你的旧炉子或锅炉正在喘气,是时候扣动扳机,使用更新、更可靠、更高效的东西了。如何快速确定新设备的尺寸?
如果你把计算尺寸留给暖通空调承包商,大多数人会用具有类似输出额定值的设备替换旧炉。这可以保证你不会感冒,但至少20次中有19次是错误的。
熔炉通常都是超大的
美国大部分安装的供暖设备都是超大的。事实上,大多数设备的热输出是热负荷的2到4倍。
有充分的理由将设备的尺寸放大一点,但不是2到4倍的负载。尺寸过大会导致舒适度和效率降低。大多数人都希望有足够的能力来应对略低的温度,“以防”有寒流或创纪录的低温,或者他们需要把房子保持在华氏78度,以照顾体弱多病的年迈父母。
由于平均安装的设备是超大的3倍,这意味着你有保障。但是这种设备的过度使用会带来什么后果呢?
99%的室外设计温度是多少?
对于一个特定的地点,“99%室外设计温度”是指平均一年有99%的时间被超过的温度。换句话说,一年中只有1%的时间低于99%的室外设计温度。
加热设备的大小可以满足建筑在99%室外设计温度或99.6%室外设计温度下的热负荷。美国的建筑法规规定,每个房间都能自动加热到最低68华氏度,在该位置的99%温度箱,使99%的方法比99.6%的方法更相关。因此,了解你所在位置的“99%室外设计温度”是很有用的。
比需要的大三倍?这是什么意思?
建筑物的热负荷与室内和室外温度的差(也称为δ - t)呈(近似)线性增长。根据建筑规范,当供暖设备足以覆盖68华氏度和室外设计温度之间的差异时,即为正确的大小。
例如,考虑华盛顿特区(气候区4)的一栋房子,那里的室外设计温度是20华氏度。如果你的熔炉是原来的3倍,你可以在一个比你实际的48华氏度大三倍的地方给房子供暖,换句话说,在一个华氏度为144华氏度的地方。有了这么大的容量,供暖系统不会失去地面,直到室外温度降到零下76华氏度(零下76华氏度)以下——这是华盛顿特区自上个冰河世纪以来从未见过的室外温度!
这当然是荒谬的,但是熔炉的尺寸超过3倍是正常的而不是例外。
稍微夸张一点是可以的
AFUE测试协议(用于确定炉效率)假定了1.7倍的超量系数,这仍然为更冷的天气提供了很大的余地——超过了大多数地区的绝对低温记录。当一个熔炉的尺寸超过1.7倍时,还不至于过大到影响效率的程度,但这么大的尺寸对于多级熔炉来说实在是太大了。典型的两级冷凝煤气炉的压下比为少比2:1。对于大多数这样的熔炉,低火输出仍然是高火输出的60%或更多。
当一个低火等级为60%的熔炉被放大1.7倍时,你可以在低火的情况下满足建筑99%的供暖需求。你不妨给炉子装上硬线,这样它就不会升到高火模式了。
为了舒适和效率,ASHRAE建议加热设备的尺寸是设计热负荷的1.4倍。
在1.4倍的超大尺寸下,在(1.4 x 48华氏度)= 67华氏度的温差下,上述例子中的房子将完全覆盖其供暖负荷。delta-T为67 F°,当室外温度下降到(68°F - 67 F°)= 1°F时,加热系统是足够的,这比99%的外部设计温度低19 F°。但在供暖设备15到25年的使用周期中,这种室外温度可能会出现几次(但不是每年都出现)。这种情况只会持续很短的一段时间——短到房子的热质量使它不会失去太多土地。所以通常不存在舒适问题。
计算建筑物热负荷的方法
这是设备尺寸调整的目标。但是为了达到这个目标,提出一个合理准确的设计热负荷数字是很重要的。
你可以测量窗户和墙壁,估计不同建筑组件的u系数,并运行一个我= B = R负荷计算整栋房子的钱,或者你甚至可以手动J计算.但这些方法需要时间,而且在估算老房子组件的u因子时很容易出错。人的本性就是在怀疑的时候走得太离谱,这也是一种错误。
幸运的是,如果你有燃料购买历史记录,你就不用猜了。
你可以在15分钟内计算出建筑物的热负荷
你们家里已经有仪器了测量热负荷:即现有供热设备。用于测量目的的方法是:
- 拿一张冬季中下旬的燃料账单,注意账单中包含的确切日期——加油日期或抄表日期。
- 请在您的炉或锅炉上寻找包含输入BTU/h额定值和输出BTU/h额定值的规格标签。
- 从附近气象站的网站上下载65°F或60°F温度日电子表格,涵盖了这些日期DegreeDays.net.
- 从网站上查找您所在位置的99%外部设计温度(有时称为“加热99%干球温度”)——例如,从一个名为住宅室外设计条件荷载计算手册J.
现在,您有足够的信息,可以合理准确地估计建筑物的热负荷,而无需考虑房屋的建筑细节。
例如,假设华盛顿特区的一栋房子(室外设计温度为20华氏度)在1月6日至2月8日期间使用了182热的天然气。
如果燃气炉铭牌显示输入额定值为110,000 BTU/h,输出额定值为88,000 BTU/h,您可以使用这些数字来确定炉的热效率——在本例中为80%。
用输入的燃料量乘以设备的效率,就可以确定有多少热量被输送到建筑物。
燃料能量含量
天然气:1000 BTU/cu。燃油:138,700至140,000 BTU/加仑煤油:120,000至135,000 BTU/加仑
要计算输送到管道(或进入加热管道,如果我们谈论的是锅炉)的净热量,用你的燃料单上显示的温度数,并乘以设备效率:
182温标x(88000 / 111000) = 145.6温标
然后将温度值乘以10万(每温度值的BTU数),将温度值转换为BTU:
145.6温热(x 100,000 BTU/therm) = 1456万BTU (MMBTU)。
接下来,从DegreeDays.net网站下载并汇总最近的气象站(在本例中,是从KDCA站:弗吉尼亚州华盛顿国家机场)的日平均65°F加热度日(HDD),从1月6日到2月7日。(只包括其中一个抄表日期,而不是两个。)在这个例子中,总和为937.7 HDD-65°F。(见下图#2)
接下来,下载并计算60°F基准面的数据。结果是772.9 HDD-60°F。(见下图#3)
14.56 MMBTU / 937.7 HDD为15,527 BTU /度日。一天24小时,在65华氏度的平衡点上,平均每度小时有647英热单位。
14.56 MMBTU / 772.9 HDD是每度-日18838 BTU,一天24小时,在60°F的平衡点上,平均每度-时785 BTU。
如果平衡点为65°F,设计温度为20°F,其差值为45 F°°,则隐含热负荷为45 F°x 647 BTU/F-hr = ~ 29115 BTU/hr。
在60°F的平衡点上,只有40 F°的加热度,隐含的负载是45 F°x 785 BTU/F-hr = ~ 31400 BTU/hr。
根据65°F的加热度日计算和基于60°F的加热度日计算之间的范围约为8%。哪一个最接近现实?
视情况而定。大多数2×4框架房屋的平衡点接近65华氏度,大多数2×6框架房屋的平衡点接近60华氏度。但除非是超绝缘的房子,否则平衡点很可能在这个范围内。
比较65°F HDD计算与60°F HDD计算
此时,您可能会想,“为什么一个有2×4墙的房子的计算热负荷(29,155 BTU/h)会低于一个有2×6墙的房子的计算热负荷(31,400 BTU/h)?”
简短的回答是,“这两种计算都假设在研究期间,你在室外平均温度上使用了相同数量的燃料,这就产生了有2×6墙的房子每度时更高的BTU常数。”
换句话说,如果隔热性能更好的房子在相同的天气条件下使用了相同数量的燃料,那么当外面非常冷的时候,它的负荷就会更高。如果建造两个相同的房子,一个用2×4墙,另一个用2×6墙,2×6房子应该被使用少燃料在室外平均温度的期间内,不相同的燃料量。但是如果不同的2×4和2×6房屋使用相同的燃料量,2×6房屋每度的增量热量需求将更大。然后,当您使用更大的每度负荷常数来预测外部设计温度下的负荷时,计算结果会得到更大的数字。
恒温器的设置呢?
如果平均室内温度基本上保持在68华氏度以下,你可以通过降低度日基数来解释这一事实。
例如,如果你通常保持恒温器在62华氏度而不是68华氏度,从温度基数减去6华氏度得到BTU/度-小时常数,但当你运行最终数字时,在总加热度上加上6华氏度,以确保它符合设备尺寸时的规范。
错误的因素
从平衡点的温差计算出的热负荷并不是这个计算方法所暗示的完美线性BTU/度-小时常数。有一个与内部热源相关的偏移,如电插头负载和温热体。但是,当使用冬季数据时,这里所示的假定平衡点方法的线性近似与其他方法(例如I=B=R线性模型(基于室内温度)或更细微的Manual-J计算)之间的斜率差所产生的误差不会引起很大的误差。
如果同样的加热燃料也被用于家庭热水,这种计算方法夸大了隐含的负荷数字,因为其中一些燃料被热水器使用了,并被送进了下水道。但部分空间供暖来自太阳能收益,这将减少隐含的负荷数字。这些错误往往会或多或少地相互抵消。
如果你在伯利兹的海滩上呆了10天,家里的恒温器设置为50华氏度,使用不同的计费周期。
如果一个辅助加热设备是经常使用的(例如,一个木炉或一个无管道的小裂缝),这种计算方法将太远离现实,没有用处。如果是这种情况,请回到I=B=R或Manual-J。
在某些情况下,你的加热设备可能是旧的,破旧的,并没有发挥非常接近它原来的名牌效率。这将使计算数字偏离实际,但要产生有意义的差异,它必须离实际很远。如果是这样的话,用较低的效率来计算。即使是一个有100年历史的蒸汽锅炉,通常仍然提供至少55%的效率,通常是65-70%。
设备尺寸
除非有一个明显的大误差因素严重地扭曲了结果,否则继续:
对于设备的尺寸,使用ASHRAE 1.4x尺寸系数:
1.4 x 29115 BTU/hr = 40761 BTU/hr(假设平衡点为65°F)
1.4 x 31,400 BTU/hr = 43,960 BTU/hr(假设平衡点为60°F)
如果实际情况恰好是60°F的平衡点——31400 BTU/h隐含负载数——那么在较低的65°F隐含负载29115 BTU/h上使用1.4倍乘数,产生约40761 BTU/h,在这种情况下,您甚至可以覆盖较高的隐含负载,并有充足的余地。由于旧设备可能没有新设备时那么高效,额定为40000 BTU/h的设备应该足够好了。
但如果你感到紧张,并将其调整为50,000 BTU/h的输出,对于较低的29,115 BTU/h的估计,它仍然只有约1.7倍的过度,这意味着它将达到其AFUE效率值(即使它比理想值要大)。从实用的角度来看,任何输出在40,000-50,000 BTU/h之间的加热器具都是可以的。
当外面很冷时,当设备实际运行并提供稳定的热量时,舒适感最高,而不是运行一段时间后超过恒温器的温度,循环之间有很长的冷却期。如果新设备是多级或调制的,最好是最低舞台输出良好下29000 BTU/h的负载,使射程有意义。
对于锅炉,只使用DOE的设备输出额定值;忽略净I=B=R数。燃料使用计算包括分配和空转损失-它们不能被分离出来。(在处理调节冷凝锅炉时,还有其他因素会起作用,但那是另一个话题了。)如果更换的设备是热泵,请参考扩展温度范围表,以确定其在99%设计温度下的输出。
无论设备类型是什么,在与暖通空调承包商交谈之前,手上要有负荷编号和最小/最大输出编号。
预计会受到承包商的抵制
暖通空调承包商已经习惯于安装超大尺寸的设备,甚至可能认为这些设备是真的需要这么大。但你不必跟着他们进入兔子洞。
对你的燃料使用数字有信心。这种计算方法优于估计值;这是一个测量。
如果你反对,一些承包商会拒绝投标这么小的设备。(好了!)其他人会希望你签署一份弃权书。(好吧——但真的吗?!)
还有一些人会理解,口红在镜子上的燃料消耗计算非常接近现实,如果你指示他们,他们就会照做。
从承包商那里听到的典型论据是经验法则,比如:“每平方英尺的居住空间至少需要25 BTU/h。你的房子是2400平方英尺,所以是6万。我们把温度调到75000吧,以防外面变冷。”
这无疑会使大多数房屋超出两倍。或者:“它至少需要90000 BTU/h,否则一夜之间的挫折将永远无法恢复。”
这几乎从来都不是真的。
一个承包商最近的反馈是,对于一个设计热负荷低于30000 BTU/h的房子,坚持使用100000 BTU/h的冷凝锅炉(根据燃料使用计算,后来经Manual-J验证),“它至少需要100000 BTU/h,否则在断电几天后,要让房子恢复温度将需要很长时间。”
停电了天?多久那每年冬天(或十年)发生?
每天,承包商都会想出新的创意理由来进行过度扩建。但是有了负载计算,您不必接受这些论点。
Dana Dorsett对能源政策、建筑科学和家庭效率有着毕生的兴趣。他目前是马萨诸塞州的一名电气工程师。
29日评论
保持简单
如果你有一个已知效率的熔炉,你也可以这样做。在晴朗多云的天气,你可以计算每小时的炉运行时间,用这个分数乘以每小时Btu的使用量。用它除以T表示每度f的每小时Btu热损失,有了这个信息,你就可以得到设计温度热损失。如果你在夜间进行深度温度测试,你会发现熔炉的尺寸超过2倍刚刚好。
效率损失
对于一个规模过大的系统,典型的效率损失是什么?这种损失与系统规模过大的严重程度有什么关系?
回复Daniel Beideck
丹尼尔,
在很大程度上,认为超大的设备会带来巨大的效率冲击的想法是一个神话。
我在一篇文章中提到了这个问题,用手动J和手动D节约能源.在那篇文章中,我写道:
“人们强烈反对暖通空调设备的常规大型化。最好的理由很简单:超大尺寸的设备通常比适当尺寸的设备更贵。
“超大的设备周期短。例如,一个超大的火炉能使家庭迅速升温,然后关闭。几分钟后,它再次启动,但很快就关闭了。许多房主发现短循环炉的拉锯声很烦人. ...
“然而,越来越多的证据表明,能源专家夸大了设备规模过大的负面影响。研究已经证实,超大的熔炉并不比适当大小的熔炉消耗更多的能源。此外,更新的调制或双速炉在部分负荷条件下有效运行,解决了任何可能的问题,从熔炉的尺寸过大。
“尽管有充分的理由相信超大的空调在除湿方面不如适当尺寸的设备有效,至少一项实地研究用一个新的合适尺寸的空调替换现有的超大空调后,无法衡量任何性能改善或节能。”
* * * * *
有关这些问题的更多讨论,请参阅那篇文章下面的评论部分。
@丹尼尔
正如Martin所说,尺寸过大会导致快速循环,导致组件磨损更快,点火器、马达、传感器在运行时间更长、关闭/重启频率更低时寿命更长。
总结
我正试图消化这篇文章和其他几篇文章,比如马丁在第3条中引用的那篇文章,以及艾莉森·贝尔斯博客上的一些帖子,以确定哪些事实是广泛一致的,哪些事实是有争议的。其他人是否同意下列摘要:
对于煤气炉,不像空调和热泵,当设备在部分容量下运行时,效率变化不大。似乎有一个广泛的共识,那就是过度使用1.5是好的,而过度使用2.0则是不好的。(对于调制范围较宽的设备,这些值会移动得更高。)分歧似乎在于情况有多糟糕。有些人似乎认为,这是一种规模过大的流行病,我们需要与之斗争。另一些人似乎觉得,这在优先事项清单上远远排在后面。
超大尺寸的优点,只要适度的超大尺寸就能完全获得,它们是:
I)应对特别恶劣的天气
Ii)更快地从恒温器故障中恢复过来
Iii)对于两级或调制式热泵和空调机,由于在部分容量下更频繁地运行,因而提高了效率
超大尺寸的缺点是:
1)设备成本
Ii)需要更大的管道或在更高的静压下运行
Iii)由于短时间的热或冷空气爆发或由于最短的运行时间,温度波动较大
Iv)对于空调机,去除湿气的能力降低
V)由于频繁的循环,设备寿命降低
分歧似乎在于这些问题的严重性。所有人似乎都同意,两级或调制设备可以缓解这些问题(成本除外),尽管许多人认为它们并不能解决这些问题。
恒温器设置
防止加热设备周期短的一种方法是降低恒温器每小时的循环次数。对于我们的2级,95%的熔炉,我希望每小时循环3次。一旦房子的温度在早上上升,炉子将运行在低火和直流风扇电机的低速,非常安静。
估算冷负荷的类似方法?
丹娜,
很好的文章。我刚刚用这个方法确认了我的供应商12年前推荐的方法确实产生了2.5倍的超大锅炉。我正在为这所房子设计一些小型分离器,主要用于冷却,但也用于锅炉故障时的备用热量,我想知道你们是否有类似的方法?我们现在使用窗口单元冷却,这是相对较新的,有10-11的eer。
@里德
我不喜欢两个阶段的是愚蠢的逻辑,我的熔炉自己决定什么时候进入高温,不知为何它总是决定进入第二阶段,然后恒温器在不到30秒(有时不到5秒)后关闭。我认为这是导致组件磨损更快的原因。我不能做任何调整,恒温器没有一个火设置次数一个小时的选项,炉没有高火调整除了开或关(我可以完全禁用高火)。我的房屋负荷是45k,熔炉是40k(我确实低估了它的尺寸,但我计划进一步的绝缘/空气密封,使负荷在未来达到30k),阶段是25/39k。
这是一个新的恒温器,带火炉,可编程(这比它更麻烦,因为我的时间表是不同的),但没有选择低/高的火。当我有能力更换时,也许会有更多功能的更换恒温器。
@ Alan B
在这个论坛上,还有其他人比我更了解暖通空调设备。我的知识是基于我在这里读到的,并通过我正在考虑为我的房子的设备的手册。
有单级恒温器和二级恒温器。当你使用带有单级恒温器的两级炉时,炉的唯一信息是恒温器是否需要热量。它假设如果当前的热调用已经持续超过阈值时间,那么它需要进入高热度。你的手册上会说,这个阈值可以调整。熔炉不知道热呼叫还会持续多久。两级恒温器有更多的可用信息——当前测量的温度。因此,使用更智能的逻辑至少是可行的。你可以在网上阅读许多恒温器的手册,找出它们使用的逻辑。
我们将使用一个分区系统,该系统具有逻辑,可以在几个恒温器和熔炉之间进行干预。在那里可以使用各种算法。根据需要加热的区域数量,我预计我们将使用第二阶段。对于每个备选算法,都有一些情况下它会做一些次优的事情。
链接到Allison Bailes的文章
这里是Dana提到的Allison Bailes的一篇文章的链接——在这篇文章中Allison解释了在大热天如何计算空调的循环时间,以确定空调的大小是否合适:如何判断你的空调是否过大.
扩界成本
击中效率随装备类型而变化,但分区系统比单一区域系统更明显。热风炉的效率损失很小,即使是5倍的超大尺寸,但有一个非常现实的舒适劣势。相当平坦的效率响应部分是由于热风系统的热质量非常低,但仍然有更高的分配损失,由于更大的管道表面积,和略多的功率使用(这没有显示在燃料使用分析),由于需要更高的空气处理器功率。
大多数2级热风系统使用一个哑铃计时器来决定何时进入第二级。我办公室的一个人住在一个有相同的2级~ 80000 BTU/hr燃气热风炉的联排住宅开发中,但即使是最大的机组的设计温度热负荷也低于40000 BTU/hr。随着空气密封和新窗户的改进,他现在约15,000 BTU/小时。当需要加热的时间超过~10分钟时,这些炉就会进入高火状态,所以当使用深度夜间挫折时,它们总是在高火状态下完成。对热风和低效率感到恼火的他深入研究了服务操作,并像里德一样想出了如何硬连接控制,使其永远不会上升到高火力,但这不是供应商批准的黑客,因此设备保修无效。
由于锅炉夹套和分配系统的备用损失,中高质量锅炉的循环系统经历了非常显著的效率损失。如果多分区,这些损失会被放大,因为锅炉的损失无论服务于一个小分区还是整个房子都是一样的。看看不同锅炉系统类型的回归曲线,这是布鲁克黑文国家实验室大约十年前完成的锅炉测试:
https://www.bnl.gov/isd/documents/41399.pdf
如果锅炉的尺寸是3倍,即使在99%的设计条件下,效率也将在曲线上的33%标记,而平均季节负荷将低于15%的tick。通过热净化控制,曲线的肩部向左移动,这有助于(很多,只有3倍的超大)。一些中等质量的锅炉有更智能的热净化控制,大多数没有。如果每个ASHRAE 1.4倍的超大,它在99%的外部设计温度下运行在最大输出水平的70%左右,平均负载在33%左右,这并不可怕,也没有超过效率悬崖。表3第9页列出了3x和2x超大尺寸时的表格结果。
人们很容易天真地认为,调节冷凝锅炉将解决这个问题,但过大的调节锅炉提出了一组更复杂的问题,我打算在一个单独的博客文章中跟进。由于尺寸过大的因素,安装了许多既不调节也不冷凝的调节冷凝锅炉,而且令人惊讶的是,很少有适合负载的最佳尺寸,特别是在多分区系统上。
没有类似的简单方法来计算空调的超量,但如果你在降温高峰期在家,你可以计算工作循环的时间,得出合理的估计。与供热负荷峰值不同的是,降温峰值时间与室外温度峰值没有很好的相关性,而与太阳能吸收峰值的相关性更大。有很多朝西窗户的房子通常会在室外温度达到峰值的几小时后出现冷负荷峰值。我相信Allison Bailes III在一到两年前写过一篇博文,详细描述了他是如何测量AC的负载循环,从而得出了超尺寸系数的。
里德的总结
我想在里德的总结中再加上一个缺点:
*噪音操作,更明显的噪音,因为循环。
如果我们继续跟踪的话,Dana还添加了两项:
*更高的风管热损失,由于更大的风管表面积
*问题有点不同,惩罚更高的水循环。
丹娜,谢谢你写这封信。把它写在人们可以参考的地方是很好的。
Alan B
艾伦,
有些2级炉上有一个开关,用来控制炉从低火转到高火。我们的莱诺克斯炉从工厂设定为10分钟,我把它改成了15分钟。它是主电路板上一个叫做(第二级延时)的黄色小dip开关。有可调温控器的温差设置,使熔炉运行时间更长,更少的频率,甚至最基本的霍尼韦尔数字温控器有(周期每小时设置)。
大小更换空调
虽然本文只讨论更换加热设备,但值得一提的是,更换联合加热和冷却设备需要不同的方法。
降低舒适度的措施不适用。
供暖系统在积极运行时是最舒适的。限制每小时循环次数或扩大温差波动可能提高使用效率,但降低舒适度。在一天结束的时候,增加温度波动的措施是与你对供暖系统的追求相反的。当系统的尺寸合适时,占空比越长,温度越低,你可以保持温差带合理狭窄,这增加。
如果一个熔炉小于1.4倍的超大的99%的外部设计温度,运行时间总是相当长,你不需要限制循环每小时或混乱的第二阶段延迟或以其他方式打开温差。尽管如此,在2级设备的编程上有更多的灵活性将是有用的。
该方法只定义了加热负荷,正确(@ Leon Meyers)
但是,了解热负荷至少是一个开始,在考虑组合解决方案时,这将是一个重要的部分。
热泵解决方案并不总是在加热和冷却的合理范围内,通常是其中一个或另一个的尺寸过大(通常是两者都过大),也没有许多预先包装的气体+冷却盘管解决方案。
优秀的文章
我真希望五年前在安装新暖气和空调之前读过你的文章。我联系了大约5个承包商,他们中没有人愿意做《Manual J》或其他任何工作。我试着用一个在线程序做一种Manual J。当我和承包商交谈时,如果我使用了你的计算,看看他们与我的手工J计算是否一致,我会感到更有信心。
学位日数据的其他来源?
丹娜,你知道有什么免费的数据库可以访问度日数据(或者,我想,每小时的历史温度数据可以从中计算出度日)吗?我想写一个应用程序来做你描述的计算。学位日的网页界面当然是免费的,但他们的API访问需要大量的订阅费用。
对不起,我不知道有什么免费赠品。
我不确定是否有国家气象局的气象站数据或其他会比degreedays.net / wunderground.com更便宜,或有相同的非常本地的覆盖。
我还没有尝试过degreedays.net的线性回归工具(目前处于beta测试中)来确定最适合的温度基数,但如果你打算编写一个应用程序,它将有助于获得更高的负载估计精度,而不是简单地将其固定在假定的60℉和65℉的基础温度之间。(并不是说在大多数情况下都需要更高的精度。)
http://www.degreedays.net/regression-analysis
简单的
终于有时间读全文了。多么简单而优雅的方法。另一个好博客,丹娜。
有用的分析
我在我女朋友大约在1979年的1400平方英尺的农场里,用一个油炉(用于热水和空间加热)尝试了Dana的加热系统尺寸方法。我用了6次石油运输(因为她拥有这个地方)来计算5次石油使用分析。
•我查阅了#2取暖油每加仑的BTU(138,000),因为Dana的计算使用的是天然气(100,000 BTU /therm)。
•我女朋友家的供暖(和热水供暖)锅炉的尺寸大了3.6倍,达娜指出这是典型的超大尺寸。
•5个结果中的4个是基于大约R-20天花板隔热材料、2x4墙壁、地板下的R-11木棒和带防风窗的单窗格窗户的住宅。第五项分析是在天花板隔热提高到R-50左右后,加上天花板和门的空气密封。节能改进使空间供暖成本降低了约30%。这比我预期的要多。
•一项分析涵盖了秋季/夏季/春季,可以用来估算热水供暖。热水似乎占了石油使用量的五分之一,这似乎是合理的。
•在不考虑热水加热和太阳能增益变量的情况下,其他三个冬季时期每个加热度日的btu在正负12%的范围内。
现在我们可以提前做一些功课,以便在老旧的恐龙锅炉突然故障时做好准备。我们可以替代一个30000 BTU/hr的锅炉,而不是复制11万BTU/hr的输出。我更喜欢把热水加热系统分开,原因有很多。
感谢Dana的这篇有用的文章!
我很高兴这对你有用!
替代燃料的能量含量在文章中间的侧栏里,如果你没看到的话。
困难的部分是找到一个30,000 BTU/hr输出的油锅炉。在美国,燃油燃烧器上最小的喷流通常是0.5加仑/小时(约68-70,000 BTU/小时),这些喷流经常堵塞美国可用的燃料。对于你的空间加热负荷来说,这还是超过了2倍。要想有效地使用那个膨胀系数的锅炉,就需要使用热净化控制。有时,如果不是单独运行热水,而是使用一个间接热水加热器来利用它的热质量,它的工作效率会更高。像System 2000 EK1 Frontier这样的锅炉,喷射速度可以低至0.68加仑/小时,控制装置使用间接热水加热器作为热转储,在燃烧结束时从锅炉中清除热量,这是非常有效的:
http://energykinetics.com/wp-content/uploads/2015/10/specification-EK1-EK2-OilHeat.pdf
最小的伯纳姆MPO-IQ 84也有智能的热净化控制,可以喷射0.60加仑每小时。它还具有内部自我保护功能,可以防止低回水温度I(低至110华氏度,IIRC),这可能是当油锅炉小型化时的一个问题。
https://file.ac/RPLC0KQp6es/MPO-IQ%20Product%20Data%20Sheet.pdf
在油锅炉小型化时,通过测量辐射量来估计回水温度是非常重要的。当入水温度(EWT)低于140华氏度时,许多油锅炉将被热交换器上的酸性排气冷凝破坏,甚至在140华氏度时,也可能有大量的烟道冷凝需要管理,比老的80-83%效率的油锅炉要多得多。
如果现有的锅炉还有很长的使用寿命,在3倍大的尺寸下,一个净化改造省煤器,如Intellicon 3250/HW+,可以在燃料使用方面产生可衡量的差异:http://www.intellidynellc.com/index.php/products/heating/hw
当然,了解热负荷也可以让你找到合适的替代方案,比如高效热泵。在美国的大多数地区,约30K的热负荷在2-2.5吨寒冷气候迷你/多分裂的输出范围内。与其他燃油锅炉相比,这是一种高碳还是低碳的解决方案,很大程度上取决于当地电网的碳足迹,以及你对它在未来15-25年的发展预期。
//m.etiketa4.com/blogs/dept/guest-blogs/carbon-footprint-minisplits
风
注意,燃料使用方法假设平均风-大风发生,可以增加相当大的负荷。希望这能被40%的差额覆盖。
虽然循环会对设备造成磨损,但运行小时数也会造成磨损——设备越大,运行小时数越低。
我的煤气炉有点大,可以让我使用恒温器,这样既省钱又更舒服。
就这样做了,惊讶于每月的计算是如此一致(一旦我纠正了非NG消耗)。我的取暖费账单上很方便地标明了每个计费期的取暖度天数。
我的熔炉是一个70kbtu 90%效率的单级。根据假设的平衡点,计算结果为27-29kbtu。有趣的是,流行的斜鳍热损失计算器给了我大约44kbtu的热损失。看起来它的计算器里内置了1.4的超大码。
去年我放了一个柴炉,它的计算数字下降到大约12kbtu。从11月到3月,我一直开着柴炉,从不让它熄灭。
郑重声明,这句话里有个错别字
在60华氏度的平衡点上,只有40华氏度的加热度,隐含的负荷是45华氏度x 785 BTU/F-hr = ~ 31400 BTU/hr。
将“45°”改为“40°”。该产品已经正确的“40F°”。
注意平衡点。有一个数字适用于长期平均燃料使用量的计算,而另一个完全不同的数字适用于“我在凌晨3点给房子供暖需要多少btu/hr”。
对于后者,我的*测量*基准值大约是低于恒温器设置的1F (= ~700 btu/hr)。
使用这个例子中的785 BTU/F-hr,一个60F的底部和70F的内部:在凌晨3点,7850 BTU/ hr将无法从电力使用或人员中获得,并假设这会导致尺寸不足。
还要注意“设计条件”。你偶尔会看到更低的温度,有时会持续很长一段时间。
对于一个全电动热泵系统(以吨为单位而不是btu),你会如何进行这些计算呢?或者这只是简单的使用在线转换器(例如,https://www.unitconverters.net/power/btu-to-ton.htm)作为最后一步?
这个方法不是假设房子是24小时/天的临时持有吗?还是我错过了什么。当我计算时,我得到的负荷是17566 BTU/hr,当每天的量除以24。当我考虑到通常只在早上和晚上供暖时,我除以9,负载为46,843 BTU/hr。我在俄勒冈州波特兰市的房子大约2200平方英尺,所以后者似乎更合理。该炉的尺寸为65,000 BTU/hr。
我还用了谷歌上的计算器:https://www.intelligentheatandpower.com/heat-load-from-fuel-use-calculator/得到的答案是11450 BTUh负荷,也没有输入加热小时/天。我一点也不相信。
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