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建筑科学

机械系统的低负荷建筑

在建筑科学专家会议上,John Straube博士对高性能建筑所带来的挑战进行了令人惊讶的全面概述

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约翰·Straube教授解释了当建筑的设计冷热负荷低于任何可用设备时,设计师和暖通空调承包商所面临的挑战。
约翰·Straube教授解释了当建筑的设计冷热负荷低于任何可用设备时,设计师和暖通空调承包商所面临的挑战。 在Straube教授的演讲中展示了冷凝效率的图表。图表取自ASHRAE手册。
图像信用:能源先锋

John Straube教授在本月早些时候在建筑科学公司的专家课程中讲了一整天。他的话题是GBA读者的一个很好的话题是低负荷建筑的机械系统。

你知道这个表达吗?在某些课堂上,信息来得如此之快,就像从消防软管里喝水一样。跟斯特劳贝教授在一起,就像喝海啸的水一样!这家伙不仅知识渊博,还是个出色的老师,而且非常机智。

给你的一切的一个很好的概述Straube谈到将是一个很大的挑战(和结果的文章超过任何马丁霍拉迪在这里写的!),因为他真的涉及这个话题的整个范围。所以,我会扔在这里一天中的几大亮点,并鼓励你参加他的研讨会之一,如果你有机会的机会。

有一天,您还可以在这一主题购买他的书。正如我们昨晚在谈论的那样,Joe Lstiburek和其他人强烈鼓励略如鼓励这种知识进入一本书,我希望他能做。

很难找到一个额定温度低于40000 Btu/h的炉子

在过去的二十年里,建筑围栏急剧提升。我们拥有更多的绝缘,更好的窗户和密封的空气障碍。许多家庭每小时15至30,000 btu(Kbtu / hr)的峰值加热载荷,即使在寒冷气候中也是如此。这也适用于大型房屋和建筑物,因为高性能围栏导致带有低负载的区域。问题是,大多数传统的加热设备可用的能力不足。关于您可以获得的最小炉子是40 KBTU / HR。

Straube教授提到,他一直与HVAC设备制造商这个谈了大约十年,他们只是不明白这一点。运营商和特灵,他说,已经告诉他,因为没有人买它,他们不卖低容量的设备。他们没有看到,如果设备不可用,没有人能买这样的过程,因为它是不可用他们并不买账。显然,这些讨论都没有转危为安呢。

指定低容量的设备不会为你节省任何钱

Straube覆盖很多在他的演讲地面。引入一个低容量的机械系统的需要和缺乏常规武器装备后,他一头扎进提供的不同的系统,它们是如何工作的,什么的一些限制是细节,是多么困难做是正确的。

最大的障碍之一是成本。他说:“我们谈论的不是为低负荷房屋的设备省钱,”因为你不会这么做。例如,如果你是一个喷雾泡沫的承包商,试图让建筑商接受更高的泡沫成本,因为他们可以从较小的机械系统中看到节省,这是不可能的。

你可以花697美元买到一台46 kBTU/hr的95 AFUE炉。如果你想要容量更小的设备,你可以选择锅炉、无水箱热水器或微型热泵,这些设备的成本都要高得多。

同样是空调也是如此。当您从2吨的系统去1.5吨的系统,它的成本和效率不高,太。所以,如果你想有一个低负荷建筑具有低容量的机械系统,习惯了更高的成本。

返回水的温度会影响效率

在当天的前半部分,Straube介绍了一些基本的效率等级(SEER、EER和COP),冷凝锅炉和熔炉的细节,以及组合系统(使用一个系统提供热量和家用热水)。他谈到了冷凝系统的一些问题以及进入的水或空气的温度。

如果你认为你的锅炉有95%的效率,例如,如果回流的水在循环分配系统中太热,你可能无法得到这个。冷凝锅炉和熔炉的工作原理是从废气中的水蒸气中提取潜热。只要热交换器低于露点,它们就能做到。如果回流的水(或空气分配系统中的空气)高于露点,水蒸气就不会凝结,锅炉/熔炉就不会吸收那么多的热量,效率就会下降。冷凝效率曲线反映了冷凝效率随回水温度的变化情况。

desuperheaters?拇指向下

午餐后,讨论转向热泵,常规,地面源和小批次。他爆炸了在地源热泵上使用Desuperheaters的想法,以获得热水,因为它们通常不具有成本效益,并且不要给你微水。他说,地面源热泵在学校建筑中运行良好,但低负荷建筑或真正的大楼不太好。He also said that he has not seen any third party data on GSHP efficiency showing a COP higher than about 3. Since the industry doesn’t include pump or blower energy in their COP calculations, Straube said, their COP numbers are higher but don’t give the complete picture.

主题是机械系统,所以也有关于水加热的讨论。组合系统为你提供热量和热水,有些人使用热水器只是为了供暖。Straube提到,HVAC和DHW需要结合在一起。

现在回顾我的笔记,我仍然无法相信他覆盖了多少材料。它真的是信息的海啸。他还简要谈到了使用CO2如在空气 - 水热泵的制冷剂,它允许真热水生产,因为它们可以得到比标准的制冷剂更高的温度;电阻热,这在某些情况下,对于低负载建筑物行;军团病,它可以是如果DHW温度过低的问题;热泵热水器;热能(空气,水,辐射)的分布;更多。

Straube教授的机智

正如我在一开始的那样,横波峰教授不仅令人难以置信的知识,他也是一台步行引用机器。以下是我们昨天对待的众多诙谐主义中的一些:

警告emptor是拉丁语,“你要搞砸了。”

猫是室内空气质量的问题,你必须通过HRV来解决这个问题。但从那以后,它们就不再是真正的猫了。

再循环抽油烟机并不能解决室内空气质量问题。就像一个循环厕所。这些东西一圈又一圈,永远不会离开。

在旧金山,天气从来不会很热也不会很冷。建筑主要是为了让人们远离你的东西。

美国花了10年的时间才意识到无水箱热水器和水箱一起使用效果更好。

如果你有机会去他的一个会谈,我保证你不会有任何难以醒着和订婚的麻烦。

一个伟大的理由成为GBA Pro!

不是每个人都能抽出时间去新英格兰参加两天这样的会议。好消息是,许多人在家里或办公室观看了整个过程,因为绿色建筑顾问组织了现场直播。

任何人都可以通过建立科学公司为每天395美元的常规费用而签约。GBA Pro成员但是,作为其成员资格的一部分访问LiveCast。什么交易!GBA Pro会员还将在发布后从建筑科学专家会议中观看一些录制的视频。保持调整!

Allison Bailes来自乔治亚州的Decatur,她是一名演讲者、作家、能源顾问、resnet认证培训师和《能源先锋博客.你可以在推特上跟着他@EnergyVanguard

8评论

  1. Curt友善||#1

    我通过GBA享受了Joe和John
    我已经通过在我们当地的电力公司,JEA一个livecast计划出席,但生病的孩子让我回家,所以GBA临成员似乎是一个讨价还价。

    无论如何,我唯一的不满是,大多数信息都集中在供暖主导的气候上。我想,这是一个自然的事实,GBA /汤顿是一个新英格兰公司和好医生都来自哦加拿大。

    这导致毯子陈述,例如“desuperheaters不起作用”,而不考虑重要的区域差异。具体而言,在佛罗里达州每年8-9个月运行8-9个月并不罕见,这意味着Desuperheaters可以在太阳能热量的成本下提供大部分家庭的热水能量。

    我们把它们应用到地面和空气源热泵上,它们做得很好,但前提是它们有自己的非燃烧储罐来慢慢积聚回收的热量。

  2. 海恩Bloed||#2

    最小的燃气锅炉和热泵cop
    很神奇的。

    以下是来自德国管道论坛的一些1.2 kW(约4.1 kBTU)小型天然气(甲烷)锅炉的列表:

    http://www.haustechnikdialog.de/forum/t/136139/liste-gasbrennwertgeraete-mit-kleiner-leistung-stand-okt-2011

    德国有时补贴天然气锅炉的官方名单,从1.7千瓦(约5.6 kbtu)开始
    在这里:

    http://www.proklima-hannover.de/downloads/Produkte/Produkt_Brennwertkesselliste.pdf

    胸怀不同的流动和回风温度,为最小 - 最大重要。输出。

    所有列出的所有列出的燃气锅炉都是冷凝燃气锅炉,有些是组合锅炉,一些适用于LPG(LPG /丙烷操作以较高的最小输出开始)。

    货比三家,许多上市制造商在美国的网点(甚至工厂)也是如此。

    大多数锅炉也可以通过网络商店获得,使用搜索引擎。

    关于热泵cop:

    布加勒斯特的新结核病研究所是一个独立的机构,他们几乎没有列出任何COP低于3的HPs。有些显示COP为6或更多。

    无论如何不是警察很重要,而且是季节性的(惯例)表现。必须组合地看到具有波动的热源的波动的热需求,并与提供相比平均值相比......

    所有的测试都在ISO认证的实验室进行,并根据国际测试标准:

    http://institute.ntb.ch/ies/competences/heat-pump-test-center-wpz.html?L=1

    还有更多的测试实验室和列表。

  3. 专家成员
    达娜·迪斯特||#3

    欧洲加热设备更小…
    传统上,欧洲的热负荷比美国低(由于更小、更紧的住房,加上更温和的气候),因此欧洲的营销最佳点的产出等级低于美国。更大、更通风的房屋和更冷的室外设计温度驱动着美国市场。虽然更好的规范正在解决一些热负荷问题,但越来越大的房屋的趋势继续抵消了这些收益。

    美国有一些低产量锅炉的进口商,但没有热风炉(热风炉在欧洲相对稀少)。热风炉供暖不如循环供暖舒适,而热风分配系统比循环供暖系统更耗电,分配损失更大,但与欧洲家庭不同,大多数美国家庭需要空调,两用管道是节省机械系统成本的一种方式。(在美国许多较冷的地区,循环加热仍然比热空气更常见,但对于较新的住房来说,这一趋势几十年来一直在向热空气移动。)

    美国低加热负荷系统的常见解决方案一直在为空气处理器中的低温散热器或线圈调整冷凝罐式热水器。它有效 - 坦克的缓冲质量避免了短循环损失,但每个系统都是定制设计,而不是每一个设计都有很好的设计。(过度泵送的电力浪费版本比比皆是。)

    虽然循环地源热泵有可能达到低于5的季节平均COP,但在美国,“按设计和安装”的典型系统仍远低于4,部分原因是管道温热空气输送系统的空气处理能力,但也由于非常低的温度循环系统的费用(不是每个房子都适合使用混凝土板作为辐射)。在这里,每个系统都是完全定制的设计,性能很大程度上依赖于设计师的能力(似乎还有很多需要学习的地方)。但与权力便宜在美国,很难使金融甚至与牺牲的地源热泵供热为主的气候,更不用说设计专业知识和低温热量分布需要参加最后瓦特的系统。

    现在,导管空气源热泵可以北北方为季节性警察进行季节性扑克,为一小部分支付的上线成本,可用于单家族住宅的地面源热泵的补贴似乎错误放入了具有迷你分割大小负载的更高的性能建筑通常是明智的支出。但是,较大的房屋和许多卧室房间迷你分裂直到你处于超级绝缘水平之前,这是一种平衡行为。

    二氧化碳制冷剂空气源热泵系统已经存在一段时间了,但在北美还没有。虽然它们可以在较高的家用热水温度下运行,但当室外温度较低时,它们的运行效率低于R410A系统。但他们仍然有输出能力(如果不是效率)在较低的温度比大多数R410A系统。三洋拥有9kw (30KBTU/hr)和4.5kw (15KBTU/hr)循环输出二氧化碳制冷剂系统,该系统已在欧洲和日本市场销售多年。更大的机组将满足许多现有美国家庭的需求(不仅仅是超低负荷房屋),但尽管它在制造家用热水方面比R410A系统更高效,但在空间加热效率方面远远落后于无管道R410A微型分体式。事实上,它是一个2级无调制(和噪声)的开关压缩机,使它在部分负载下相对于基于R410A系统的涡旋压缩机处于劣势。

    虽然它有时有空调和热水都来自同一个系统来用,没有什么本质上更有效率(或成本更低),它给出的不同温度要求的。

    希望美国暖通空调厂商将线索到一个事实,即码民的房屋(即使是大“UNS)建IRC 2012标准,具有更小的加热/制冷负荷比以往的平均美国的房子。超大设备配备有一个舒适的罚款,如果没有一定费用(甚至效率)罚款。

  4. Curt友善||#4

    作为Geo安装程序
    ......我必须同意补贴可以说是错误的。适用类似的支持对风化肯定有意义。

  5. 专家成员
    达娜·迪斯特||#5

    补贴是钝器(柯克尔的响应)
    大多数地理安装工人将采取刺伤了防寒保暖最低可能挂水果,但你似乎成比大多数更好的调整。这并不一定是HVAC承办的“工作”做了全面的分析,但我赞赏那些谁走一英里的空气密封和保温,特别是当机械系统是昂贵的地源热泵。即使当由耐候提供减小的吨位是一定程度上比(补贴的)大型化地源热泵更昂贵,舒适性好,而且维护要低得多。虽然通常有补助耐候一定量,这是有争议的更应先降低负载来提供。

  6. Curt友善||#6

    另一个公用事业让我抓狂……
    粘土电气为上述代码最小的SEER系统提供折扣。这一切都很好,良好,除了折扣随着系统规模的增加而增加。这意味着当我在转换过程中减少吨位时,无论是通过仔细的负载计算,密封管道,添加泡沫等。客户失去折扣$。

    这就是所谓的减负激励。

  7. 林登比||#7

    低能耗设备成本更高?
    有时只有一个人必须去那里看到新的视角。我们在多伦多的无源房子是一个大型房屋 - 等于3000 SF House Plus地下室。冬季设计热负荷约为2300W,或8000 BTUH,冷却负荷相似。所以没有小锅炉价格优惠 - 谁关心?
    我们不再需要锅炉,是答案。我们需要昂贵的太阳能热系统吗?不。在这些较低的能级,出现不同的可能性阵列。我们可以用窗户空调凉爽整个房子 - 但也许我们会用辐射天花板循环饮用城市水。我们可以用电动柜加热器加热房屋 - 每月几美元。整个可能性范围都来自另一个星球。

  8. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#8

    回应Lyndon
    林登,
    你的方法是有道理的。点源冷却唯一可能的问题是分布问题。在一些房子里,点源冷却效果很好。在其他情况下,尤其是当空调位于两层房屋的一楼时,点源制冷就没那么管用了。

    以下两篇文章讨论了这些问题:

    就在两个Minisplits加热和冷却整个房子

    为严密、隔热良好的房屋供暖

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