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你害怕热泵吗?有些人是，这通常与不舒服的寒冷的家庭的经历或故事有关。我不否认有一些可怕的故事，关于人们在十年/世纪/一生一次的冬季风暴中忍受残酷的室内低温。我将在下面讨论其中的一些原因，但我真正想做的是向你展示热泵可以让你保持温暖，即使在北极的寒风中。在我的情况下，即使体型过小，他们也能做到。
让我们以我的房子为例。我安装了一个小的逆变器驱动小型分体式热泵并且能够看到它在去年6月的热浪和上个月的北极风暴中表现如何。在热浪中，我们的室内温度几乎没有偏离74华氏度的恒温器设定值。(看到我的热浪文章详情)。
那么，在最近的北极风暴中，当室外温度降至华氏个位数，降至零下14摄氏度时，我们是如何应对的呢?答案就在下面。
我的小热泵
然而，在我进入我的小尺寸热泵如何表现之前，让我们回顾一下尺寸。我做了暖通空调设计我自己，从冷热负荷计算。然后我选择了加热和冷却设备。
我选择了三菱(披露:他们是我的“能源先锋”博客的赞助商)，因为我想要逆变器驱动的微型分路技术。通过选择他们的Hyper-Heat型号，我有信心，即使温度降至华氏个位数，热泵也能继续抽出热量。
上表为供热负荷和制冷负荷(第一行)和热泵容量(第二行)。(对于SI的人，请看这个转换表如您所见，该热泵服务于约2300平方英尺的建筑面积。我们的供热负荷为每小时31,452 BTU(9千瓦)。根据三菱的数据，热泵每小时只能提供20,509 BTU(6千瓦)的热量。我选择的设备包括一台外机机，三菱MXZ-3C24NAHZ2超热机和两台卧式风管室内机。
我为什么要缩小尺寸?
是啊，结果就是这样。根据表，我们的热泵只能提供我们所需热量的65%。这实在是太小了，尤其是对于一个没有辅助热。
我为什么要这么做?我选择这种尺寸的设备有三个原因。
- 首先，这些负荷并不是最终答案。我要对房子做更多的改进，这样就能减轻负担。简而言之，我对未来负载的调整要比现在的房子多。
- 其次，我知道手动J加热和冷却负荷是膨胀的。我告诉人们，他们通常比实际负荷高10%到20%。例如，手动J热负荷不包括灯、电器和人提供的热量。
- 第三，我并不完全相信我从三菱软件中获得的能力。我认为供热能力可能相当接近，但冷却方面的潜在能力却低得令人怀疑。
这里还有一点:供暖负荷是基于冬季的室外设计温度。在乔治亚州的亚特兰大，气温为23华氏度(-5摄氏度)。这个想法是，你根据设计温度调整设备的尺寸，系统将持续运行，以保持房屋在室外温度下的舒适。当室外温度低于设计温度时，房子可能无法维持你设计的室内温度，通常是70°F(21°C)。但我们有一个三菱的超热模型，它相当于Nigel Tufnel的放大器等于11。
北极风暴期间的温度
好的，让我们看看数据。首先是一个图表，显示了我们洞穴的室内温度和室外温度。如前所述，室外温度降到了华氏个位数。这似乎是亚特兰大地区十年才发生一次的事情。这是我在这里的第三个十年，也是我记得的第三次室外温度降到这么低。
图中的红色曲线显示了洞穴内的室内温度。公共区域的恒温器在这个房间里，我们早上和晚上经常在这里闲逛。正如你所看到的，洞穴的温度在北极的爆炸中确实下降了，但最低的温度是63华氏度(17摄氏度)。
但我得坦白一件事。书房是房子里保护最严密的房间。它与阳光房相连，但它没有窗户，也没有外墙区域。(房子里还有一个煤气壁炉，但我在2019年关掉了煤气。)会不会屋子里的其他地方都冷得要命，而书房却很好?
不!下面的图表显示了书房(红色)、主卧室(橙色)和客厅(紫色)的温度。有时客厅实际上比书房暖和，可能是因为朝南的窗户吸收了阳光。卧室是最酷的房间。它在房子的西北角，而且有一个单独的恒温器，我们把它保持在比公共区域低4或5华氏度(约2.5摄氏度)的位置。
图表显示，这三个房间几乎在同一时间达到了63华氏度(17摄氏度)的最低温度。这是在我们的室外最低温度- 8华氏度(-14摄氏度)之后的几个小时。然后这些房间很快就暖和起来了。在最冷的一天，12月24日，书房和客厅的温度高达67华氏度(20摄氏度)。到了第二天，也就是圣诞节，气温又回升到了华氏70度(21摄氏度)。
是的，67°F(20°C)比我通常喜欢的温度要低，但我从来没有觉得太冷。我有几个取暖器在旁边，但没有使用它们。好吧，我洗澡的时候确实用过几次。它们会产生很好的蒸汽。(只是开玩笑!我本不该这么说，但千万不要在淋浴间里放暖气。)
热泵的能源利用
既然我们在谈论热泵在寒冷空气中的表现，你可能也会对能源使用感兴趣。这里的第一个图表显示了这六天每小时的能源使用数据(绿色)和室外温度(蓝色)。
即使没有温度数据，你也可以通过观察能源使用曲线的低点来判断寒流何时开始，何时结束。寒冷的天气在12月23日凌晨3时左右到来。这时，热泵启动到最高档位，一直持续到12月26日。
下面的图表显示了每天的能源使用数据，但在更长的一段时间内。我用下面的蓝色矩形突出显示了上面图表中的六天。圣诞节那天我们达到了80千瓦时的峰值。在我们正常的寒冷日子里，当室外温度下降到20华氏度(-1到-6°C)时，热泵使用~55千瓦时。
在寒流最冷的时候，热泵几乎连续运转。唯一的例外是(我认为)它进入除霜模式。所以，每天80千瓦时可能是这个装置正常运行时的最大用电量。
为什么热泵不能一直工作?
是的，有些人对热泵有不好的体验。我在社交媒体上看到一个中西部的人在北极风暴期间发的帖子，他说他有热泵，室内温度只有华氏40度。呵!
在非常寒冷的天气里，很多事情都会导致热泵无法保持房屋足够温暖。当然，这台机器可能出了问题。但是让我们假设系统本身正常工作。以下是热泵不能保暖的主要原因。
- 当温度下降时，热泵没有办法保持容量。随着室外温度的下降，标准的热泵会损失大量的供热能力。如果这种热泵在设计条件下不符合其容量的大小，它可能会挣扎。
- 这房子绝缘很差，漏风很多。即使尺寸正确，在这样的房子里安装热泵也可能会导致舒适问题，因为——这可能会让你们中的一些人感到震惊——空气温度并不是决定舒适度的唯一因素。表面的平均辐射温度影响很大。(见我那篇关于那个主题的文章。)
- 热泵本身没问题，但是管道系统一团糟。在没有空调的地方——阁楼、地下室、车库——的管道会剥夺你的系统大量的热量。最好是把管道放在有条件的地方，确保它们有效地移动空气。
这里有一个错误的答案是热泵在寒冷的天气或寒冷的气候下不起作用。加里·纳尔逊他在明尼阿波里斯用一个热泵给他的房子供暖在华氏零度以下的温度下也能很好地生存。
并非所有的热泵都是一样的。三菱的Hyper-Heat车型在华氏0度左右产生的热量与在华氏47度时产生的热量相同，其他制造商也有类似的车型。但随着室外温度的下降，许多型号无法跟上。这就是为什么大多数热泵系统都有某种辅助热。
这里的总结和实质是，房子是一个系统。热泵的设计必须与房屋配合使用。这房子需要用热泵。不要因为它对我有用，就跑出去安装一个太小的热泵。做作业。花额外的钱去获得好的设备和可靠的专业帮助，无论是承包还是设计。
明年，我希望能够报告说，我们有一些非常寒冷的天气，我们的室内温度几乎没有下降。因为今年我要重新装修地下室。到明年冬天，它应该是完全绝缘的，而且密闭性会好得多。并且有自己的供暖系统。
与此同时，我们今年在我家过了一个非常愉快的圣诞节。我希望你也度过了一个愉快的假期，不管你怎么庆祝它。现在，你能在上面的照片中找到客厅的数据记录器吗?
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Allison A. Bailes III博士是一个演讲者他是乔治亚州迪凯特市能源先锋公司的创始人，作家、建筑科学顾问。他拥有物理学博士学位，并撰写了能源先锋博客。他还写过一本关于建筑科学的书。你可以在推特上关注他@EnergyVanguard。图片由作者提供。
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28日评论
艾莉森，我真的很感谢你对各种主题的数据驱动的讨论。我怀疑这将是一个受欢迎的:-)张贴你的能源数据与外部/内部温度留下很少的猜测。我相信等你的地下室关好了，你一定会很开心的。我们也做了类似的事情(在墙壁上使用封闭式SP进行全面改造)，并发现了很大的改进。
我也感谢你对辐射表面温度和舒适度的评论。这在我们的老房子中非常明显，在- 30℃的地板/墙壁界面上非常明显的热桥，对舒适性来说是一个挑战!这种辐射热性能在我走进一栋建筑的那一刻就非常明显了，在这种非常寒冷的温度下，建筑的外壳内安装了隔热层。
我们这里的设计温度是-30℃(7A区)。我根据我们家的实际燃气使用量(我们使用燃气供暖和按需热水)进行了计算，得出1 - 2月期间的热负荷为25K/BTU/小时。对于7A一栋100年的老房子(大约2400平方英尺的建筑面积)来说，这个价格低得惊人，但我已经做了大量的改造。当看到燃气公司的“比较我的使用”统计数据时，我们的家确实使用了大约一半的天然气量，与我们周围类似大小的家庭相比。
你的文章给了我希望，热泵/空气处理器的解决方案实际上可能是可行的，可以替代我们的管道炉。你对我们这些在寒冷的北方的人有什么想法?
数据记录器……你书柜上的小白盒子?
考虑到你的情况，1 - 2月期间的25K/BTU/小时平均值似乎是两个月期间的一个不错的平均值。
然而，当试图评估热负荷时，我会寻找冬季最冷的48小时之一(通过观看天气预报)，在48小时开始时和结束时分别读取煤气表的读数。我的直觉是，在冬天最冷的日子里，你的热负荷超过40k BTU/小时。
根据三菱的规格表，最高性能的48k BTU热泵在室外温度为-4F时仍能产生42k BTU，但看起来它在-13F时不起作用。不确定临界值是多少，但我认为在7号气候带，零下13华氏度或更低的温度并不罕见。当接近0华氏度时，效率也大大降低(5华氏度时COP为2)。请看下面的链接。
此外，由有能力的安装人员安装大型系统可能会带来价格冲击。我做过这样的计算，即使在气候温和的波士顿，我也发现，我最好还是继续使用我那台老旧但非常可靠的燃气锅炉，把我的时间和金钱花在更好的隔热和空气密封上，并努力让我的家人多穿一层衣服。尽管最后一个似乎永远不会有结果。
https://documents.alpinehomeair.com/product/specforbmhh4822c20220322xlsx.pdf
薇薇安，我用了这个方法://m.etiketa4.com/article/replacing-a-furnace-or-boiler
这种方法对我来说很好，因为你正在为每个硬盘(最冷的月份)建立一个BTU的基线数字，然后将其应用于你的99%设计温度。我们还有一个按需燃气热水器，所以如果我可以从等式中删除它，热负荷将会更少。
丹尼斯:你的老房子装修得真不错!
是的，那是数据记录器。
在我看来，你的房子目前的平衡点是35°，而室内是72°。
如果惠普能够维持69°设定值，你认为72°设定值比你可能选择的设定值高吗?
Walta
沃尔塔:看看室内和室外温度图表，我知道你是如何估计35华氏度的平衡点的。我认为这是有道理的。
至于72华氏度的设定值，不，我把它设置在那里，因为那是我最舒服的地方。
这是一些有用的信息。另一个因素是房子有一定的热质量——不确定你的情况是多少。根据图表，低于20华氏度的室外温度持续不到24小时。在连续几天平均气温低于10华氏度的地区，情况会有所不同。
我也有兴趣了解一下房子的总体布局和热量分配点的数量以及你是否对这种配置感到满意。
维维安,
关于热质量的影响你是对的。我确定我自己的家有大约每华氏度20万英热单位的热量储存。我在晚上10点做了一次深度测试，已知每小时的热负荷为每华氏度360英热单位。通过将δ T和夜间的内部温度下降联系在一起，我做出了每华氏度20k的储热假设。
在寒流期间，如果你的供暖系统不能维持设定值，就必须考虑建筑储热。这就是加热系统尺寸不足的地方。为了回到供暖设定值和平衡，你不仅要抵消建筑的热损失还要使内部的热储存回到设定值温度。
道格
打字错误:“亚特兰大”在第一个标题中拼错了。
固定的。谢谢。
有趣的文章。你是这个行业里最好的!
使用迷你分体式空调的人遇到的一个可能让他们感到沮丧的问题是，大多数这种空调都是通过遥控器工作的，你在遥控器上选择的温度和房间里的实际温度之间几乎没有关系。几周前，我在我的地下室安装了一个1吨的富士通低温单头墙装置(类似于三菱过热)。我在主楼有两个这样的装置，它们可能是最有效的低温迷你分裂，额定到-13华氏度，它们在-5华氏度时输出超过12,000 BTU ....在过去两周的温和天气(夜间在华氏30度左右)中，当我在遥控器上选择华氏70度时，该设备一直保持在华氏68度。昨晚温度刚降至华氏10度，房间里的温度(由连接在我的油锅炉上的壁式恒温器测量的，它离壁式装置只有12英尺)降至华氏63度。然后我用遥控器把温度调到华氏72度，但五个小时后，墙上的恒温器显示只有华氏65度。我可以把机器调到76-78华氏度(我经常在主楼的机器上这样做)，把房间温度调得更快，但我对缓慢升高没有问题。然而，对于习惯了即时加热和恒温器精确控制的人来说，这可能会引起抱怨。
我知道富士通(Fujitsu)的壁式恒温器会更好，但不幸的是，这些设备的无线壁式恒温器现在在本已昂贵的系统上又增加了数百美元，所以我坚持使用它。
尼克:谢谢你的夸奖!
是的，控制是迷你分裂的一个问题。在我的情况下，我有两个管道空气处理器，而不是无管道设备，以及壁挂式恒温器。
艾莉森，那些是Møller的椅子吗?真漂亮!
我听说照片里有一个数据记录器，这可能也很酷。：-）
克里斯:是的。好眼力!它们和后面那张丹麦桌子都是60年代初的东西，是我岳母和继父的。我们爱他们!
今天(周六)早上7点，缅因州的“好房子”气温为69华氏度。室外温度是零下17度。风还在呼啸。尽管天气很冷，两个小裂口(唯一的热源)仍在发出热量。
在温度低于设计温度99%的情况下，拥有坚固的建筑围护结构显然是保持温暖的关键。
如果你不介意我问的话，你的房子是:a)平方英尺和b)风机门的编号是多少?只是试着想象一下，只有在今天、昨天，或者——尤其是——昨晚这样的日子里，我们需要多严密才能安全地用小隔板加热。谢谢
鼓风机门:
.59 ach50。
房子面积约为1650平方英尺(约合1650平方英尺)，有空调。
我们99%的设计温度是0°F。
显然，一所房子能否经受住极端寒冷，取决于它的隔热和气密性，以及供暖设备的输出。幸运的是，在这么冷的天气里，天气通常是晴朗的，所以我们白天会获得很多太阳能。昨天这里的气温是75度，尽管气温在零度以下，但根本没有暖气。
嗨，斯蒂芬，你能详细介绍一下你的系统吗?品牌吗?模型?有管还是无管?备用热吗?
这些类型的证明对那些处于冷气候热泵决策风口的人非常有帮助。
提前感谢!
吉姆:我们有两个富士通的冷气候小空调，标称12000英热单位和15000英热单位。自2015年安装以来，型号名称发生了变化。我想他们是RLS3h。
没有备用热源。缅因州中部，在奥古斯塔和海岸之间。
非常感谢!我也在计划富士通的冷气候设备。很高兴听到他们工作得很好!
对于那些对更多信息感兴趣的人，Stephen在GBA上写了他的构建://m.etiketa4.com/article/pretty-good-not-so-big-maine-house
斯蒂芬，令人印象深刻的是，你的热泵在这个温度下仍然产生热量，也证明了高性能，相当好的信封的价值!如你所知，按照缅因州的标准，我们实际上是邻居，我听说过其他人的建筑外壳很差，甚至有超大的小分隔，他们跟不上。
你知道他们经营的是三菱还是富士通吗?
可能是你说的信封，但我开始怀疑富士通是否有超越规格的魔力。
Michael-考虑到大多数小隔间的输出有限，最大大约15-17000英热单位，除非你有很多这样的小隔间，否则像我们以前那样的大房子很难在我们刚刚经历的寒冷温度下加热。
我们的女儿住在费城一间通风良好的老石头房子里，几乎没有隔热材料。我给她建了一个新厨房，她在厨房里装了一个小隔板。它可以很好地加热厨房/用餐区，但如果温度接近零，她需要额外的热量，所以油炉仍然可用。我认为这对那些没有得到全面修复的现有房屋来说是很有意义的。
我家有一个80年代的复古信封。我有三台一吨重的富士通，两台旧的12k低温型号(RLS3)和一台全新的AOUG12LZAH1…这些装置的额定功率为16kbtu，温度约为5F。它们都在释放大量热量-3华氏度左右。然而，更大的问题是如何将热空气输送到你需要的地方。我需要注意几件事:首先，正如我上面提到的，我在遥控器上选择的温度必须高于房间的温度(74-76华氏度才能达到70华氏度的室温)，并且需要高风扇转速。其次，使用迷你隔板比使用踢脚板需要更长的时间来提高房间的温度。最后，当气温真的下降的时候，我妻子仍然喜欢在卧室和浴室里使用踢脚板，因为这样确实感觉没有那么分层，而且主房间里的富士通无法按照她的喜好让足够的热空气从走廊进入卧室。
请允许我建议一个替代热泵-远红外线辐射湾和/或天花板加热器。
我们最近在4A区的北部边缘购买了一个60年代的1600平方英尺的全电砖牧场，并对其进行了彻底的能源改造。房子里有一个11千瓦的太阳能电池阵列，已经用了10年了。
我们做了一个鼓风机门测试，密封了空气泄漏，将屋顶绝缘到R60+(墙壁没有新的绝缘材料)，安装了新的“凉爽屋顶”瓦，更换了窗户(旧的窗户被打碎了)，升级到热泵热水器，并使用Enphase Legacy升级计划修复了太阳能电池板。
房子里有原来的踢脚板加热器和一个新的空调机组，有良好的绝缘管道。很明显，踢脚板必须换掉，但换什么呢?更换新的空调机组似乎很愚蠢，在与暖通空调专业人士、供应商、制造商等进行了大量阅读和讨论后，我们决定使用Comfort Cove和DucoTerra的远红外机组(我们与这两家公司都没有关联)。
红外加热器的前端成本较低，使用踢脚板的电路、断路器和恒温器(升级为数字)即可轻松安装。它们没有活动部件，因此不需要维护，也不需要更换。它们的效率不会随着时间的推移而降低，无论外部温度是50华氏度还是-5华氏度，它们的性能都是一样的。没有什么可破坏的，所以不用担心在假期里泵坏了，因为家里满是客人，所有的暖通空调技术人员都在度假。它们产生一种极好的无通风的热量(就像在寒冷的日子里坐在温暖的阳光下)。静音，按房间划分(所以不需要加热未使用的房间)，不使用破坏气候的冷却剂。有关红外装置的文献(不可否认，其中一些来自制造商)表明，它们的效率介于中央热泵和小型热泵之间。我们还考虑了省去年度维护和每15年左右更换一次热泵所节省的费用。
在所有升级完成后的第一年，我们的发电量增加了40%，耗电量减少了50%。我们现在有一个60年的老房子，‘足够好’，它产生的能源比我们消耗的略多，而这一切的成本大约是一辆中型SUV的价格。”
大型蜥蜴,
我很高兴你的翻新为你带来了这么好的结果，但不幸的是，cove加热器的效率与踢脚板或任何其他电阻加热器完全相同-它的COP为1，而热泵的COP约为2到3。有传闻说，使用红外线加热器，你可以让你的房子稍微冷一点，并体验到同样程度的舒适，这是在节省能源方面的优势。
这是一篇很棒的文章，我真的很欣赏其中的数据。我们在西北太平洋有一个维多利亚式的房子，漏水，很少隔热，一些新窗户，一些原始的，大约2100平方英尺的两层楼加上一个新的1000平方英尺的加热地下室。楼上有风扇盘管，地下室有辐射。我使用loadcalc.net免费软件和一些仔细的输入，在改造前达到49K BTU/hr热负荷，在隔热墙和使所有窗户达到标准后达到~ 34k BTU/hr。我购买并安装了一个SpacePak 5吨逆变空气水热泵，公布的性能是在19华氏度时35K BTU/小时，在36华氏度时50K BTU/小时，在45华氏度时53K BTU/小时，回水温度都是122华氏度。我的缓冲水箱有6kw的辅助加热器(~ 20k BTU/hr)。接近冰点时，如果所有区域都需要加热，它们就会启动。在冰点以上就没有了。目前，当气温接近冰点时，风扇盘管将风扇开到最大，努力将房子加热到华氏68度。即使地下室不需要暖气。地下室还没有完全隔热，我希望当整个房子完工时，所有的东西都是合适的大小。 Heat pump appears to be performing as published based on delta T and flow through it. This article gives me hope.
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