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建筑科学

热泵热水器的好处

一个案例研究证明了全电热水器的价值

2019年,我们拆除了讨厌的旧化石天然气、自然通风热水器。(就是下面这张照片。)除了在室内使用汽油发电机或煤油热水器外,这种热水器可能是第一种一氧化碳的来源在家里。是的,热水很便宜,但是你的健康值多少钱呢?所以这个化石的替代品是热泵热水器(HPWH)。这是Rheem的白金唱片,我很喜欢!

燃气自然通风热水器,改为热泵热水器
我的旧化石气体自然通风热水器,我在2019年用热泵热水器取代了它

选择热泵热水器

我不是热泵热水器方面的专家,我不太了解产品的范围和可用性。但我有朋友知道这些,所以我问了他们中的一个。John Semmelhack的认为小他是全电动住宅的大力支持者,他推荐了Rheem的模式,我最终购买了这种模式。然而,制造商总是在改变他们的模型;我买了4代,但现在有5代的型号(我想)。此外,当你搜索信息时,Rheem使用术语“混合热水器”,因为它有两个热源。主要来源是热泵,但它也有内置电阻加热补充热泵。

在购买任何热水器时,你必须做出的选择之一是尺寸。我买了80加仑。一个简单的原因:如果我要使用热泵热水器,我希望它一直使用热泵。除非热泵出现故障,否则我根本不想使用电阻加热元件。你买的水箱越小,你就越有可能使用一些电阻加热。

更大的水箱还有一个好处,那就是有更多的热水可用。80 -加我。模特有一个89加仑。第一个小时评级。我是不是太过分了?是的,有可能。我有时会这么做。9月,我们对它进行了测试,因为我们的家人在城里参加我120岁的生日派对。*大一点的水箱提供了我们五个人在房子里所需的所有热水,并且它一直保持只有热泵模式。

Rheem应用程序

Rheem HPWH可以连接WiFi,还为你的智能手机提供了一个不错的应用程序。下面的截图显示了热水器的主屏幕,关于第4代型号的基本信息,包括水温设置(120°F),模式(仅热泵),以及其他数据的链接(时间表,使用报告和WiFi设置)。

它有一个讨厌的功能,我希望Rheem能改变:那个绿色的条总是在那里,因为我已经设置了模式仅热泵。他们所谓的节能模式实际上会消耗更多的能量,因为它有时会使用电阻热。

Rheem应用程序
Rheem应用程序

监测能源使用情况

可以说,我们在2019年9月14日启动了我们的新热水器,所以我们已经超过了两年的时间。这段时间我们用了多少电?下面的图表显示了我们第一个完整年度的数据。总发电量为486千瓦时。最低的月份是8月,为23.75千瓦时,最高的月份是12月,为68.6千瓦时。

我的Rheem热泵热水器2020年每个月的能源使用量
我的Rheem热泵热水器2020年每个月的能源使用量

注意到这个模式了吗?水暖能耗夏季低,冬季高。主要原因是进水温度。随着秋天万物降温,市政供水也随之降温。这意味着需要向水中注入更多的热量才能将温度提高到120华氏度。

第二个原因是我们在冬天使用更多的热水,尽管我还没有测量过。不过,明年我打算在改造地下室时,在我全新的热水管道上安装流量计和温度传感器。然后我就有数据来证明,至少在我的房子里。这些数据还会告诉我,一加仑热水需要多少千瓦时,按一年中的每个月计算,并计算全年的平均值。

我们在冬天使用更多能源的第三个原因是HPWH从空气中吸收热量,我们的地下室空气在冬天更凉爽。就我而言,我们目前不怎么使用暖气或地下室,所以这不是什么大问题。在寒冷的气候中,这可能是一件大事。

与2020年的能源使用相比,2021年的HPWH月度能源使用情况
与2020年的能源使用相比,2021年的HPWH月度能源使用情况

Rheem应用程序的另一个不错的功能是,它可以显示您当前的使用情况与前一段时间的使用情况进行比较。上图显示了2021年与2020年相应月份的环比情况。它还可以按小时计算每天,按天计算每周,按天计算每月。

我们的年消费量

自从我开始建造高压水电厂已经两年多了,我可以告诉你在这段时间里我们用了多少能源,花了多少钱。从2019年9月14日到2021年9月14日,我们使用了1002千瓦时。我还在电子表格中跟踪我们的用电量(不是每个人都这样吗?),在此期间,我们从佐治亚电力公司获得的平均电费几乎正好是每千瓦时0.10美元(不包括税费)。所以,我们只花了100美元多一点(实际上是两美元多一点)买了两年的热水。

能源指南显示,我们的热泵热水器每年估计能源成本为161美元
能源指南显示,我们的热泵热水器每年的估计能源成本为161美元

你会问,这和我们老式的化石气热水器相比如何?我们用了不到三个月,所以我没有完整的数据。但根据我所拥有的一点,看起来燃气热水器的价格接近这个数字(同样,不包括税费)。因此,从燃气热水器切换到热泵热水器没有直接的经济效益——当我只考虑基于费率的成本时。

即使不使用天然气,我每月也要支付34.55美元的天然气费

然而,我已经决定扔掉我们的煤气炉,这意味着我们唯一剩下的燃气用具将是热水器。大约每月38美元(上图截图),光是油费就能让HPWH省下一大笔钱。基于1200美元的边际成本,每年额外的450美元将给我大约3年半的简单回报!

如果我把我们的燃气热水器换成电阻热水器,我们仍然可以省钱;只是没有那么多。热水器的效率是由统一能量因子(UEF)来评定的。数值越高越好,我的HPWH的UEF为3.7。(你可以在上面的EnergyGuide上看到它。)一个标准的电热水器的UEF约为0.9,使我的HPWH效率约为4.1倍。

而不是每年501千瓦时,我将使用大约每年2000千瓦时的电阻热水器。按每千瓦时0.10美元计算,我每年可以节省150美元的水暖费用。在这种情况下,简单的回报约为10年,假设使用寿命为15或20年,维护成本最低,从经济角度来看,购买它并不难。

噪音,管道和过滤

人们抱怨的一件事是,他们在房子里太吵了。有些可能是,所以我用NIOSH SLM应用程序在我手机上。以下是我的结果:

  • 53 dBA - 1英尺,直接从排气口
  • 48dba -排气口侧1英尺
  • 46 dBA - 5英尺远,在机械室门口
  • 37dba - 4英尺至机械室门侧,门开着

非常安静。以下是该级别的其他噪音声级,供参考:

  • 60dba -正常对话
  • 50 dBA -雨量
  • 40dba -冰箱嗡嗡声
  • 30dba,轻声细语

我买的Rheem模型的另一个很好的特点是,它允许进气口和排气口通入管道。你可以看到排气口在铅照片。它在数字显示屏的右边。我的热水器在地下室,所以我可以在密封的阁楼上安装一条管道,引入更温暖的空气,使热泵更有效。但对我来说,麻烦可能比价值更大。

不过我得在机械室的墙上放一条短管道。我改造了地下室,在机械室上安了一扇门后,HPWH的空间里就没有太多空气了,所以管道会把地下室其他地方的空气带进来。

即使不从另一个地方引入空气,引入空气的能力也可以在系统上安装更好的过滤器。附带的过滤器是那种纸薄的透明过滤器,主要用于捕捉较大的物体。我还没有这样做,但当我改造和移动热水器时,我还会在系统中添加一个像样的过滤器,并将其全部密封,以消除旁路。我想让线圈尽量保持干净。

值得吗?

对我来说,这当然是值得的。我们佐治亚州的化石天然气价格很低,但它们的费用很高。对我来说,处理掉可回风的燃气热水器是头等大事。不用担心低水平一氧化碳中毒(或更糟)带来心灵的平静,这是无价的。我也在尽我的一份力,让我现有的房子脱碳将纯电动汽车.我本来可以用标准的电阻热水器来节省第一笔费用。如果我准备在我的屋顶上安装光伏,我可能已经做到了。

我对我的HPWH非常满意。它安静、高效,能给我们想要的所有热水。它甚至还提供了一点冷却和除湿功能——这是下一篇文章的主题。

_________________________________________________________________________

Allison贝尔斯他是乔治亚州亚特兰大的演说家、作家、建筑科学顾问,也是能源先锋的创始人。他有物理学博士学位能源先锋博客.他也是写一本关于建筑科学的书.你可以在推特上关注他@EnergyVanguard

*好吧,这不是我一个人的120岁生日派对。到星期六,我和妻子加起来就120岁了。我的年龄是80.5岁,她是39.5岁……

29日评论

  1. 杰克逊威尔金森||# 1

    我非常接近实现这一飞跃(并且不可避免地会),但一直被街上的传言所拖延,因为第5代车型噪音很大(//m.etiketa4.com/question/rheem-hybrid-water-heater-noise#comment-211004

    希望Rheem能尽快解决这个问题,我很高兴做出改变,在我的家里摆脱一个天然气元素。

  2. 杰克逊威尔金森||#2

    双立柱形式很差,但另一方面,我们的热水器在大波士顿地区约1000平方英尺未完工的步行式地下室里,那里的天气会很冷。我对两个方面有点紧张:

    -热泵的冷却效果会把那里的温度降到危险的低水平吗?显然不希望温度降到零度以下。我昨天刚在那里放了一个温度监控器来监视它,虽然地下室前面低于地面,但后面是地面,所以可能会有更大的结冰风险。

    冷风会对性能产生影响吗?在同一区域,我们有一个很快就不用的洗衣斜槽,我可以把它用作管道,上到二楼,呼吸一些空调空气(以及楼上现有舱门上的百叶窗)。很明显,这是我们花钱来调节的空气,但它是热泵和光伏供电的,所以可能不太担心。

    1. 查理•沙利文||# 3

      如果那里太冷了,你可以在一年中最冷的几个月切换到电热模式,而且全年平均能源消耗仍然大大减少。你可以用它作为一个激励来更好地密封和隔离你的地下室。

    2. 将R||# 11

      我在波士顿郊外,在一栋1915年的平房里,现在的墙壁是绝缘的,边缘托梁也基本是绝缘的。正在进行更多的密封工作。去年冬天我们安装了第5代。温度没有低于53度,这是我们的油锅炉,我把它拆了。到目前为止,我还没有看到气温降到58度以下。看看长时间的寒冷会发生什么。不幸的是,第5代的噪音太大了,但我能够拆除我们的煤气管道和仪表,所以我不后悔。我们还有PV。

  3. 罗伯特·斯文本科技大学||# 4

    我自己最近使用热泵热水器的经验是:我们把60加仑的电加热器换成了60加仑的热泵加热器——Bradford White——这是我们的管道工携带的。热泵只意味着我们没有热水了,所以我们最终正常运行在混合动力上。我们还有一个11k的PV系统,所以我感觉不那么内疚了。我们的地下室通常是凉爽潮湿的——1970年浇筑的混凝土,没有外部排水系统和墙壁上的裂缝,但在其他方面是相对密封的。在几种情况下,水会进来,包括高水位、融雪和大雨。热泵将地下室的温度降低了几度,并使其干燥,这是很好的。目前它的温度和湿度都在50度以下。这个实验的障碍是,我现在有一个低瓦数的浴缸风扇将空气从地下室抽出,不断地进入隔板区域,以减轻地下室的压力,这样地下室的空气就不会进入生活区。这是由于健康问题——今年秋天早些时候,我从医院回到家,免疫系统受损,我们不得不对房子进行消毒,而最糟糕、最发霉的空气是在地下室。所以一定有一些暖空气被拉到那里。但这样的湿度让人印象深刻。

  4. Warren_Gerow||# 5

    人们似乎在称赞这些系统,但当然也有一系列的警告,最让我担心的是化妆空气动力学,我发现“我们在冬天切换到电动”是一个有趣的方法。我的长期管道工不肯安装它们。我很想看看高压水热水器和新型高性能不锈钢电热水器之间的成本效益分析,并考虑两者的使用寿命。有人知道这样的比较/分析吗?

    我还在一个1 br公寓里有一个电热水器,这是我经历过的最热的水,在缅因州北部的气候中没有任何问题。一直认为在一个典型的2000平方英尺的3BR房子的每一层都有一个这样的房子不会是一个坏的选择。

    1. 查尔斯•坎贝尔||# 26

      化妆空气吗?它不像抽油烟机那样排气。如果你要把它放在衣柜里,也许你想要这些:https://www.tamtech.com/product/perfect-balance-in-door-return-air-pathway/

  5. 汤姆可能||# 6

    这真的是你家里安装燃气热水器的照片吗?还是说这只是为了让自己看起来更糟糕?安装这个的人会被吊销执照。

    1. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III,博士||# 9

      汤姆:不幸的是,那确实是我换的热水器的照片。毫无疑问,焊接是业余的,但温度和压力释放是垂直的,所以它必须对抗重力。在大多数地方,这是不允许的。可悲的是,格鲁吉亚允许这样做。

  6. brooksteve||# 7

    谢谢分享!像这样的系统,或任何其他热泵,适合约2700平方英尺的气密家庭吗?

    1. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III,博士||# 10

      brooksteve:当然,在一个密闭、高效的家庭中使用热泵热水器并没有什么问题。如果你在进气口和排气口上使用管道,只需将其全部保持在建筑围护结构内,并在必要时提供回风通道。

  7. KurtGranroth||# 8

    我绝对是我现在的gen4 Rheem混合动力车的粉丝。据我所知,它明显比它所取代的GeoSpring更高效,甚至比它所取代的标准电加热器也要高效得多(在我住的社区,燃气是没有选择的)。

    如果我有一个抱怨,那就是“据我所知”的警告——这个应用程序非常详细,但它也完全不可靠。自2018年以来,我每天都在电子表格中记录我的热水器使用情况,所以我知道我记录使用情况时应用程序报告的情况……而且它当时报告的内容有时只与后来报告的内容相符!

    我见过这些值任意翻倍,然后又按某个百分比下降。有时它会追溯应用这个新的比例,但有时它只会回溯几个月(如果那样的话)。所以,是的,我认为这些值与同一时期的其他值相比是准确的,但我不相信我可以自信地将它们与任何其他时期进行比较。

    总有一天我会买一个加热器电路本身的能量监控器,并比较数字,但我还没有。

  8. igrigos||# 12

    我认为重要的是要注意,这种类型的热水器的效率非常依赖于加热周围环境空气的系统。如果它在一个没有空调的地下地下室,那么你可能会使用地面提供的热量……没有问题。但如果它是在房子里有百叶窗的壁橱里,那么它的效率将取决于你用什么系统来供暖。如果在这种情况下使用电阻进行空间加热,那么使用高压水电厂是绝对没有意义的,因为它只会使加热系统运行得更多,导致整体效率非常低。

    HPWH在合适的环境下是很好的,但在不合适的环境下,它们可能比电阻更糟糕。

    1. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III,博士||# 13

      伊格里戈斯,你没有看到全局。是的,如果你用电阻给房子加热,你可能应该只把HPWH调到电力…在供暖季节。但我们中很少有人住在全年都在做空间供暖的地方,所以HPWH总体上确实比电阻式WH表现更好。

      然而,更重要的一点是,使用电阻作为主要的空间加热是愚蠢的。事实上,这太蠢了,甚至在格鲁吉亚都是不允许的。

      1. igrigos||# 14

        我同意你所说的,这个系统在美国大部分地区都很有效。我倾向于处理气候寒冷地区(纽约北部)的经济适用房,那里的业主可能没有钱从电阻升级到热泵空间调节,但正在考虑为提高效率进行渐进式改变。住在房子里的人或物业经理也不是那种会为了最佳效率而季节性地调整这些设置的人。

        在这种情况下,我认为从大局来看,钱不是最好的花在高压水轮机上,而会更好地花在其他升级上(例如空气密封)。

        我的观点是,单元内HPWH应该被视为更大图景的一部分。如果它在供暖主导的气候中从有条件的空间中窃取热量,你需要看看其他系统,看看花额外的钱是否有意义。免费制冷/除湿是一个很好的好处,但在该国的部分地区可能不是一个巨大的因素。我认为我们在这里说的是同样的事情,但我们关注的是不同的气候。

        1. Warren_Gerow||# 15

          没错,在一个以供暖为主的气候中,这说得通吗?在冬天,HPWH会吸收调节/加热的空气,这些空气可能会被我必须加热和调节的空气所取代。如果这种空气是在起居室旁边的机械室(即不是潮湿的地下室),值得吗?很明显,有些人会说“我只是在每年的这个时候切换到电阻”。如果电阻是你的答案,那么有一个一年只使用6个月的高压pwh(显然在我的生活空间旁边很吵)有意义吗?考虑到初始投资、运行成本和预期寿命,HPWH是否比安装保修期长、寿命(即20年以上)长的高性能不锈钢电阻热水器更好?

  9. 内森•摩尔||# 16

    当我在丹佛都市区(cz 5b)完成我的地下室时,我做了类似的计算,并决定在我的家全电动时安装一个电阻dhw。用较低的购买价格节省下来的钱,我将买一个额外的光伏电池板,而不是冷却我的地下室,这已经很酷了。

  10. DtownPA||# 17

    虽然我同意你的大部分文章,但我的Gen5 remme似乎很棒,除了应用程序。

    它使用起来极其复杂。地理围栏是用词不当。它不知道我什么时候来,什么时候走。当我把它设置好,几天后我会回来检查,它会把我带回家并加热水。重新设置为离开,几天后,它认为我回家了,它的加热离开了。此外,当你设置它离开,你不能访问你所描述的所有统计数据。

    对于那些想要真正远程访问和控制的人来说,你会发现这个应用程序不太理想。

  11. 罗伯特Opaluch||# 18

    艾莉森还没有谈到除湿,他将在他即将发表的文章中谈到。
    然而,HPWHs的另一个优点是除湿。这意味着我们这些在地下室使用除湿机的人可以把它们关掉,也可以省钱。我们住在马萨诸塞州的科德角,那里的地下室在仲夏时节潮湿,需要除湿以避免发霉。因此,这是支持/反对HPWH混合动力升级的另一个因素,而不仅仅是电阻。没有除湿机账单。

    我们注意到地下室的温度略有下降,但真的注意到空气有多干燥,比运行除湿机要好。没有收集到的定量数据支持这种看法。

    我们注意到,水管工安装人员(他不鼓励我们安装高压水压水机)将冷凝水排水管从高压水压水机连接到冷凝水排水管泵上,而不是每英尺下1/4英寸(管道代码)。工作草率或者更糟。我们得到错误消息“冷凝排水堵塞”,直到我把泵推低,减少排水备份足以使错误消息停止。他们还将装置安装在比安装说明所允许的更靠近静止物体的地方。所以从技术上讲,他们在两个方面违反了管道法规。排风扇正对着地下室的墙壁——如果能旋转这个装置就更好了这样风扇就能更有效地把空气从高压水处理厂排出。我将增加一些挡板,以减少排风返回进风格栅。

  12. 托马斯·巴克曼||# 19

    有趣的文章,很多数字,可能适用于该地区。我在纽约拥有2家管道,供暖,空调和机械公司。在长岛和阿迪朗达克山区雇佣了30多名员工。我们始终站在技术的最前沿,并以教育我们的客户而自豪。这项技术的一些问题是初始成本、维护和维修成本以及寿命。其中一个假设是初始投资的回报为10年,预期寿命为15至20年。在我们这个地区,由于水质的原因,服务成本和10年的预期寿命使得回报不可能。第一个小时89加仑(不包括delta t)的性能足以满足平房的需求。纽约的另一个因素是电力成本。国家电网声称每千瓦大约15美分,但如果你把包括服务费等在内的总账单除以千瓦,就更像是26美分/千瓦。 If you have to jump to electric resistance backup, we recommend using larger bolts to hold your electric meter to the wall. Lol

  13. RToddR||# 20

    恕我直言,你值得称赞的环保努力可能会让你失去生命!军团病在104到122华氏度之间流行。请把温度调到140度。如果你使用洗碗机,它在140华氏度杀菌效果最好,你可以恢复一些用电。洗碗机中的电气元件设置为当电源温度低于140℃时进行补偿。在房子的其他地方安装一个混合阀(直接给水洗碗机和洗衣机),这样水龙头就不会烫到你了。在你的地下室里绝缘裸露的热供应线,你也将节省从管道到周围空气的热量损失的钱。反过来少用热水。你的方法是正确的,但是120华氏度的热水会导致无数人生病或死于可预防的细菌感染。

  14. Rfkjr||# 21

    作为一名空调技术人员,以及Aitrtap热泵热水器的所有者,我可以从热泵的角度告诉你,通过将温暖的空气输送到入口,你将提高热水器的性能和效率。我的Airtap只允许排气管道,而我的Airtap放在我位于佛罗里达州中部家中的洗衣房里。当这里的温度较低时,洗衣房的温度也会相当低,热泵的运行时间也会明显延长。我的衣服在餐厅外面,空气龙头非常安静。我戴了10年了,从没戴过抵抗元素。

  15. Stephen Sheehy||# 22

    热水器是否有定时器设置,当你不想要噪音时,它不会以热泵模式运行?机械房旁边有一间卧室,我们希望它晚上尽可能安静。在白天,噪音不是问题。

    1. DtownPA||# 23

      你可以每天安排几次第5代睡眠。

      1. Stephen Sheehy||# 25

        多亏了你和科特。这正是我要找的信息。

    2. KurtGranroth||# 24

      是的,我把我的Rheem Gen4安排在“高峰”时间(下午3点到7点),当我的速度翻倍以上。实际上,你可以给它安排非常灵活的时间。

    3. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III,博士||# 29

      斯蒂芬,你还可以通过Emporia Vue这样的监视器来控制家里的电路。我现在使用Emporia智能插头来实现这一点,很快就会在我想监控的几个电路上安装Vue。如前所述,Rheem HPWH已经允许您这样做,但如果您有另一种没有该功能的类型,电路监视器/控制将允许您这样做。

  16. 查尔斯•坎贝尔||# 27

    我很有兴趣知道HPWH比电阻热水器有多少更多的体现能量。我想它有点像电动汽车,你必须先开一段时间,然后才能节省制造它所需的额外能量。此外,Rheem是否对第5代车主做了正确的事情,并采取了任何必要的措施来满足他们49分贝的噪音索赔?

    1. 查理•沙利文||# 28

      这是个好问题。其中一个问题是制冷剂,理想情况下,制冷剂永远不会泄漏,并在使用寿命结束时回收。但如果是制冷剂泄漏导致的报废,后果可能很严重。降低全球变暖潜能值的制冷剂应该很快开始在它们中使用,这将有所帮助。我对奈尔热泵也很感兴趣,因为这个原因,你可以把它加到一个传统的坦克上——一个永远持续的马拉松坦克,或者一个你已经拥有的坦克。

      https://www.nyle.com/water-heating-systems/units/e8/

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