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是的，明尼苏达州的热泵工作正常…还有阿拉斯加、佛蒙特州和安大略省。今天我要给大家介绍的是明尼苏达州明尼阿波利斯市的一所房子，过去四个冬天都是用热泵供暖的。这是加里·纳尔逊的家，他是能源学院该公司生产明尼阿波利斯鼓风机门和风管爆破器，用于测试住宅和风管系统的漏风情况。
首先，固定建筑围护结构
正如你可能会从一个花了几十年时间来量化渗透率的人那里预料到的那样，纳尔逊的房子是相当严密的。他在同一栋房子里住了很长一段时间，并且做过不止一次的工作——最近一次是在2017年进行的大规模翻修。2017年11月，他们搬回了房子，从那时起就一直在使用热泵。
这是机箱的当前状态：
- 渗透率：每小时1次Pascals（ACH50），50立方英尺，50帕斯卡尔（CFM50），每小时1 /分钟
- 墙壁：R-30至R-40
- 天花板:R-50
- 地板：旧零件中的R-0，R-20带有泡沫的泡沫，加入板块
- Windows：三重窗格，氩气，三个低E涂层
因此，改善外壳的结果是加热负荷非常低。他没有正式负荷计算，但他确实知道在装修之前他使用了多少热量。然后他的加热系统由Polaris热水器（化石燃气发射）和空气处理器组成，以分配热量。他发现，当室外温度为-10°F时，系统几乎连续跑步，99％的设计温度，他从热水器中获得的热量为17000 BTU/小时。然后，他计算出，外壳改进所减少的负荷将抵消改造中增加的额外负荷，因此他认为他需要一台容量为18000 BTU/hr的热泵。
所以他放入富士通管道的MiniSplit热泵，容量为18,000 btu / hr。因为他了解热转印和明尼阿波利斯天气，他将这种热泵置于否定辅助热量．真的！
加热性能
冬天2017 - 18：这是翻新后的第一个冬天，明尼阿波利斯的最低气温为-15°F。系统运行良好。即使室外温度比设计温度低5°F，18k热泵仍将室内温度保持在72°F的设定值。
冬天2018 - 19例室外温度降到了零下27华氏度。室内温度降到了华氏62度，但他们当时不在澳大利亚。尼尔森告诉我，如果他们当时在家，他们可能会用体温和烘烤一些饼干，把房子弄到接近设定值的地方。
当然，尼尔森措施并记录一切，所以他也知道热泵泵送的热量是多少，以及它有多高效。在-27°F冷鲷期间，他计算出热泵容量为8597 BTU / HR（2.52千瓦），功耗为1834瓦（W）。性能系数为2.52¼1.834 = 1.37。相比之下，电阻热的性能系数为1．
当温度升至-17°F时，热泵输出升至13,000 BTU / HR，并且功率消耗至1959W。所得到的性能系数接近2，或者将提供电阻的两倍。（并认为一些HVAC技术人员告诉别人切换到紧急加热当室外温度下降到30S°F！）
2019-20冬季当前位置他没有什么了不起的事情要报告。他们没有足够冷的天气，不需要任何辅助加热。
冬季2020-21：这是另一个冬天测试他的决定跳过辅助热量。这是他写信给我的：
冷却性能
Nelson的热泵大小刚好适合供暖。在明尼阿波利斯这样的地方，这意味着它的尺寸太大，不适合制冷。明尼阿波利斯也会变得潮湿，结果是房子很容易保持在设定的温度，但没有得到足够的除湿。在处理闷热的室内空气两个夏天后，他在2020年夏天安装了Ultra-Aire除湿器。因此，在降温季节，他“享受了更好的湿度控制”。
是的，在明尼苏达州，热泵可以承载负荷
加里·纳尔逊是一个聪明的家伙，知道如何计算热传递。他了解自己房子的供暖需求。他能阅读并应用热泵的性能规范。在过去的四个冬天里，他在家里证明了热泵在寒冷的气候下工作得很好。他把热泵的尺寸定得接近供暖负荷，甚至在安装系统时没有任何备用热量。是的，他需要一些补充热量来应付不寻常的寒冷多云的天气，但他使用的40千瓦时的补充电阻热量可能会增加他大约5美元的电费。
如果你完成了你的作业，没有理由在寒冷的气候下安装热泵。由于纳尔逊已成为尼尔森，您无需保守尺寸，并且您可以获得辅助热量，以覆盖那些使热泵难以提供所需的热量的稀有天气事件。
使用热泵是一个很好的主意，特别是如果您更换了气体加热系统。与化石天然气不同，电力越来越清洁所有的时间。
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艾莉森·贝利他是一位演说家、作家、建筑科学顾问和能源先锋公司的创始人。他也是这本书的作者能源先锋博客并且是写一本书. 你可以在Twitter上关注他@energyvanguard.．
42岁的评论
良好的文章，期待着新的书，所以我可以将它放在Sigenthaler Books和手册J.好奇的情况下，知道什么用于DHW。新空气热水泵可以冷却，热量和生产DHW。热量只需要83到103F，因此120F的DHW需要更多的BTU。
比尔，加里有一个通用电气GeoSpring热泵热水器，你可以在上面的照片中看到他身后。通用电气此后已停止生产该产品。
感谢您的客气话！
是的，明尼苏达州的热泵工作正常
一些做的,许多当天气变冷时，关掉电源。随着后备电阻热的广泛采用，对电网的负面影响将使夏季高峰负荷显得微不足道。
他也知道热泵输出了多少热量
他怎么知道的?准确测量热量输出并不容易。
>-17°F，…产生的性能系数接近2
有多种型号，但在我看来，富士通在+5F（NEEP）下的COP为2.0。所以COP=2在-17F听起来非常乐观。
乔恩，加里将他的热泵连接到许多电线和管道上，以监测温度、压力和相对湿度。他还在系统里永久安装了TrueFlow能源温室。当你知道空气流速、温度变化和湿度变化时，计算产生的热量就很简单了。
我特别的迷你分裂是1.3在那些温度。那是台森维尔机，不如富士通好。然而，当温度降至零下时，系统从大约600cfm降至大约400 cfm。我错误地认为在零下温度下气流是一样的，在纠正这个错误后，cop从2降到了1.3。
>“...... COP = 2在-17F听起来很乐观。”
同意，但所指的是“…接近2…”，而不是“…COP=3…”。
“接近”这部分是主观的——有些人认为COP为1.5，而有些人认为COP为1.8(仍然是最佳空气源热泵的可靠数字)。
Jon和Dana，我想我应该一开始就输入实际的数字，但我确实包括了你可以用来计算-17°F的COP的数字。
输出= 13000 BTU/hr x (1kw / 3,412 BTU/hr) = 3.81 kW
输入= 1,959 W = 1.959 kW
COP=3.81/1.959=1.94
所以，接近2意味着非常接近2。
现在，无论是正确还是不是另外还是不正确。加里确实告诉我，“这似乎非常令人印象深刻。我相信制造商的数据只能下降到-5，我的数据在-5及以上的情况下非常良好。”
希望能看到更多收集到的COP数据。包括准确的型号号，这样我们可以找到制造商的数据。
制造商列出的几个COP点能否准确地线性推断出较低温度？这里的数据表明，从5F下降到-17F，与从-17F下降到-27F，COP降解斜率相差悬殊。
别忘了，62华氏度室内温度下的制热能力比72华氏度下的制热能力要大得多，正如我所想象的那样。可惜没人想住在62F的房子里。：）
新时代热泵可能只是我们需要突出非常有效的建筑信封的东西。这真的对自然气体栅格的房屋进行了经济意义，其中有许多Mn。因此，在MN，ND和SD电价添加太多的风电可能在可预见的未来保持稳定。
我99%的设计温度是相对温和的0°F。在过去的六个冬天里，我们的富士通热泵从来没有因为天气寒冷而出问题。我很惊讶，在非常低的温度下，COP会达到报道的那么高，但听起来他收集数据很有条理。即使偶尔需要补充热量，也没什么大不了的。
显然，关键是一个坚固、高效的外壳，因为它允许你在偶尔的寒流中巡航，而不会使室内温度下降太多。
如果他正在运行烤箱来为房子产生热量，因为他的加热系统跑了4天，没有击中设定点，真的感觉他应该安装奥克斯热量。
电烤箱备份的唯一缺点是其手册。如果他们不是在家，那么只要事情不冻结，就会关心它的话？热泵必须完全失败，因为当所有者离开时，MN中的每个其他家庭都会运行相同的风险。
>他应该安装辅助加热器
或者可能是一个更大的四元式热泵，这样冬季的负荷可以完全满足，而在夏季可能不需要除湿机。
始终执行正确的手册J/S。
>>应对闷热的室内空气的两个夏天之后，他在2020年夏天安装了Ultra-艾尔除湿机<<
我知道我很疯狂地过度简化，但除湿机基本上是一个带有微小风扇的ac。对于条件的交流提供了不寻常的情况。我认为在AC上转动设定值，然后手动设置风扇速度非常低[带走其到达设定值的能力]应该工作。
我在问题中多次提到这一点，人们有点希望微型裂缝只是“工作”，但它们只是制造的物品，他们不了解周围的条件。将它们用于空调时，我倾向于离开设定点，并管理风扇转速的舒适性。当然，如果自动设置是完美的，那就太好了，但是在他们获得50:1的调低率和与国家气象服务的wifi集成之前，我们可能不得不偶尔按下遥控器上的按钮。
如果我把我的22k三菱(Mitsubishi)留给它自己的设备，有时我会在闷热的客厅里醒来，在那里它最终放弃了，在半夜关掉了压缩机。如果我把电扇调低，我必须记得在早上把它调高，否则到下午三点左右它就跟不上了。
同意，流行且错误的看法是过大的AC提供较差湿度控制（与右侧和尺寸的热泵相比）。但它几乎完全是关于CFM / TON的。得到正确的，甚至2x过尺寸的逆变器热泵工作正常。
Jon R - 只是想补充一点，我经常在与交流设备和除湿相关的线程上看到您的评论，我对此事的看法。您与（佛罗里达州的一些装备）相关的实地研究是有用的，但超越了我的肯，你做了很好的简化它。
我现在住在4C的地方，我不必考虑除湿，但是当我的妻子让我努力让南方移动时，我很可能会逼你的建议！
最大限度，
我同意。我已经从Jon了解湿度和压力差异的许多有用的东西。
这是因为该规则适用于固定容量系统，而不是可变容量系统。
除湿机的不同之处在于它不会冷却空间。这不仅仅是风扇速度的问题。如果负载是100%潜在的，那么单靠空调可能无法控制湿度。我的热泵匹配高峰加热和冷却负荷。无论我在热泵上使用什么设置，我还是无法在很多时候将湿度保持在60%以下。
无法回想起三菱是否能测量湿度。据我所知，只有一家美的公司可以。
实现您的单位越侧对湿度去除，所需的能量越多，效率就越多。此外，您可以在内部和更多机会内部进行更多的水分。这就是为什么他们试图不这样做。为了消除湿度，该装置必须通过高压缩机速度产生低制冷剂温度，并在0过热附近运行。
很高兴看到明尼苏达州这样寒冷地区的性能结果，但在MB温尼伯一个更冷的气候区，一个类似的系统将如何运行?有什么见解吗?
温尼伯的设计温度约为-33C。这是任何住宅热泵的运行范围。但请记住，平均年仅1％的时间将在该温度下或低于该温度。一个好的，冷的气候热泵仍将处理大部分加热载荷。补充热量将是一个好主意，在无法跟上时覆盖时间。
嗨，特雷弗
我目前正在建立两个小房子，北部的北部使用温尼伯使用北极热泵。他们说，在-20c时，他们有一个1.7的警察。除了低于-25的备用系统，我还使用储物罐，北极再次提供电锅炉。氢化水热水正在加热房屋，预热国内热水并加热入口厨房排气，从储罐上弥补空气。
Neilt，
我在明尼苏达州北部，零下30摄氏度/零下22f的设计温度，我们有一个房子，在过去的两个冬天里，一直在使用三菱中央管道系统(PVA多位置空气处理热泵之一，24,000 BTU)和一个集成电静压加热器。在刚刚过去的冬天的极地涡旋中，近10天气温没有超过零下18摄氏度/0华氏度，房主说，家里的气温从来没有比设定值低过2摄氏度。他们说，空气源热泵切断温度和电气箱加热器之间有一点滞后，但没有重大的舒适度问题。
空气源热泵的一个问题是室外机下面凝结了很多。三菱表示，这是不正常的，但这是它一直在运行的两个冬天都发生的事情，这是我们必须解决的一个不想要的情况。
兰迪，
你提到的房子是高度绝缘和非常密封的。就像加里·纳尔逊(Gary Nelson)在明尼阿波利斯(Minneapolis)的房子一样。为了使MN的寒冷气候热泵获得良好的效果，建筑围护结构必须是高性能的。
谢谢，伟大的信息和提醒“电力越来越清洁”。知道平方尺，方尺，以及是否其单级或多级的房子（获得外表面面积以平方英尺/立方英尺，足迹等的想法），并附加车库或没有任何机会呢？（我懒得从500立方英尺每分钟到50 Pascals的Cu Ft'，但也许我会把它放在一边，像1个ACH，500 Cu Ft / min = 60 min / hr x 500 cuft / min = 30,000 cu ft为1小时内的1个空气变化，因此30,000 cu ft内部容积，假设10英尺的天花板收益3,000平方英尺？）18,000 btu / h在明尼苏达州3,000平方英尺3,000平方英尺？
> 50个Pascals 500立方英尺
据我所知，一个刮风的日子(比如说20英里/小时)可以产生50帕斯卡的气流，吹过大约一半的房子。比如说250 CFM，外面温度是温和的0华氏度。仅渗透负荷就有19440英热单位/小时。然后打开厨房排气扇，把它翻倍…
在得出任何结论之前，我想从纳尔逊的房子里看到更多的数据。
嗯，所以在平静的日子里有鼓风机门测试;-)或者，在多个风条件下有多个鼓风机门测试，看风对滑块的影响，也许是空气动力学房子的争论，始终指向风。
有趣的是这种情况和在评论中讨论的案件所有使用的系统。我预计不会导管是这里的首选（和更好的表演）系统。有什么想法吗？我正在考虑哈德森谷（东海岸 - 4/5），并正在努力假设导管是实现Subxero Temp性能的唯一途径。
戴夫,
我对此不太了解。你能肉出来为什么没有管道会影响寒冷的天气性能？
我所看到的一切都表明，有管道的迷你分片和无管道的迷你分片在性能上是相似的。只是多一点能量来移动空气。
你会在管道系统中失去能量，但如果是在生活空间中，那就无关紧要了。否则，行集越长，系统的效果就越差。
我绝对不是这里的专家，这就是为什么我把它当作一个问题。但是，除了在最好的管道系统中也会发现的固有损耗外，小型分体式的HSPF和SEER额定值远高于中央（管道）热泵。很难找到HSPF为10的中央热泵，这是一个认证的冷气候热泵。与我交谈过的暖通空调承包商也都这么说（尽管他们所说的并不总是可信）。无论如何，我很想知道是否有人研究过这方面的信息。
这是个有趣的问题。幸运的是，这只是我的学术研究，因为我们这里的气候是如此温和。
如果你进入NEEP数据库:
https://ashp.neep.org/ !/ product_list /
您可以找到大量的数千个中央导管的型号，其中Hspf> 10，有些> 12。
[也发布在问答]：如果明尼苏达不需要辅助电热，我甚至需要在新奥尔良安装热带吗？这减少了加热灯丝的75级成本，更重要的是，即使是4.5kW的热带也会耗尽电池备份系统的速度。NB：运行电烤箱似乎是作弊。
与问答中的答案一样:对你来说，使用它们的唯一原因是，如果你的热泵出现机械故障——压缩机故障或制冷剂泄漏——那么在你等待服务的时候，热条可以在高昂的电力成本下保持房间温暖。但如果控制失灵，它们也会在你不知情的情况下自动启动，消耗大量能量。我要么安装它们，然后断开断路器，需要你在紧急情况下手动激活它们，要么忽略它们。
>“对你来说，拥有它们的唯一原因是，如果你的热泵发生机械故障——压缩机或制冷剂泄漏——热条可以在你等待维修时以高昂的电力成本保持室内温暖。”
钢带发热的另一个原因是为了在除霜循环中舒适。管道式热泵的一个共同特点是，在除霜过程中利用条状热量，以避免将温热/冷空气吹出调节器。
但条带热量的4.5千瓦（〜15,000 btu / hr）足以覆盖大多数代码的实际设计热量或比洛杉矶的代码房屋更好。安装在热泵条带控制和热条本身之间的开关，如果热泵失败不疯狂，而不是巨大的成本加法器。
新奥尔良这所房子的热负荷和冷负荷是否用手动J仔细计算过？大多数安装的空调和热泵对于实际负载来说都是过大的，安装一个合适尺寸的调节热泵可能是世界上最好的，即使在除霜期间没有条状热量。
查理：我在楼上（卧室）单位上有散热条，所以如果我在等待压缩机修复的同时，我就不会在没有热量的情况下冻结。
达纳：我没有想到在除霜周期中使用电热条！近在咫尺的近，这些距离压缩机风扇的冷天气A / C循环，如果条带关闭，它会吹呼吸空气，并将当前的吹扫空气。我想我会在除霜循环期间避免避免冷空中的楔子。如果我们切换到电池备份，我总能锁定它们...如果我醒了。
一旦我选定了承包商，J手册就会完成。他们估计了免费估算的吨位，但两名最终入围者都表示，他们会做完整的计算。他们知道我知道。
那位警察令人印象深刻，我在这里没有比-17f低得多，所以我会得到大约2.0或更多。这包括鼓风机吗？如果是这样，是一个独特的空气处理程序和什么样的规格？
我通过整个文章寻找的一件事是富士通的型号。我错过了吗？我不能成为唯一一个想知道的人。
我带着一粒盐。假设它是1.37。我说，因为在那些温度下可以减少实际空气流量。此外，在那些温度下，压缩机必须真正努力工作。
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