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你害怕热泵吗?有些人是，这通常与家里冷得不舒服的经历或故事有关。我不否认有一些可怕的故事，说人们在十年/世纪/一生一次的冬季风暴中忍受着极低的室内温度。我将在下面谈论其中的一些原因，但我真正想做的是向你展示热泵可以让你温暖，即使是在北极大风中。就我而言，即使体型较小，它们也能做到这一点。
让我们以我的房子为例。我安装了一个小尺寸的变频器驱动小型分离式热泵并能够看到它在去年6月的热浪和上个月的北极大风中表现得如何。在热浪中，我们的室内温度几乎没有偏离74华氏度的温度设定值。(看到我的热浪文章详情)。
那么，在最近的北极大风中，当室外温度降至华氏个位数，降至零下14摄氏度左右时，我们是如何应对的呢?答案如下。
我的小型热泵
然而，在我进入我的小尺寸热泵的表现之前，让我们回顾一下尺寸。我做了暖通空调设计我自己，从冷热负荷计算．然后我选择了加热和冷却设备。
我选择了三菱(披露:他们是我的能源先锋博客的赞助商)因为我想要逆变器驱动的微型裂技术。通过选择他们的超热模式，我有信心，热泵将继续泵出热量，即使温度下降到个位数华氏度。
上表显示了加热和冷却负荷(第一行)和热泵的容量(第二行)。(对于SI的人，请参见这个换算表如你所见，这个热泵服务于2300平方英尺的建筑面积。我们的加热负荷为每小时31,452 BTU(9千瓦)。根据三菱的数据，热泵每小时只能提供20,509 BTU的热量(6千瓦)。我选择的设备包括一台三菱MXZ-3C24NAHZ2超热室外机和两台卧式管道室内机。
为什么我把它缩小了?
是啊，数字就是这么出来的。根据表中所示，我们的热泵只能提供我们所需热量的65%。这实在是太小了，尤其是对于一个没有辅助热．
我为什么要这么做?我选择这种尺寸的设备有三个原因。
- 首先，这些负荷并不是最终答案。我要对房子做更多的改进，这将减少负荷。简而言之，我更看重未来的负荷而不是现在的房子。
- 第二，我知道Manual J的加热和冷却负荷是膨胀的。我告诉人们，它们通常比实际负荷高10%到20%。例如，Manual J热负荷不包括灯、电器和人提供的热量。
- 第三，我并不完全相信三菱软件的性能。我认为加热能力可能非常接近，但冷却方面的潜在能力低得可疑。
这里还有一点:供暖负荷是基于冬季的室外设计温度．乔治亚州亚特兰大的气温为23华氏度(-5摄氏度)。这个想法是，你根据设计温度调整设备的尺寸，系统将持续运行，以保持房子在室外温度下的舒适。当室外温度低于设计温度时，房子可能无法保持你设计的室内温度，通常是70°F(21°C)。但是我们有一个三菱超热模型，它有点相当于奈杰尔·塔夫内尔的放大器等于11。
北极风暴期间的温度
好的，让我们看看数据。首先是一个图表，显示了我们书房的室内温度和室外温度。如前所述，室外温度降至个位数华氏度。这在亚特兰大地区似乎是十年一次的事情。这是我在这里的第三个十年，也是我回忆中第三次室外温度降到这么低。
图中红色曲线表示书房的室内温度。公共区域的恒温器在这个房间里，这是我们早上和晚上经常出去玩的地方。正如你所看到的，在北极风中，巢穴的温度确实下降了，但最低是63华氏度(17摄氏度)。
但我要坦白一件事。书房是房子里最受保护的房间。它与阳光房相连，但它本身没有窗户，也没有外墙。(它还有一个燃气壁炉，但我在2019年把煤气关了。)会不会是屋子里的其他地方都冻坏了，书房却好好的?
不!下图显示了书房(红色)、主卧室(橙色)和客厅(紫色)的温度。有时客厅实际上要比书房暖和一些，可能是因为朝南的窗户吸收了阳光。卧室是最酷的房间。它在房子的西北角，也有一个单独的恒温器，我们把它保持在比公共区域低4或5°F(~2.5°C)左右。
图表显示，这三个房间几乎同时达到了63°F(17°C)的最低温度。那是在室外最低温度~8°F(-14°C)的几个小时之后。然后那些房间很快就暖和起来了。在最冷的一天，12月24日，书房和客厅的温度高达67°F(20°C)。第二天，圣诞节，我们又回到了70°F(21°C)。
是的，67°F(20°C)比我平时喜欢的要冷，但我从来没有觉得它太冷。我有几个空间加热器备用，但没有使用它们。好吧，我洗澡的时候用过几次。它们能产生很好的蒸汽。(只是开玩笑!我本不应该这么说，但千万不要在淋浴时放暖气。)
热泵的能源使用
既然我们正在讨论热泵在寒冷空气中的表现如何，你可能对能源使用也感兴趣。第一个图表显示了这6天内每小时的能源使用数据(绿色)和室外温度(蓝色)。
即使没有温度数据，你也可以通过观察能量消耗曲线的低点来判断寒流何时开始，何时结束。寒冷天气在12月23日凌晨3时左右到来。这就是热泵启动到高档位的时候，直到12月26日结束。
下面的图表显示了日常能源使用数据，但在较长的一段时间内。我用下面的蓝色矩形突出显示了上面图表中显示的六天。我们在圣诞节那天达到了80千瓦时的峰值。在我们正常寒冷的日子里，当室外温度下降到20华氏度(-1至-6°C)时，热泵使用~55千瓦时。
在寒流最冷的时候，热泵几乎连续不停地运转。唯一的例外是(我认为)它进入除霜模式．因此，每天80千瓦时可能是这个装置正常运行时所需要的电量。
为什么热泵不总是工作?
是的，有些人对热泵有过不好的经历。在北极大风期间，我在社交媒体上看到一个中西部人的帖子，他说他有热泵，室内温度是华氏40度。呵!
很多事情会导致热泵不能在非常寒冷的天气里保持房子足够温暖。当然，设备也可能出了问题。但是让我们假设系统本身是正常工作的。以下是热泵不能让你温暖的主要原因。
- 当温度下降时，热泵没有办法保持容量。随着室外温度的下降，标准热泵会损失大量的供热能力。如果这种热泵在设计条件下没有按照其容量进行调整，它可能会挣扎。
- 这房子隔热性能很差，漏风很厉害。即使大小正确，这样的房子里的热泵也可能导致舒适问题，因为——这可能会让一些人感到震惊——空气温度不是决定舒适的唯一因素。地表平均辐射温度影响很大。(见我那篇关于那个主题的文章．)
- 热泵本身是好的，但是betvictro伟德体育 ．在没有空调的空间——阁楼、狭小的空间、车库——的管道会抢走你系统的大量热量。最好是把管道放在有条件的地方，并确保它们设计用于有效地移动空气．
一个错误的答案是，热泵在寒冷的天气或寒冷的气候中不起作用。加里·纳尔逊用热泵为他在明尼阿波利斯的房子供暖并且在远低于华氏零度的温度下表现良好。
不是所有的热泵都是一样的。三菱的Hyper-Heat型号能够在零华氏度左右产生与47华氏度相同的热量，其他制造商也有类似的型号。但随着室外温度的下降，许多车型无法跟上。这就是为什么大多数热泵系统都有某种辅助热．
这里的要点和实质是，房子是一个系统。热泵必须设计得与房子相适应。房子需要和热泵一起工作。不要仅仅因为它对我有用就跑出去安装一个小型热泵。做好功课。把额外的钱花在购买好的设备和可靠的专业帮助上，包括承包和设计。
明年，我希望能够报道，我们有一些非常寒冷的天气，我们的室内温度几乎没有下降。因为今年我要重新装修我的地下室。到明年冬天，它应该会完全绝缘，更加密封。并有自己的供暖系统。
与此同时，我们今年在我家过了一个非常愉快的圣诞节。我希望你也有一个愉快的假期，无论你庆祝它。现在，你能在上面的照片中找到客厅数据记录器吗?
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Allison A. Bailes III，博士是一个演讲者作者、建筑科学顾问、乔治亚州迪凯特能源先锋(Energy Vanguard)的创始人。他有物理学博士学位能源先锋博客．他还写过一本关于建筑科学的书．你可以在推特上关注他@EnergyVanguard．图片由作者提供。
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28日评论
艾莉森，我非常感谢你对各种话题的数据驱动的讨论。我怀疑这将是一个流行的:-)张贴你的能源数据和外部/内部的温度几乎没有猜测。我相信一旦你的地下室被锁上，你会很高兴的。我们也做了类似的事情(在墙壁上使用封闭的SP单元进行全面改造)，并注意到一个很大的改进。
我也很欣赏你对辐射表面温度和舒适度的评论。这在我们的老房子里是非常明显的，在- 30℃的地板/墙壁界面上的热桥非常明显，对舒适性是一个挑战!当我走进一栋建筑的时候，在如此寒冷的温度下，这种辐射热性能是非常明显的。
我们这里的设计温度是零下30摄氏度(7A区)。我根据我们家的实际燃气使用量(我们用燃气取暖，按需提供热水)进行了计算，得出1月至2月期间的热负荷为25K/BTU/小时。对于7A区一栋有100年历史的老房子(建筑面积约2400平方英尺)来说，这是惊人的低，但我做了大量的改造。当查看天然气公司的“比较我的使用情况”统计数据时，与我们周围类似面积的房屋相比，我们家确实使用了大约一半的天然气。
你的文章给了我希望，热泵/空气处理机解决方案实际上可能是可行的，作为我们的管道炉的替代品。你对我们这些生活在寒冷北方的人有什么想法?
数据记录器……你书柜上的小白盒子?
鉴于你的情况，1月至2月期间25K/BTU/小时的平均水平似乎是两个月期间的一个不错的平均水平。
然而，当试图评估热负荷时，我会寻找冬天最冷的48小时之一(通过看天气预报)，在48小时开始时和结束时读煤气表。我的直觉是，在冬天最冷的日子里，你的热负荷超过40k BTU/小时。
根据三菱的规格表，性能最好的48k BTU热泵在室外温度为-4F时仍能产生42k BTU，但在-13F时似乎无法工作。不确定分界点是什么，但我假设在气候7区，零下13华氏度或更低并不罕见。接近0F时效率也大大降低(在5F时COP为2)。请看下面的链接。
此外，由有能力的安装人员安装大型系统可能会带来价格上的冲击。我进行了计算，即使在我气候温和的地方(波士顿)，我发现我最好还是坚持使用我的旧但非常可靠的燃气锅炉，把时间和金钱花在更好的绝缘和气密性上，并试图推动我的家庭成员多穿一层衣服。尽管最后一个似乎永远不会有结果。
https://documents.alpinehomeair.com/product/specforbmhh4822c20220322xlsx.pdf
薇薇安，我用了这个方法://www.elsporta.com/article/replacing-a-furnace-or-boiler
这种方法对我来说很好，因为你正在为每个硬盘(在最冷的月份)建立一个BTU基线数字，然后将其应用于99%的设计温度。我们还有一个按需燃气热水加热器，所以如果我可以从方程中删除它，热负荷就会更少。
丹尼斯:改造你的老房子干得好!
是的，那是数据记录仪。
在我看来，你的房子目前的平衡点是35°室内72°。
你认为72°的设定值会比HP可以维持69°的设定值高吗?
Walta
沃尔塔:看看室内和室外的温度曲线图，我知道你是如何估计35华氏度的平衡点的。我认为这是有道理的。
关于72°F的设定值，不，我把它设置在那里，因为那是我最舒服的地方。
这是一些有用的信息。另一个因素是房子有一定的热质量——不确定你的情况是多少。根据图表，低于20华氏度的室外温度持续不到24小时。在一个连续几天平均温度在10华氏度或更低的地区，情况会有所不同。
我还想了解一下房子的布局和热量分配点的数量，以及你是否对这种配置感到满意。
维维安,
关于热质量撞击你是对的。我确定我自己家的热质量存储为每华氏度约20k英热单位。我在晚上10点做了一次严重的夜间挫折，已知每小时热负荷为360英热单位每华氏度Delta。通过将Delta T和夜间挫折期间的内部温度下降联系在一起，我做出了每华氏度储存20k的假设。
建筑蓄热是在寒流期间进行的，如果你的供暖系统不能保持设定值，就必须考虑到这一点。这就是供暖系统尺寸不足的地方。为了回到加热设定值和平衡，你不仅要抵消当时建筑的热损失，还要将内部的热储存恢复到设定值温度。
道格
错别字:第一个标题“亚特兰大”拼错了。
固定的。谢谢。
有趣的文章。你是业界最棒的!
迷你分裂的人遇到的一个可能会让他们沮丧的问题是，大多数这些设备都是通过遥控器工作的，你在遥控器上选择的温度和房间的实际温度之间几乎没有关系。几个星期前，我在我的地下室里安装了一个1吨重的富士通低温单头墙单元(类似于三菱过热)。我在主楼层有两个这样的单元，它们可能是最有效的低温迷你分裂，额定温度约为-13F，在-5F时输出超过12,000 BTU ....在过去两周的温和天气中(晚上在30华氏度范围内)，当我在遥控器上选择70华氏度时，这个设备一直表现良好，将温度保持在68华氏度。昨晚的温度降到了10华氏度，房间里的温度(通过连接在我的油锅炉上的壁式恒温器测量，它距离壁式锅炉只有12英尺)降到了63华氏度。然后我用遥控器把温度提高到72华氏度，但五小时后，墙上的恒温器显示只有65华氏度。我可以把机器调到76-78F(我经常对主楼层的机组这么做)，让房间温度上升得更快，但我可以接受缓慢的上升。然而，对于习惯了即时加热和恒温器精确控制的人来说，这可能会引起抱怨。
我知道富士通的壁式恒温器会更好，但不幸的是，这些设备的无线壁式恒温器现在在本已昂贵的系统上又增加了数百美元，所以我坚持使用这个。
尼克:谢谢你的夸奖!
是的，控制一直是迷你分割的一个问题。在我的情况下，我有两个管道空气处理器，而不是无管道单元，和壁挂式恒温器。
艾莉森，那些是Møller椅子吗?那些真漂亮!
我听说照片里有个数据记录仪，可能也很酷。: -)
克里斯:是的。好眼力!它们和后面的丹麦桌子都是60年代初的，属于我妻子的母亲和继父。我们爱他们!
今天(星期六)早上7点，我们在缅因州的漂亮房子是69°。室外温度为-17°。风还在嚎叫。尽管天气寒冷，两个小裂缝(唯一的热源)仍在释放热量。
拥有坚固的建筑围护结构显然是在温度远低于99%设计的偶尔事件中保持温暖的关键。
如果你不介意被问到，你的:a)面积和b)鼓风机门号码是多少?只是想想象一下，在今天、昨天，或者——尤其是——昨晚这样的日子里，我们需要多么密不透风才能安全地加热迷你分裂。谢谢
鼓风机门:
.59 ach50。
房子是大约1650平方英尺的空调空间。
我们99%的设计温度是0°F。
显然，一所房子能否安然度过极寒取决于隔热和气密性，以及供暖设备的输出。幸运的是，在这么冷的时候，天气通常是晴朗的，所以我们在白天可以获得很多太阳能。昨天这里的温度是75°，虽然零下，但一点也不热。
嗨，斯蒂芬，你能详细介绍一下你的系统吗?品牌吗?模型?有导管还是无导管?备用热吗?
这些类型的证词对那些处于寒冷气候热泵决策风口浪尖的人非常有帮助。
非常感谢!
吉姆:我们有两个富士通寒冷气候小裂缝，名义上是12000 btu和15000 btu。自2015年安装以来，型号名称发生了变化。我想是RLS3h。
没有备用热量。缅因州中岸，奥古斯塔和海岸之间。
非常感谢!我正在计划富士通寒冷气候单位以及。很高兴听到他们工作得很好!
对于那些对更多信息感兴趣的人，Stephen在GBA上写了他的构建://www.elsporta.com/article/pretty-good-not-so-big-maine-house
斯蒂芬，令人印象深刻的是你的热泵在这样的温度下还能产生热量，这也证明了高性能的价值，非常好的信封!如你所知，按照缅因州的标准，我们实际上是邻居，我听说过其他人的建筑围护结构很差，甚至有超大的迷你裂缝，他们都跟不上。
你知道他们经营的是三菱还是富士通吗?
这可能是你说的信封，但我开始怀疑富士通是否有一些超越规格的魔力。
Michael-考虑到大多数小裂缝的产量有限，最多大约在15-17000 btu左右，除非你有很多这样的小裂缝，像我们之前的房子这样通风的大房子，在我们刚刚经历的低温下很难加热。
我们的女儿住在费城的一所通风的老石头房子里，几乎没有隔热材料。我给她建了一个新厨房，她在里面装了一个迷你裂缝。它可以很好地加热厨房/餐厅区域，但如果温度接近零，她就需要补充热量，所以油炉仍然可用。我认为这对那些尚未得到全面修复的现有房屋来说很有意义。
我家有个80年代的信封。我有三台一吨重的富士通，两台老式的12k低温型号(RLS3)和一台全新的AOUG12LZAH1…这些设备的额定功率为16kbtu，温度约为5华氏度。它们都放出了大量的热量大约零下3华氏度。然而，更大的问题是把热空气送到你需要的地方。我注意到几件事:首先，正如我上面提到的，我在遥控器上选择的温度必须高于房间的温度(74-76F才能达到70 F的房间温度)，需要高风扇转速。其次，使用迷你隔板比使用踢脚板需要更长的时间来提高房间的温度。最后，当温度真的下降时，我妻子仍然喜欢在卧室和浴室里安装踢脚板，因为它确实感觉没有那么分层，而且主房间里的富士通无法让足够的热空气沿着走廊进入她喜欢的卧室。
请允许我建议一种替代热泵的方法-远红外线辐射舱和/或天花板加热器。
我们最近在4A区北部边缘买下了一座60年代的1600平方英尺全电动砖砌牧场主，并对其进行了彻底的能源改造。这所房子有一个10年的半功能性11千瓦太阳能阵列。
我们做了一个鼓风机门测试，密封了空气泄漏，将屋顶隔热到R60+(墙壁上没有新的隔热材料)，安装了新的“冷屋顶”瓦，更换了窗户(旧的窗户被枪杀了)，升级到热泵热水器，并使用Enphase Legacy Upgrade计划修复了太阳能电池阵列。
房子里有原来的踢脚板加热器和一个新的空调机组，有良好的、绝缘良好的管道。显然，踢脚板必须更换，但用什么呢?更换新的空调似乎很愚蠢，在与暖通专业人士、供应商、制造商等进行了大量阅读和讨论后，我们决定使用Comfort Cove和DucoTerra的远红外设备(我们与这两家公司都没有关系)。
红外加热器的前端价格较低，并且易于安装，使用基板的电路、断路器和恒温器(升级为数字)。它们没有活动部件，因此不需要维护，也不需要更换。它们的效率不会随着时间的推移而降低，无论外部温度是50华氏度还是-5华氏度，它们的表现都是一样的。没有什么可以坏的，所以不用担心假期期间泵故障，因为房子里满是客人，所有的暖通空调技术人员都在度假。它们产生了一种极好的无通风的热量(就像在寒冷的日子里坐在温暖的阳光下一样)。静音，按房间划分(所以不需要加热未使用的房间)，不使用破坏气候的冷却剂。有关红外线装置的文献(不可否认，其中一些来自制造商)表明，它们的效率介于中央热泵和小型热泵之间。我们还权衡了减少年度维护和每15年左右更换热泵的节省。
在所有升级完成后的第一个完整的一年里，我们生产了40%的千瓦时，消耗了50%的千瓦时。我们现在有一个60年的“足够好”的零能耗住宅，它产生的能源比我们消耗的能源略多——所有这些费用大约是一辆中型SUV的成本。
大型蜥蜴,
我很高兴你的装修为你带来了这么好的效果，但不幸的是，湾加热器的效率与踢脚板或任何其他电阻加热器完全相同——这是1的COP，而热泵的COP约为2到3。有传闻说，有了红外线加热器，你可以让你的房子略冷，并体验到相同的舒适水平，这是在节省能源方面的草。
这是一篇很棒的文章，我非常感谢这些数据。我们在太平洋西北部有一栋维多利亚式的房子，漏水，几乎没有绝缘，一些新窗户，一些原始的，两层楼约2100平方英尺，外加一个新的1000平方英尺的加热地下室。我们楼上有风扇盘管，地下室的地板有辐射。我使用loadcalc.net免费软件和一些仔细的输入，在改造前达到49K BTU/小时的热负荷，在隔离墙壁和使所有窗户达到标准后达到约34k BTU/小时。我购买并安装了一台SpacePak 5吨变频器空气换水热泵，其公布的性能为在19华氏度时35K BTU/小时，在36华氏度时50K BTU/小时，在45华氏度时53K BTU/小时，回水温度均为122华氏度。我的缓冲水箱有6千瓦辅助加热器(~20 K BTU/小时)。接近冰点时，如果所有区域都需要热量，它们就会出现。在冰点以上则不然。目前，当气温接近冰点时，风扇盘管将风扇调到最大，很难将房子加热到68华氏度。即使地下室不需要暖气。地下室还没有完全绝缘，我希望当整个房子完成时，一切都是正确的大小。 Heat pump appears to be performing as published based on delta T and flow through it. This article gives me hope.
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