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客人的博客

热水的未来是热泵

尽管市场起步缓慢,但热泵热水器市场正蓄势待发

让建筑商和消费者对热泵热水器产生兴趣一直是一个挑战但公用事业退税和禁止新建天然气连接等因素使它们更有吸引力,也更实惠。图片由Scott Gibson提供。

全国的州和地方领导人都开始这样做了认识到消除化石燃料的重要性在新建的建筑物中。理由很清楚:天然气有一个极其有限的空间在我们清洁能源的未来,从现有建筑中更换耗油设备比从一开始就不使用天然气要困难得多,成本高得多,破坏性也大得多。

然而,这种长期观点并不能动摇开发商、承包商和住房监管机构,他们习惯于把决策建立在一个问题上:成本是多少?长期以来,倡导者一直在努力为这个通常很复杂的问题提供一个充分的答案。

这一挑战对于热泵热水器(HPWHs)来说尤其重要。这些系统已经在美国销售了40多年,但历史上一直难以渗透市场,使该行业的案例研究、最佳实践和专家从业者相对较少。

但随着技术的不断进步,燃气价格的提高,可再生电网的渗透增强了电气化的碳效益,HPWHs似乎有望在市场增长中实现巨大飞跃。30多个城市加州和马萨诸塞州已经通过了禁止或强烈反对在新建筑中使用燃气热水器的政策。在某些情况下,唯一的障碍是开发商和承包商需要的详细成本数据。

落基山研究所(RMI)正试图解决这一知识差距与热水热泵:新住宅的安装成本,一份基于单户和多户住宅HPWH项目综合成本数据集的洞察简报。关键的结论是:HPWHs是通常安装起来更便宜相比于新住宅建筑中的燃气系统,特别是对于有燃气基础设施连接挑战的项目(例如,城市填充项目)和针对高性能基准设计的项目(包括加利福尼亚州的第24号建筑规范)。其他项目可以与热泵激励措施的成本相当,这些激励措施越来越多地由电力公司和管理机构提供,以促进电气化措施实现其碳排放目标,如BayREN目前提供1500美元/单位的返利

随着设计和安装的最佳实践进一步降低安装成本,技术进步和新的电网服务提高了成本节约,电网变得更加清洁,这些系统的成本效益只会随着时间的推移而提高。

政策制定者能做什么

公用事业公司、市政府和其他监管机构可以采取更多措施,确保开发商用具有成本竞争力和碳排放优势的高压热水系统取代他们安装了几十年的燃气水加热系统。

如今,许多州的市政当局都有权采用全电力建筑政策。市政当局和其他当局也可以积极激励HPWHs同样的原因,他们应该积极激励热泵暖通空调选择.提供奖励的实体也可以使用跟踪程序来收集和公布更多的成本数据,并补充在热水热泵:新住宅的安装成本比如硅谷清洁能源公司(Silicon Valley Clean Energy)目前管理的单一家庭改造项目。

尽管如此,没有权力或资金来推行这些措施的市政当局仍然可以通过调整建筑许可程序来激励或至少要求考虑HPWH设计方案来促进进展。经过验证的方法包括加快流程和对合格建筑的高度或密度奖励。市政当局也可以通过要求在任何多户建筑项目的项目规划中对燃气和高压水电厂方案进行全面的成本比较,以几乎为零的成本推广热泵方案。成本比较要求开发商考虑典型的外部化天然气基础设施连接成本,可以迅速揭示他们可能无法识别的成本节约机会。

相关部门还可以通过向开发商和承包商提供培训、教育和技术援助服务,支持高高压whs和其他全电动产品的部署。这些服务,即使在全球大流行期间,也几乎可以提供其中许多服务,可以帮助承包商创造新的业务,最大限度地减少设计和安装中的成本超支和浪费,同时增加可用激励措施的吸收。也许最重要的是,这些新的商业机会可以成为针对新兴女性和少数族裔企业的劳动力发展计划的基础,这是更广泛的公平能源转型的一部分。的承包商学院由翡翠城市合作组织领导的项目也采用了类似的模式。

下一个步骤

每一个新的天然气连接都意味着错过了一个加快和简化我们清洁能源转型的机会。HPWH系统可以作为这一转变的关键技术,为我们提供性能更好的建筑,更清洁的空气以及一个创造更大、更多样化的劳动力的机会。RMI的分析表明,在新的单户和多户开发项目中,这些好处可以为项目开发商带来很少或没有成本,这可以作为一个试验场,为在现有建筑中进行类似的改进铺平道路。

政策制定者仍然必须通过将RMI分析中详细的安装成本与反映当地燃气和电力公用事业费率、电网排放预测、公用事业基础设施需求和气候的运营成本效益分析结合起来,努力了解高压水电系统的成本效益。研究结果可以决定随着时间的推移,如何积极地推广HPWHs,以及何时在新建筑中强制使用它们。

热水的未来是热泵。阅读我们的洞察力短暂让您的社区今天就跟上速度!


迈克尔·加特曼(Michael Gartman)是落基山研究所负责建筑的高级助理。这篇文章最初发表于RMI出口并经允许在此转载。©2020落基山研究所。

28日评论

  1. carl_f||# 1

    虽然我坚信热水热泵的价值,并为我的新房子订购了一个,但我与之打交道的每个人(管道工,管道商店,供应商代表)都质疑我使用热水热泵。我发现我必须对他们所有人进行大量的教育,以解释我的选择,虽然他们并没有试图说服我放弃它,但我不认为我在使用它的价值上动摇了他们中的任何一个。所以我真的认为教育和说服管道专业人士是非常重要的。

  2. brian_wiley||#2

    另一个不常被提及的问题是它们制造的噪音。虽然它可能与按需汽油模式相当,但它肯定比标准的汽油或电动模式要好。虽然我有一个,而且很喜欢它,但我们仍然需要在房子里找一个新的位置。简单地把它和以前的热水器换掉就太显眼了。这是一件值得计划和教育人们的事情,以避免失望,并最终长期采用这项技术。

    1. calum_wilde||# 4

      我有一家公司给我一个热泵热水器的报价,他们花了更多的时间试图说服我安装车道供暖。引用这句话的人一直在说他是如何用电阻电热水器加热车道的,好像这是一件好事似的。

      1. CRC1||# 23

        “他用电阻电热水器给车道加热,好像这是件好事似的。”这可能不是屋里最锋利的工具。

      2. SierraWayfarer||# 26

        嗨,看到,

        谢谢!你让我笑了。我记得我10岁的时候(1965年)欣赏“富人陡峭的电热车道”。

    2. STEPHEN SHEEHY||# 5

      我们决定不使用高压水轮机,仅仅是因为噪音太大。在一个没有地下室的小房子里,没有地方可以放一个我们听不到的声音。我去拜访了一个有这种病的人,噪音很糟糕。
      我们用了一个普通的电阻模型。然而,我们每年80%的电力来自屋顶太阳能。

  3. cldlhd||# 3

    我是2019年4月买的,我很喜欢。公平地说,虽然我以前有一个家用热水的油锅炉,所以我不能和普通的电热水器进行直接比较。至于水管工和贸易人员,在我的经验中,他们通常喜欢用他们知道和熟悉的东西。部分原因是人类的天性,但另一部分原因是时间就是金钱,在他们睡觉的时候都能装一个普通的热水器。至于噪音因素,我把它放在一个单独的储藏室里,所以当它运行时,我甚至听不到它的声音,除非我真的离另一边的墙很近。

    1. jasonwalsh||# 21

      你把房间隔音了吗,还是用了标准的木条框架和石膏板?

      我们将在不久的将来进行建设,并希望采用热泵方式,但担心噪音。我们会把它放在地下室的杂物间里,如果需要的话,我不介意做一些隔音工作。

  4. tjanson||# 6

    我希望他们能生产一款“低男孩”型号的HPWH。我能找到的最短的是60英寸,它不适合我的热水器所在的分层楼梯平台。加上佛蒙特州的回扣,一辆高压水机仅为300美元左右。几乎准备好在我的平板上切/挖一个洞来装它!

    1. Chris_in_NC||# 20

      我完全同意这一点。我认为目前缺少低端车型可能与销量和市场渗透有关,但如果有这样的选择(即使是作为降船配置)也不错。
      如果有的话,我想买一个;我们有一个带除湿机的爬行空间,并且处于一个以冷却为主的气候区,所以有一个HPWH改造的完美条件(垂直高度除外)。

  5. carl_f||# 7

    我理解噪音问题,但幸运的是,我把一个机械室远离卧室,可能会隔音的墙壁。另一个问题是用于通风的房间的体积。有一种鲜为人知的方法来发泄HPWH,我正在通过墙壁进入一个附加的车库,这实际上有助于控制气候。

  6. FlbrkMike||# 8

    大约一个月前,我们在车库里安装了一个,在那里几乎听不到噪音。它还可以冷却车库…有一点。

    对于任何有丙烷(我们这里没有天然气服务)的人来说,这应该是一个显而易见的问题。新的Rheem比标准的天然气或丙烷装置效率高出约5倍。考虑到这里的丙烷价格(超过4美元/加仑),我们的分时电价,以及安排热水器的能力,回报并不坏。而且我们终于完全摆脱了丙烷。我们的散装罐计划在几周后拆除。

  7. Runesign||# 9

    希望我说的是显而易见的……

    热泵就是热泵。如果它安装在一个加热的空间,那么它通过冷却加热的空间来加热水,这需要更多的加热。拆东墙补西墙。唯一有意义的方法就是把它放在车库,没有暖气的地下室,或者室外的壁橱里。否则,这只是一个鲁布戈德堡的方式来加热水与您的家庭供暖系统。

    1. 专家成员
      迈克尔·玛蒂||# 10

      符文,虽然你是正确的,HPWHs使用空调作为热源,但在大多数情况下,这并不是一个真正的问题。看看“他们偷了多少空间热量”和这里的评论://www.elsporta.com/article/heat-pump-water-heaters-come-of-age

      1. Runesign||# 16

        问题是hpwh的好处已经没有了。在hpwh和家庭热源周围画一个(稳态/能量平衡)包络线。最终,能量进入家用热水器,水通过热水器,水被加热。hpwh的效率不会改变能量平衡。(为了简单起见,我忽略了驱动hpwh的电力)

        因此,你是在为一个更复杂(可靠性更低)的系统支付溢价,而这个系统是由家用加热器的效率挂钩的。

        最好的情况是,家庭供暖是通过热泵,这样你就可以提高效率。但是电加热化石燃料,没有好处!

        现在我重读了这篇文章,我看到他们专注于新建筑,有点推动热泵,但他们没有明确地将hpwh效益与之联系起来。
        这里有很多陷阱。

        1. 专家成员
          迈克尔·玛蒂||# 17

          关于这一点,在GBA和其他地方有很多讨论。总体能源使用略有减少,但你并没有在一年的全部时间里为你的房子供暖,也没有在全部时间里为你的水供暖,所以这并不是你想象的那么严重的惩罚。做你想做的,我只是转达比我聪明的人说过的话。

          1. Steveroni||# 18

            如果你一年中75%的时间都在供暖,那么你的HPWH就会在同一段时间内从你的家里抢走热量。那不是你的HPWH给你的免费热量。在南方的州,一年中75%的时间都需要降温,我认为HPWHs是一个完美的选择。
            我相信在这些单位的归属上存在着巨大的智慧鸿沟。我见过建筑商把HPWHs放在地下室的机械室里,1.)你永远不需要A/C, 2.)房间本身太小,无法提供足够的空气量来有效地提取热量。
            顺便提一下,这篇文章提到了天然气价格的上涨。我猜电费不会涨吧?如果有什么不同的话,那就是电力将比天然气上涨得更快。至于退税仙女——你知道她并没有创造金钱。她不断地从你和其他人那里少量拿走,以避免引起注意。

        2. CollieGuy||# 24

          在我们的案例中,我们的高压水轮机在供暖季节“窃取”的热量是由一个无管道的迷你裂缝提供的,成本是电阻或燃料油的一半到三分之一。我们不是DHW的重度使用者,所以大部分的热量最终会通过我们坦克的待机损耗的方式回到这个有条件的空间。

          正如前面提到的,在一年中的其他六个月左右,它为我们提供了“免费”热水,在一定程度上抵消了我们的除湿机的运行时间(如果你必须运行除湿机来防止霉菌和发霉,你也可能在这个过程中产生DHW)。

    2. jackofalltrades777||# 12

      Rheem允许您从空气排出处安装管道,这样您就可以将冷空气从热水器所在的空间排出。如果你不想让它在冬天放出冷空气,这是另一个选择。

  8. jackofalltrades777||# 11

    我有Rheem热泵,到目前为止,很好,使用了3年多。它在一个附属的车库里,所以在夏天它会给车库降温,在冬天,开车后我把车停在加热器附近,打开汽车引擎盖以获得一些补充热源。

    我做了一个测试,把热水器设置为“电阻”模式,那个月我的电费账单攀升了30多美元。然后把它调回“热泵”模式,接下来一个月我的账单下降了30多美元。我花了700美元买了我的,折扣后,因为它有一些外观损坏,所以HD降低了价格。在这一点上,它已经得到了回报。

    我拒绝在我的家里(农村地区)安装丙烷。它是100%电动的,所以到处都是热泵(迷你分离的AC/暖气,迷你分离的干衣机,迷你分离的热水器)。喜欢它,不必担心CO排放和处理丙烷运输。

  9. Johnjbarton||# 13

    差点买了个热泵热水器。花了很多时间研究如何安装。但我一遍又一遍地读到,这些装置不可靠。从生态上讲,节省一点能源,然后更换整个装置,把旧的扔进垃圾填埋场是没有意义的。太阳能电加电阻加热器更有意义。

    1. CollieGuy||# 25

      我们的尼尔间歇泉RO是在其第11年的服务,并已表现完美无缺。它的构建质量如此之好,我希望它能再坚持10年或更长时间。

      Nyle的一个优点是,它是一个独立的单元,可以与您现有的热水器或储水箱一起使用。因此,如果你不得不更换你的水箱,你不需要扔掉热泵组件(我们的SuperStor Ultra有不锈钢衬垫,可能会比我活得更久)。事实上,它插入一个标准的120伏墙上插座是我们的另一个优势;如果没有它,我们仍然会燃烧燃料油来加热水。

      另一方面,一体化储罐占地面积更小,如果空间紧张,这可以使平衡向有利于他们的方向倾斜。

  10. FlbrkMike||# 14

    约翰,这取决于你的个人情况。新的Rheem设备具有“有限的”10年保修期。燃气或标准电热水器的正常使用寿命是多少?如果您正在更换当前的热水器,那么HP单元将节省大量能源。它们的效率大约是标准电动汽车的4倍。如果你有很多额外的光伏容量,那么它可能不会有什么影响,但否则,它可能会产生显著的差异。

    以我为例,我计算了一下,我的HP型号比我的丙烷装置节省了大约80%的能源成本。这是一个非常粗略的估计,因为我也有PV(大约7.5千瓦)和10千瓦时的蓄电池(可能会再增加6千瓦时)。此外,我在夏季下午4点到9点之间的TOU费率是0.52美元/千瓦时,但从午夜到早上6点只有0.09美元/千瓦时。所以使用电池转移负荷的能力以及热水器的调度能力给了我很大的灵活性。

    但对我们来说一个重要的因素是去掉丙烷单元。当我们20年前搬进我们的房子时,我们有丙烷热水,丙烷炉和丙烷干衣机。几年前我们把烘干机换成了惠普的。去年我们安装了一个高效分区的高压暖通空调系统,现在有了高压热水器,我们完全不用丙烷了。这个300加仑的油箱离我们家只有10英尺(今天可能还不够),而且在南加州,火灾风险增加,我们认为这是一个危险。所以,没有燃烧装置。坦克几周后就要用了。

  11. irene3||# 15

    我们唯一剩下的燃气设备是热水器,我们每年花大约125美元把煤气连到家里(10.52美元/月),还有10美元/月左右的实际煤气。(家里只有两个人,大部分衣服都是冷洗的。)所以我在想,在我们相对便宜的电力下,热泵热水器的运行成本不会明显更高,而且可能会更低。(不过,考虑到我们现在并没有花那么多钱,弥补前期成本的差额可能需要一段时间——但为了省掉汽油,我们可以把这笔钱吃掉。)我遇到的主要困难是,用电动热水器替换燃气热水器意味着要协调一个管道工和电工,这要麻烦得多(这也是我们四年前放弃了一个高压水热水器,只是换了一个燃气热水器的原因之一)。

  12. Thomissey||# 19

    使用热泵的理由显而易见。但似乎与纽约市无关。伦敦金融城面临的问题不是新建筑,而是数千栋多户型公寓楼的改造。虽然这一过程在欧洲一定很熟悉,但我不知道美国市场上有任何用于多户建筑现有供暖和热水系统改造的设备。
    有人能就这个问题给出一些解释吗?
    或者引导我进行合适的讨论?

  13. djcasassa||# 22

    有多种方法可以证明整修高压污水处理厂是合理的。我遇到过一个这里没有养过的。面对即将到来的屋顶更换(瓦->金属),我意识到我的60度砖烟囱需要修复,这将花费4位数,而屋顶工人在他的合同中提供了350美元的附录,将烟囱移到屋顶线以下,简化了屋顶工作,消除了主要的泄漏风险:烟囱闪烁。因为烟囱里唯一剩下的通风设备是传统的燃气热水器,所以扔掉它是一件不需要动脑筋的事情,即使在Fracksylvania有便宜的天然气。一次偶然的机会,我找到了一家当地HD,在库存的Rheem上有500美元的折扣;加上300美元的EnergyStar税收抵免,前期净额仅略高于Old Faithful(我的天然气WH)本身。即使在Rheem的生命周期结束时,我对它的性能不满意,我也可以用电阻式WH(屋顶光伏)或冷凝式天然气WH(低于1000美元)来取代它,这仍然是领先的,而不是保持一个24小时开放的大气烟道,以及那一堆1吨重的砖石在我的屋顶上徘徊。

  14. CRC1||# 27

    一个四口之家的实际尺寸是多少?50 65 80加仑?各种各样的数字已经发布。我在寻找真实世界的经历。

    1. kieran973||# 28

      这取决于你的家庭用水情况。我用了大量的水——甚至在新冠疫情之前,我洗手的量就像神经病一样多。我们是一个三口之家——两个大人,一个蹒跚学步的孩子——每天要洗两次大人淋浴,一个蹒跚学步的孩子洗澡。每周洗3次衣服。我们每隔一天洗一次洗碗机。我们有65加仑的Rheem,我们从来没有把它从只有热泵模式,即使当家人来访,每天有两个淋浴。目前平均每日用电量为5.5千瓦时。该单位是在一个非常漏水的fieldstone基础地下室,我希望很快空气密封,所以应该减少电力使用在寒冷的天气.....

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