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建筑科学

柔性管道应该被禁止吗?

与玻璃纤维绝缘一样,该产品很少被正确安装

矮子,弯曲导管截肢者这是一个糟糕的管道改造遗留下来的。可悲的是,这不是一个diy者的工作,而是一个暖通空调“专业人士”的工作。
图片来源:Energy Vanguard
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矮子,弯曲导管截肢者这是一个糟糕的管道改造遗留下来的。可悲的是,这不是一个diy者的工作,而是一个暖通空调“专业人士”的工作。
图片来源:Energy Vanguard
支撑不良的柔性管道。弯曲线应该是直的,拉紧,而不是下垂,就像这些一样。
图片来源:Energy Vanguard
瞧,强大的达克托普斯!像这样的径向弯曲管道系统获得良好气流的机会非常少。
图片来源:Energy Vanguard
管道太长了。有时安装人员这样做是为了减少噪音,但同时也减少了气流。
图片来源:Energy Vanguard
靴子处挠性管道撕裂。应力在急转弯将导致塑料衬垫失败,如图所示。这个供气管道漏了很多空调空气到没有空调的阁楼里。
图片来源:Energy Vanguard

啊,伸缩管道。这是家庭绩效承包商和绿色建筑商无处不在的祸根。如果您只看到一个使用柔性的强制空气管道系统,那么您很可能看到了一个糟糕的安装。

良好的安装当然是可能的,但相当罕见。自从我在2010年3月开始写博客以来,我已经写了不少关于柔性管道问题的文章。事实上,每当我不知道该写什么的时候,我就会翻看我的照片,最后常常会写另一种滥用柔性管道的方式。写这些文章总是很有趣,就像在桶里打鱼一样简单(我从来没有真正做过,但总是想知道为什么鱼一开始就在桶里,为什么有人不直接用网把它们捞出来)。

我贴了很多不好的柔性管道安装的照片在能源先锋博客并且看到了更多。还记得矮子吗,那个弯曲导管截肢者?这张照片(上图)已经变得如此流行,以至于它出现在其他人的演讲中(当然没有署名)。Grrrrrrr !)我在佐治亚州迪凯特(Decatur)的一个爬行空间找到了老史丹比(老史丹比在一只死松鼠上方盘旋)。

柔性管道的问题

伸缩管道几乎从来没有安装正确。我去过成千上万的房子,既有新房子,也有老房子,我见过很多柔性管道。大多数情况下,安装都很糟糕。在新的能源之星住宅或EarthCraft房子,通常会更好,但我想我从来没有见过让我退后一步说,“现在这是如何安装柔性管道。”

我看到flex最常见的问题是:

  • 扭结和急转弯
  • 管道运行时间长且支撑不好
  • 径向系统(“管道”)有太多的管道从静压室出来,起飞距离太近(下图3)
  • 多余的管道长度应该被切断
  • 连接紧固和密封不良
  • 只是用胶带粘在一起的屁股关节

所以,是的,柔性管道有很多问题。应该完全禁止吗?绿色建筑项目不应该允许这种情况吗?

能源之星(这不是一个绿色建筑项目,但管道在其管辖范围内)允许灵活使用。

住宅LEED允许flex。

NAHB绿色建筑标准允许flex。

嗯……我想明尼苏达州的绿之星是不允许的,但我不知道其他州是否允许。(读者们,请让我知道你所知道的任何禁止柔性管道的程序。)

柔性管道的替代品

如果我们不使用flex,还剩下什么?有管道板-刚性玻璃纤维与箔面-但在我看来,这比柔性更糟糕。如果有什么管道产品应该被禁止,那就是管道板。

剩下的是坚硬的金属板,通常被称为硬管。在我看来,硬管是最好的管道安装。原因如下:

  • 必须被设计。安装程序不能只是出现并把它扔进去。
  • 空气流动的阻力要小得多。
  • 我上面列出的柔性管道中的大多数问题与硬管道无关。

但硬管并非没有自身的问题。我测试过的一些最漏水的管道是由金属板制成的,而不是柔性的。你在下面看到的硬管照片是我几年前测试和密封的,结果发现它主要是由管道绝缘材料保持在一起的!当我把绝缘材料从树枝上扯下来的时候,它就塌了。当然,它已经在阁楼上放了30年了。

禁止还是修复?

尽管有人指责我想剥夺你选择的自由(因为我在能灯豪宅),我知道我觉得应该禁止伸缩管道。我只想看到它的设计和安装得当。它的最佳用途是在干线和分支系统中相对较短的运行,而不是整个空气分配系统。

迈克·麦克法兰(Mike MacFarland)是加利福尼亚州的一名家庭性能承包商,他给出了一些我所见过的关于使用flex的最佳建议。他在给我的一个朋友的评论中写道最近的柔性管道文章“获得这些安装正确的诀窍是使用刚性管道系统的所有偏离直线,然后拉管道系统之间的两端,现在指向对方。”所以如果我们要禁止一些关于柔性管道的东西,它应该禁止它改变气流的方向。我几乎可以支持它。我相信,只要内胆拉紧,管道得到适当的支持,长,渐进的转弯并不是那么糟糕。

这里的问题不在于产品;这是过程。这也是更大问题的一部分暖通空调行业表现不佳说得好听点。我相信,柔性管道可以在高性能住宅中占有一席之地。我们只是需要更严格的质量控制。

来自乔治亚州迪凯特的Allison Bailes是一位演讲者、作家、能源顾问、resnet认证培训师,也是《能源先锋博客。你可以在推特上关注他@EnergyVanguard

22日评论

  1. 用户- 946029||# 1

    问题
    艾莉森:

    您的上述观点是否也适用于小型管道,高速系统,在那里他们使用无缝,绝缘柔性管道系统?

  2. 用户- 729621||# 2

    为什么不直接把管道清理掉呢
    我不明白为什么在美国没有人像在欧洲和这里那样做热水管道。它更安静,你没有这些糟糕的漏水的管道系统的问题。对暖气有用的东西对空调来说很糟糕。

    我的窗下有几条有百年历史的小路,还有几间我重新装修过的小房子,我觉得很舒服。

  3. GBA编辑器
    马丁Holladay||# 3

    对Lloyd Alter的回应
    劳埃德,
    答案很简单:空调。

    (我知道,你是加拿大人……所以你很容易想象供暖比空调重要得多。)

    无导管的迷你短裙解决了这个问题。

  4. 用户- 946029||# 4

    对于劳埃德
    我同意用暖气,但你建议用空调吗?辐射冷却?

  5. 专家成员
    Dana多赛特||# 5

    劳埃德的回答
    总而言之:

    冷却

    在美国大部分地区,用水力系统(特别是潜在负荷)冷却一个地方是很难的,当节约机械系统时,管道往往会同时用于这两种情况(有时两者的大小都不合适)。虽然在锅炉的有效冷凝温度下运行的面板散热器和辐射地板非常舒适,但即使在单独的加热和冷却系统的费用考虑在内之前,它也比冷凝煤气炉(甚至热泵)昂贵得多。

    在标题24下的CA中,管道系统需要满足Manual-D设计标准,并经过压力测试以达到合理的最大泄漏数。但很明显,并不是所有的当地检查员或安装人员都完全了解Manual-D。

  6. 用户- 729621||# 6

    空调采用水力循环
    你不需要像暖气那样在窗户下装空调,所以我同意马丁的观点,无管道的迷你小屋。

  7. GBA编辑器
    马丁Holladay||# 7

    对Lloyd Alter的回应
    劳埃德,
    有了好的信封和好的窗户,你也不需要在窗户下面安装热散热器。你的热量可以来自房间的中心。

    如果你有一个无管道的迷你分体式制冷装置,你也可以用它来加热——所以你不需要任何地方的散热器。

  8. 专家成员
    Dana多赛特||# 8

    在这件事上我百分之百同意马丁的看法
    我百分之百同意马丁的看法。在一个稍微好一点的代码屋里,有像样的窗户,你可以把散热器、寄存器或迷你分头放在几乎任何地方。如果用无管道冷却,你也可以用它来加热,而不是再花10-15-2万美元在冷凝锅炉和低温辐射上。使用小型分体式供暖非常舒适——远比管道燃烧的化石燃料(或温热热泵)空气舒适得多,温度非常稳定,甚至达到室温。虽然在一年中最冷的日子里,它不像辐射地板那么舒适,但它比鳍状管踢脚板更舒适。

    由于绝大多数通过墙壁获得的热量来自窗户,吹过房间阳光照射部分的冷却(不一定是在窗户上)实际上确实增加了舒适度,并且在南向或西向玻璃的房间中放置无管道头部或AC寄存器时仍然应该考虑这些方面,即使是低SGHC窗户。

  9. KGroninger||# 9

    柔性管道应该被禁止吗?
    可能不会,但我确实认为那些安装人员应该被枪毙。

  10. GBA编辑器
    马丁Holladay||# 10

    对Keith Groninger的回应
    基思,
    死刑似乎有点严厉…

  11. JoeW519||# 11

    太糟糕了
    …专业协会对会员没有更大的影响力。相反,由专业人士组成的组织(总是?)制定政策和立场,组织给予最低公分母的声音。

    这不仅仅是建筑。尾巴摇狗。

  12. raintower||# 12

    将无管
    几年来,我一直在尝试开发无管道和无制冷剂的个人空调。它被设计成一个无需安装的系统,只是为了让这项技术更容易使用。从来不知道有这么多安装问题。谢谢艾莉森的文章,我想用一些你的照片,作为一个训练有素的研究人员,我当然会承认我的来源!

    这里有一页是关于无管道空调的。欢迎评论、批评、质疑:
    http://about.me/zfer

  13. 用户- 1140531||# 13

    我喜欢均匀分布
    我喜欢热水的均匀分布。一部分是对流另一部分是被对流加热的热壁的辐射。我不是太疯狂的传统翅片管外壳虽然。我喜欢现代的板式散热器,它大多是一个真正的散热器,而不是一个对流/散热器的组合。在这个领域似乎有一些新想法的潜力。

  14. watercop||# 14

    对不起,看起来像万药油!
    “任务空调”的描述中提到一种熔融相变材料。我把它当作水,因为它是我所知道的能量密度最大,无毒,不易燃,成本效益最高的相变材料。

    也就是说,即使是一个小的摇窗空调的制冷效果,也需要大量的“融化相变材料”来复制。例如,一个人每小时必须融化近40磅/ 5加仑的冰,才能复制6000 btu空调的效果。除了如此庞大的冰量之外,还有几个设计问题:

    制造一个紧凑的热交换器以所需的传热速率融化冰是困难的。
    制造一个简单的紧凑型热交换器以合理的速率产冰是困难的。
    3)由于更高的制冷升力(冷热侧之间的δ T),用于后期空调的冷冻水本质上比直接空调空气效率低。

    虽然有冰蓄冷交流系统利用夜间较低的温度和较低的非高峰电价来降低冷却成本,但它们是大型的、工程化的、现场搭建的结构,而不是作为沙发旁茶几的塑料盒子。

    抱歉,这是一个很好的尝试和一个漂亮的网页,虽然。

  15. raintower||# 15

    柯特,你很警惕……
    嗨Curt,

    谢谢你的评论,喜欢你的分析,但请允许我强调一些你可能忽略的地方。

    任务空调背后的逻辑与任务照明类似:你不是在给整个空间降温,只是给个体降温。这些要求有数量级的不同。在任务冷却中,制冷量约为60W (205 BTU/h, Drake, 2010)。

    当在自然通风环境中使用时,供气温度不再是一个固定的或客观的参数,而是随着室外平均温度的变化而变化。AHSRAE-55中的自适应舒适标准要求室内操作温度比室外温度低几ºC(几ºF),这是由DTAC以5-20升/秒(10-40 cfm)的速度输送到呼吸区,类似于飞机的乘客风机通风口。

    在这种情况下,相变材料(PCM)是石蜡,我们需要一个高于环境温度的相变温度,因为储罐还没有隔热,为了使它被动再生。根据使用情况和气候,PCM必须选择略高于最热日的温度。当机组运行时,热量被泵送并储存(它不预先给PCM充电),然后释放。您正确地指出,挑战在于以一种可控的方式熔化PCM,以便固体蜡连续地馈送到热电模块的热侧。这已经实现了,但恐怕我不能透露是如何实现的。

    在效率方面,TE模块的COP≤1。当安装在我的手工原型中时,整个系统COP是0.2 (Law, 2012)。不是很好,但生产版本将更好与更严格的公差。

    我再次感谢你们的评论,并期待你们的回复。

    引用:

    斯科特·德雷克,2010。开放式办公室个人通风的使用:TASK AIR系统的研究。见Stephen Loo等人编,《建筑环境中的行为生态学:跨学科的可持续性研究:第43届澳大利亚和新西兰建筑科学协会年会》,Launceston: 2009。

    Law, T., Sargison, J., Fay, R., and Banbury, S.(2012)。无管道任务空调。学报,18,367-374。

  16. GBA编辑器
    马丁Holladay||# 16

    对蒂姆·劳的回应
    蒂姆,
    我来告诉你为什么我的蛇油防御立刻上升:因为你在一个网页上宣布了一项突破性的技术产品,而没有回答任何问题。读者马上就会感到可疑。

    访问网页的人想知道:什么是相变材料?用了多少盎司或多少磅?机组的制冷量是多少?它的功率是多少?晚上的热量到哪里去了?如果所有的热量都留在大楼里,那净效益是什么呢?

    卖一个没有任何解释的黑匣子是行不通的。每个人都在想,“又一个阿米什加热器……”

  17. raintower||# 17

    Martin Holladay的回应
    有道理,马丁。这是一个为普通观众准备的相当简化的演示,显然对这个论坛来说过于简化了。我当时在想什么?伙计们要有敏锐的眼力,确保管道安装得当,在一英里外就能闻到老鼠的味道!我会为有技术头脑的人设计另一个网站。与此同时,我将在这篇文章中回答你的问题。

    有大约15kg(33磅)的PCM,容量为2500kJ (2400BTU),功耗为200-300W(它归结为我们可以获得的制造预算的TE模块的质量)。在办公室的应用中,热量预计会在晚上在天花板返回(全会)中分层。如果大规模采用,将需要对ahu进行一些重新编程,以便在早上将其清除。在家中,热量预计将通过自然通风排出。

  18. watercop||# 18

    现在我想我明白了
    你建议使用珀耳梯效应固态热电热泵从非常低的气流(10-40 CFM)中提取热量,并将略微冷却的空气直接输送到坐在办公桌前的员工的头部,他们被认为基本上是不动的,类似于坐着的飞机乘客。

    这种热量融化了5加仑的石蜡,几小时后又重新凝固。显然,整个系统的运行效率相当低,排出的热量是吸收热量的几倍。

    以整数计算,一个25 CFM的气流去掉205 Btuh后,将被冷却约6*F

    所以我想我可以验证这个概念。

    在我的脑海里,这可能会让一个办公室职员在比正常环境高几度的环境中感到舒适。

    在办公环境的宏伟计划中,很难想象这个系统能有什么好处,因为它给办公室/家庭环境增加的热量比它从员工头部周围的空气中吸收的热量要多得多。此外,仅将空气冷却6度实际上没有提供除湿的潜力。

    这一概念对家庭来说似乎毫无用处,因为家庭居民不像办公室职员或飞机乘客那样经常走动。

    除了最温和的气候,这个概念似乎对所有的办公室都没用,因为大多数办公楼的特点是高内部热负荷(灯、电脑、工人),而这个系统可怜的低COP只会增加已经很高的内部负荷。

    在一年中的大部分时间里,夜间通风会大大增加美国大多数气候带的湿度。

    你现在说呢?

  19. raintower||# 19

    对科特·金德的回应
    你好,Curt,谢谢你验证了这个概念。

    这个概念的起源是针对办公室的,大多数热舒适研究都是在办公室进行的。很多人可能已经熟悉了办公室空调的超大尺寸。例如,在接受世界自然基金会调查的新加坡,几乎有一半的办公室居住者认为空调太冷了(世界自然基金会,2011)。工程师虽然处于优化机电系统的位置,但他们有两种不这样做的动机:对空调尺寸过小的专业处罚,以及对空调尺寸过大的财务激励。

    对于像Herman Miller C2这样的个人空调来说,你对增加热量的担忧是有效的,因为在制冷的同时,热量也从机组的后部排出。通过使用PCM,我们避免了这种困境,并且在办公时间之后耗尽热量,因此不会给中央系统带来负担。对于办公室使用,必须认识到DTAC只提供辅助冷却,除湿的新鲜空气仍然必须由中央系统单独输送。方法的变化是在舒适范围的上端操作,而不是低端。例如,不再将空调机组的温度设定为22ºC(72ºF),如果乘客太冷,可以增加衣服,现在可以将温度设定为28ºC(82ºF),用户可以在温度不够低时打开个人空调。这对于置换通风特别有用,因为在任务冷却中可以最大限度地减少热量不对称(脚踝和面部之间)。

    关于静态应用程序的局限性,您提出了一个有效的观点,DTAC确实不适合零售等高流量领域。这些地方仍然需要依靠空间冷却。然而,在使用任务照明(台灯,阅读灯等)的地方,无论是在住宅还是办公室,都会有类似的任务空调应用。我们的目标不是达到最高的COP,那就相当于在照明中达到最高的流明/瓦效率。在任务照明中,人们所追求的是在工作平面上具有最低的功耗以获得足够的照明(lux)。因此,尽管10W的卤素任务灯比40W的荧光灯发出的流明要少得多,但它能起到读书的作用,还能节省能源。将同样的逻辑转移到任务空调上,我相信人们会开始看到200W个人空调的吸引力。

    DTAC的主要低效率来自热电模块,平均5-10%的卡诺效率,而不是蒸汽压缩机的40-55%。热隧穿固体冷却装置(http://www.coolchips.gi)似乎在效率竞争中处于领先地位,卡诺效率可与高端压缩机相媲美。参见Dieckmann等人(2011)关于固态冷却的最新综述。我认为效率问题最终会得到解决,尽管经济方面的问题仍是个未知数。无论我们最终采用哪种热泵设备,都不会改变这个概念:在中央空调关闭之前,热量仍然应该暂时储存起来。

    随着建筑管理者越来越有能源意识,我们也可以预期内部负荷会下降。一个不能减少的内部负荷是代谢负荷,对于一个办公室来说,代谢负荷随着占用率而波动。我认为任务环境系统的好处是,它允许从超大的空调转变为适当的尺寸,以达到舒适的上限,并允许需要更多冷却的居住者拥有个人系统。DTAC在无需安装的情况下就可以提供这种好处。

    引用:

    迪克曼,约翰,艾丽莎·库伯曼,詹姆斯·布罗德里克。(2011)。固态冷却,第2部分。中国生物医学工程学报,32(4):559 - 561。

    世界自然基金会。(2011)。世界自然基金会-“地球一小时”民意调查:近半数新加坡人不赞成使用强力空调。检索于2012年2月24日,来自http://wwf.panda.org/who_we_are/wwf_offices/singapore/?199561/Earth-Hour-Poll-Nearly-Half-of-Singaporeans-Give-Thumbs-Down-to-Strong-Air-Conditioning

  20. curtkinder||# 20

    我同意很多
    我在很大程度上同意这一点。我经常为舒适云的上端(25-26*C)设计,因此能够显着减小交流吨位。因为在美国,我绝对不能出售任何不适或剥夺,所以我通过特别注意潜在负荷来缩小规模。我用更高的干球温度换取更低的相对湿度,力争达到45%。

    也就是说,虽然我坚持我之前对你的概念的认可,但与更好地管理整个内部环境相比,它仍然让我觉得不值得付出代价和麻烦。换句话说,我们煞费苦心地密封和保护建筑环境的压力和温度外壳;做完这些之后,让我们合理地奖励一下自己,把信封里的空气调节到舒适的温度和湿度。

  21. raintower||# 21

    结束……
    很高兴知道你不是一个喜欢超大空调的人。我知道我说的是皈依者,但很多不读这些讨论的人倾向于不读。

    我绝对同意我们“不能出售任何形式的不适或剥夺”,DTAC的发展是基于提供更好的经济和商业化的角度:个人舒适。在等温环境下,不满意的百分比在实验室条件下至少为5% (ISO7730, 2005),在现实生活中至少为20% (Schiller, 1990)。

    合适的尺寸是一个有价值的步骤,但即使这样也不能改变一个事实,即没有一个合适的温度适合所有人。李光耀是新加坡的开国总理,也是推动空调提高国家生产力的人,他工作时的温度为22ºC,睡觉时的温度为19ºC (McCarthy, 1999)。我预计未来气候控制的趋势将越来越个性化,尤其是当居住者对个人人体工程学的要求越来越高的时候。

    一个简短的想法,然后我就结束。

    虽然你可以降低湿度来补偿温度的升高,但焓的权衡是适得其反的。“通常情况下,相对湿度提高10%,工作温度就会升高0.3°C”(ISO7730 p.44)。Fountain(1999)也回顾了十几项关于中等和高相对湿度的热舒适研究,发现相对湿度增加对热舒适的影响很小。

    我将非常激动地进一步讨论,并欢迎更多的评论私下,或在正确的论坛,如果有人可以引导我到一个。我很抱歉我们偏离了Allison的话题,并感谢GBA版主允许我继续这么长时间。

    电子邮件(去掉数字):
    (电子邮件保护)

    引用:

    方丹,M.,阿伦斯,E. A.,徐,T.,鲍曼,F.,和奥古鲁,M.(1999)。高湿条件下热舒适性的研究。科学通报,2009(2),344 - 344。

    ISO。(2005)。ISO 7730热环境的人体工程学——使用PMV和PPD指数和局部热舒适标准计算热舒适的分析测定和解释。

    麦卡锡,T.(1999)。李光耀。时间。从检索http://www.time.com/time/world/article/0,8599,2054444,00.html

  22. mchelnov||# 22

    挠性风管优点
    柔性风管的一个优点是它们显著地减少了噪音的传递。如果你把它们放大,并在它们里面放上一些柔和的蛇纹石,它们就能非常有效地吸收声音。

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