排放也是可行的。我们可以找到电网排放强度数据收集在一个方便的地图格式:https://app.electricitymap.org/map它看起来像他们几乎所有的数据我们(通过互连),加拿大(省)的一半,几乎所有的欧洲(国家)。这给了我们单位温室气体能量。数学将温室气体强度*(热负荷/效率)* 1.05。1.05因子平均占输电和配电损失5%(每美国能源信息管理局)。
温室气体对天然气有点困难,因为我们应该占泄漏(又名。逃亡的排放)气体传输和分销网络。环保署2020年的一项研究(Kirchgessner et al)认为这些是1%左右。但这些都是甲烷泄漏,和甲烷的全球变暖潜能28(即28倍比二氧化碳;IPCC AR5)。至少燃烧气体的温室气体排放量相当直截了当:185克/千瓦时。所以数学变成了:温室气体强度*(热负荷/效率)* 1.28。
所以作为一个例子,我在阿尔伯塔省,很脏网格约450克/千瓦时。家庭的热负荷7 kW(约2吨)比较热泵警察平均为2.5(有效率250%)和95%的天然气炉,数学是:
电:450克/千瓦时* (7 kW / 2.5) * 1.05 = 1323克/人力资源
气:185克/千瓦时* (7 kW / 0.95) * 1.28 = 1745克/人力资源
所以在这种情况下,热泵导致较低的排放。这也是值得注意的热泵仍略高于出来即使你忽略了甲烷的排放。(是的,你可以使分析更加详细的会计的变化与室外温度的变化通知警察每小时天气历史数据为你的位置。)
我们也可以重新安排这个数学告诉我们的保本警察热泵将低排放:
保本CoP =(电网排放强度)克/千瓦时*(炉效率)* 0.0044
在阿尔伯塔省的例子中,它出来:450 * 0.95 * 0.0044 = 1.88。
美国全国平均385克/千瓦时(EIA),盈亏平衡是385 * 0.95 * 0.0044 = 1.6
(如果你想忽略甲烷泄漏,您可以使用0.0056而不是0.0044,但是我们真的应该有意识的甲烷泄漏天然气分销网络,因为他们是温室气体的主要来源。)
基本上,我们有数据需要找到一个比较好的答案的问题是否比炉热泵效率更高。答案取决于你住在哪里,但它可能是“是的”。
早上好rndvp6。我在艾尔德里AB,我考虑双燃料系统在我的新房子在建。考虑电力和nat-gas利率在AB非常合理,我低估了投资回报的热泵和空调,而是专注于打造一个长期过渡到低碳排放的一部分。我最近才开始试图破译热损失calc提供我的建筑暖通空调承包商,我真正触及障碍如何量化前进道路。任何见解的艾伯塔?
这里使用的数字为输配电损失是异乎寻常的高。我们需要压制的神话,他们是一个大问题。
EIA估计5%的电力投入电网失去电力。重要的是,这是5%的电能输入系统时,没有5%的能源燃料燃烧。https://www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=105&t=3
文章说电力损失降低35 - 40%的效率计划效率系统效率的30%。这意味着14 - 25%的电力损失。下来的一个因素或3 - 5 !
在空调还——天然气炉是可怕的;为什么只有一个电容器单元冷却时可以加热吗?要比较两个系统的GHGI以及一系列的能源混合…和其他的评论指出,成本。
我困惑,为什么只有低效率的电力生产和分配计入但不是的天然气,石油,或丙烷炉使用的吗?他们怎样去保持在95%,而电力必须在每个阶段受到影响吗?
优秀的点。探索、发现、开发、运输/交通、炼油、营销和所有其他的不是能量“中性”
如甲烷泄漏被rndvp6上面吗?
关于生产的问题,它们是两个不同的效率。35%到40%的数字是效率的燃烧化石燃料如天然气转化为电能。95%的数字是烧天然气转化为热量的效率。顺便说一句,在将天然气转化为电力,更不是转换为电能的转换,你猜对了,热。要是通电加热产生的植物将会被送到你的房子....
传输问题,大量的天然气管道泄漏的争论是但可能在同一比例个位数百分比范围从电力传输损耗。所以,95%数量下降到85 - 90%。
它仍然是一个非常不公平的比较——95%高效炉或锅炉大部分新安装或更换吗?我对此表示怀疑。然而,几乎所有新的天然气发电能力是联合循环效率下降50%左右,煤炭发电是在美国。甲烷泄漏也没有电一样因为甲烷是更糟的气候。我认为这篇文章的结论是正确的——这是与计算可能不值得。
甚至比,通用电气是援引联合循环效率为63 - 64%当前一代植物。平均50%似乎是一个合理的舰队包括老联合循环,简单的周期,和转换后的煤电厂。
从煤转向天然气和可再生能源在美国的排放强度减少了用电单位的能量(CO2)超过40%自2000年以来,它仍然是下降:https://emissionsindex.org/
马尔科姆,评论# 13:
我同意,石油、天然气、丙烷都有传播损失运输,但是大损失combustable燃料转化为电能是一个步骤,直接燃烧设备没有。当谈到从天然气/石油/煤发电,所有的勘探,开采,精炼,运输等仍然发生。
但最终,总生命周期评估应该发生在真正确定系统效率。这是一个意义重大的事业,很难做到全面。当然,更清洁,更高效的电网显著改变了游戏。
另一个普遍的观点是:这是常见的文章是写从气体的角度被默认的取暖燃料。让我们不要忘记许多农村社区仍热油(和/或木材)和一般老炉/锅炉效率远低于95%。
“删除”
马尔科姆:你是对的。我应该在本文提到的气体损失,因为确实降低炉的整体效率。
气体损失什么?你在说什么损失当系统操作吗?供应很容易解决当一个关闭阀在供暖季节的结束。
分配损失是由所有的用户共享天然气。合约
艾莉森是讨论天然气主要能量来源,而电能是二次能源。无论低效天然气存在合约天然气住宅供暖合约和天然气发电合约。
//www.elsporta.com/article/putting-methane-leaks-into-perspective
//www.elsporta.com/article/natural-gas-pipelines-are-leaking
//www.elsporta.com/article/concern-mounts-over-natural-gas-leaks
丫。这无关紧要因为发电机和住宅用户从相同的分配制度。
泄漏相关只有当你想要比较不同燃料发电的温室气体来源/碳排放。
例如关于天然气有以下合约排放来源
提取
在配电系统泄漏
扩口的供应过剩(燃烧)
使用燃烧(供热、发电等)
煤炭
提取
交通运输(通常是铁路)
燃烧
处置煤灰。
一些额外的ASHPs“塞”
ng炉几乎没有对火焰温度的控制,3400 - 3600 F。一些炉有一个调节燃气阀,这可能从40%到100%增加1%。广告:“如果你只需要一点热量,98只给你一点热”。40%的能力真的是“只有一点热”?
40%的能力仍可能给供应相当高的温度为3400 - 3600 F是相当固定;注意提高风机速度可能会减少供应温度——但仍然供应温度相当于低效率更高。
如果ng炉大小等一些标准1.4倍设计荷载的40%是0.56 x 1.4 x设计负荷。如果一个热泵是相同大小的1.4倍设计荷载,最小输出可以达到或者低于0.46 x 1.4 x设计负荷。扩大控制范围(低端)一起供应较低温度,给ASHPs(导管)实质性优势ng熔炉(导管)。
为了把湿毯子犬儒主义的党,所有上述讨论假设合理适当的安装。当然我们需要假设运行任何有意义的计算。当然在实践中,系统经常不能正常安装。我不记得我最后一次见到ng炉是正确的大小。1.4 x ?更像3 x-4x所需的大小。minisplits一样。有多少线程在此榜单上房主上市惠普系统提出了超大的承包商2 x-3x整个房子和/或5 x个人头在单独的小卧室。的大小最小/最大设计温度,我们只看到了几个小时。事实上,我敢打赌,大多数变量系统运行至少装机容量,开/关,大部分的时间。 At minimum capacity, many/most HP systems run at higher than their advertised efficiency. That's not the case for natural gas furnaces, though the lower fan speeds do help. Throws another complication in any attempt to really compare the different systems. So once again, we get back to the idea that we need to stop burning dinosaurs, as fast as possible. Investing in new combustion equipment is locking in that decision for 20-30 years.
即使被玩世不恭的湿毯子,我温暖里面1 x(大小)ASHP即使它昨晚7 F; -)
哇,“我敢打赌,大多数安装变量系统运行在最低容量,开/关,大部分的时间”。
我用G.I.S.绝缘和制造服务和个人我的经验真的很好,我很满意服务。
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