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建筑科学

计划炉到管道热泵改造,第4部分:分区和设备选择

深入解释如何选择正确的热泵驱动的暖通空调系统

本文是a的第4部分系列将化石燃料炉改造为带有中央管道空气处理器的热泵。在设计过程中,我们已经收集的信息在客户的目标,建筑围护结构,电力服务,管道系统,和物理空间的限制。我们使用了ACCA手册J中概述的方法计算设计加热和冷却负荷.如果可能的话,我们已经合并了风机门数据在我们的计算中。现在是时候使用这些信息来评估分区选项和选择设备了。

分区选项

有可能计划一个“盒子交换”的改造,其中新的热泵是一对一的旧炉的替代品。除了修复管道系统缺陷或适应热泵更高气流所需的更改外,分布和分区保持与旧系统相同。如果现有的管道系统处于合理的状态,“盒子交换”通常是最简单且最具成本效益的方法。

但在某些情况下,增加一个或多个无管道区域是有意义的。一个常见的例子是车库上方的“奖励房间”。由于它与室外和车库几面相连,额外的房间每平方英尺都有很高的供暖和制冷需求。同时,为奖励房间服务的管道通常是房子里最长和最曲折的。除非管道系统经过精心设计和安装,否则气流和热舒适将不能令人满意。

一个独立的区域,有自己的无导管头部,有几个优点。该空间的加热和冷却可以与主恒温器和空气处理器分离,从而实现更好的温度控制。从房屋主体中分离出一个区域也有助于克服设备和管道系统的容量限制。在单一区域系统中,…

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11日评论

  1. ErikOlson||# 1

    伟大的文章。本打算询问使用多个单位以获得更高有效折返率的可能性,但后来看到了最后的部分。

    关于空气处理机的使用,有一个问题。注意到全风管或隐藏式风管空气处理机的性能规格低于天花板或地板安装的机组。这是由于鼓风机消耗的能量吗?关于这个问题,请点击这里:

    //www.elsporta.com/question/mini-split-heating-efficiency-floor-ceiling-mounted-vs-concealed-duct

    1. Jon_Harrod||#2

      谢谢埃里克。我相信你是正确的,更强大的风扇电机是一个因素。我没有深入研究三菱的规格,但我手边有一份LG的目录,我注意到他们的无导管和低静态单元的功耗为0.2-0.7安培(240V),而高静态的隐藏和多位置空气处理器的功耗为1.1-2.3安培。不用计算,我就能看出这将如何使SEER和HSPF评级下降一两个点。

    2. Chris_in_NC||# 3

      在管道产生的较高静压下,需要更大的鼓风机功率来移动空气。

  2. charlie_sullivan||# 4

    很棒的信息和讨论。

    我忘记了手册S规定热泵的大小必须基于冷却;我认为很多人忽略了这一规定,只是根据需要更大的设备,冷却或加热来调整它的大小。在很多情况下,你所描述的漏洞是可以接受的,但对于没有很大调制范围的机组,在冷却需求非常适中的气候中,或者更糟糕的单级机组,该规则可能会禁止正确的尺寸。我不确定它是否在某些地区被强制执行,因为它真的会阻止正确的尺寸,但令人遗憾的是,大多数认真的设计师试图按照书本上的正确方法来做,但在某些情况下却做不到。我想它是基于这样一个假设,即以供暖为主的气候永远不会被热泵单独加热,但那是在我们有增强的蒸汽喷射热泵之前,它具有出色的低温能力。所以手册需要更新现代技术,即使没有技术进步,它也忽略了温和气候,在那里你根本不需要冷却,但确实需要大量的热量。

    当然,最好使用调制设备,通过您所描述的方法之一,使低速下的最小冷却剂容量仍然适合冷却负荷,而不是仅仅为加热调整尺寸,而忽略了用于冷却的尺寸过大的事实。但如果这真的是一个以加热为主的气候,用于冷却的能量可以小到对整体能源使用没有太大影响。在这种情况下,作为冷却设备的超大尺寸实际上只是考虑除湿效果如何,无论如何,这可能会更好地处理不同的设备。

    另一方面,为90%的加热负荷上浆似乎是一个不错的选择。那么辅助热量的大小,在10%或更大之间决定,在能源使用和设备成本方面是一个低风险的决定,但在电力容量方面可能是更高的风险,特别是如果它触发了服务升级。应该注意的是,它完全符合100%总负载大小的代码,而不是一些人错误地将140%的最大值视为最小值。正如您所注意到的,在某些情况下,人们将补充热量用于备份,而不是补充热量,当服务规模已经足够大时,这可能是一种获得备份的廉价方法,但当它会触发服务升级需求时,这是一种昂贵的选择。而且它只能作为一种备份,在这种情况下你需要备份——制冷剂泄漏——所以它可能不值得。

    一个小问题:你有一个建议的数据源的二进制气候数据?

    1. Jon_Harrod||# 6

      谢谢你,查理。我同意,我觉得Manual S还没有真正赶上现代寒冷气候热泵应用。我也同意,我们需要考虑不同的设备,如除湿机,以处理高潜在/低感负荷的情况,这在东北很常见。

      我在查找bin数据时遇到了一些困难(甚至是我自己可以bin的每小时数据)。事实证明,Right-J在站点/设计条件选项卡上有许多站点的bin数据,尽管我不得不手动将其转移到电子表格中。

  3. maine_tyler||# 5

    “关于这张图,有几件事需要注意,这与我们的大小问题有关。一是“温和”的供暖条件——室外温度在30°F到60°F之间——占供暖季节的很大一部分。非常寒冷的条件——低于10华氏度——每年的工作时间要少得多。”

    也许你在这段话后面提到的计算涵盖了这一点,但“花费的时间”不等于“花费的精力”。换句话说,大部分的时间可能被花在温和的条件下,大部分的精力可能被用在极端的条件下。这是否可以作为一个理由,以牺牲温和区域的一些循环为代价,略微加大尺寸(边缘区域的性能更好)?我只是想知道那些想要超大的安装人员是否应该被推回去。

    顺便说一下,我真的很喜欢这个系列。我在努力理解这个复杂的问题。不幸的是,我们似乎都面临着安装人员,他们想要盯着一个房间,然后安装一件大设备。但这真的像我们想象的那样糟糕吗,当它被加热时?

    1. charlie_sullivan||# 7

      是的,但话又说回来,如果你的尺寸为90%,热泵没有满足的能量需求是少量的能量和少量的时间,假设你是使用辅助热来补充,而不是关闭热泵并切换到化石燃料。

  4. william_sears||# 8

    很棒的系列,乔恩。我希望你在加州圣克鲁斯离我们近一点。我们当地的热泵安装人员只是想在一个熔炉更换空气处理器/热泵,并说它很好。没有计算,没有前期工作。我们车库上面有一间两居室,需要仔细考虑:夏天制冷,冬天取暖。再次感谢您的详细文章。

    1. Jon_Harrod||# 10

      谢谢威廉。我希望你能督促你的安装程序做他们的功课。这样做确实符合他们的利益,因为这样可以减少回调。车库上方的房间通常存在舒适问题。修复工作通常涉及一些绝缘升级和机械工作的组合。

  5. norm_farwell||# 9

    感谢另一篇精彩的文章,乔恩。关于尺寸和调制的图表非常有用。

    我已经做了几个炉更换,发现他们是相当具有挑战性的安装立场。现有的管道系统总是肮脏的,经常不充分,通常需要大量的改进:额外的返回和/或供应能力,修改寄存器,乳脂密封剂,以及可怕的玻璃纤维管道包装。

    无论如何,期待最后两期。

  6. daDIY||# 11

    我希望找到的解决方案是用热泵等价物取代煤气炉空气处理器中的旧热交换器和室外交流压缩机。我在洛杉矶地区,所以尺寸是由冷却驱动的,备用加热是一个小得多的问题。作为备用热量,我想保持煤气炉的功能。停电时,我可以用备用电池或便携式发电机(热泵压缩机耗电量太大)来开动煤气炉。我还认为,总体而言,在现有设备上不频繁地使用少量的天然气增量,比挖掘额外的金属矿石(和化石燃料)以进行完整的系统替换更有效。然而,正如其他评论者所指出的,劳动力成本和技能可用性是一个问题。供你参考,停电时我现有的备用冷却系统是房子一端的蒸发冷却器,另一端是整个房子的排气风扇。

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