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在寒冷的日子里，当室外温度下降时，供热泵输送到室内的空气中的热量就会减少。在一个特定的温度下，也就是平衡点，热泵的容量等于房子里的加热负荷。在我最近的一篇文章中三种与热泵相关的热量在美国，我提到了平衡点，但没有解释如何找到平衡点。我们今天就开始吧。
我会保持简单。我们只需要三个数字:房子在室外的供暖负荷99%的设计温度， 17°F时热泵的制热能力，47°F时热泵的制热能力。然后我们对第四个数字做一个假设:当房子的热负荷为零时的温度。我们认为这发生在华氏65度。
现在我们有四个数字，两个是房子的供热负荷两个是热泵的供热能力。我们可以在负荷与室外温度的关系图上画出两个负荷数。然后我们将把两个容量数字放在同一个图上。
接下来，我们简化事情，假设负载和温度之间的关系是线性的，容量和温度之间的线性关系也是一样的。让我们看看这样的图形是什么样的。
一个新泽西州的例子
我们最近为新泽西州的一个客户端进行了负载计算，该示例很好地说明了如何找到平衡点。户外99%的设计温度为17华氏度。房屋主体部分(约1,800平方英尺)的供暖负荷略高于15,000 BTU/小时。在这个练习中，让我们看看一个单级、固定容量的热泵，其标称容量为18000 BTU/hr。
制造商的数据和AHRI目录给出了热泵在17华氏度和47华氏度温度下的容量我之前提到过。在本例中，容量为10,700 BTU/hr和17,800 BTU/hr。
对这些数字进行绘图得到下图。
上面的橙色线是加热负荷。随着室外温度的下降，房子需要越来越多的热量，橙色线上升。蓝线为热泵的制热能力。随着室外温度的下降，热泵的容量也会下降，因为需要在室内提取和泵送的热量减少了。
这两条线相交的地方是平衡点。在这个温度下，热泵只能满足房子所需的热量。在这种情况下，平衡点温度大约是25°F。
设备尺寸对平衡点的影响
如果不是一个18000 BTU/小时的热泵我们放入一个30000 BTU/小时的热泵，平衡点将会不同。通过这样的思考，你应该能够看到更大的容量将导致更低的平衡点。
下图显示了如何找到它。
对于这种设置，热泵可以提供所有所需的热量，低于甚至略低于设计温度。为了找到平衡点，我们必须外推这两条线来找到交点，交点在15°F左右。
我在这里所做的是一个简单的方法来找到平衡点基于为房子计算的热负荷和已安装或正在考虑的热泵的规格。实际的平衡点可能有点不同。
Allison贝尔斯是一位演说家、作家、建筑科学顾问，也是《能源先锋的博客．你可以在推特上关注他@EnergyVanguard．
7评论
整洁。有两点需要澄清:
1)如何达到“99%设计温度下的供暖负荷”?
你如何将这一点应用到一栋有50多年历史的房子上呢?
如果他们在屋顶上加隔热层会怎么样?
2)你如何解释电力和替代燃料的成本。换句话说，什么时候应该停止使用热泵而启动煤气炉?
问候
家伙Lazure
(电子邮件保护)
盖伊，这些问题都很好。首先，热负荷来自于手动J负荷计算。这是我写的一篇关于《手册J》的文章，Martin Holladay也写过:
手动负载计算vs.经验法则
//m.etiketa4.com/articles/dept/building-science/manual-j-load-calculations-vs-rules-thumb
负载计算涉及很多内容，结果的准确性受限于输入的准确性。假设越多，结果就越不确定。
第二个问题是关于另一种平衡点:经济平衡点。目前的文章是关于加热能力和加热负荷的平衡，但经济平衡点考虑了燃料成本，并告诉你在什么温度下从一种燃料切换到另一种燃料是最好的。这将是以后文章的主题。
也许我错过了，但是在图上建立点A(99%设计温度下的热负荷)的简单方法是什么?
数字从何而来?如果是手工计算J值，那么对于普通房主来说，得到这个数字绝非易事。精确的计算需要收集大量的数据点，并输入计算机程序，其中一些数据不过是胡乱猜测。找到能提供准确数字的人并不容易，也不便宜。
在现实世界中，每个房主都应该锁住暖气，如果昨晚的温度低于他们的系统平衡点，他们早上就会知道。重要的是要设置他们的系统，把电热锁在平衡点以上。我发现我的恒温器是通过使用25°左右的电加热来提供最大的舒适。我还没有找到我的平衡点，我知道它在8度以下，但我一年只有很少的时间在8度以下。
我很喜欢这篇文章，唯一的问题是标题中的“简单”这个词。
Walta
沃尔特，我没说找房子的暖气负荷很简单。关于这个计算有很多内容，上面的相关文章部分有几篇关于这个主题的文章。
你关于锁定补充热量的观点很好，特别是对于高于平衡点的温度。既然你已经发现你的实际热泵平衡点是低于8°F，你是否也发现了家庭的热平衡点是什么?这是热量第一次产生的温度。我在上面的文章中假设65华氏度，但这比许多家庭的实际温度要高，尤其是新房子。
确认一下，第二张图就是我们的目标，设计温度以下的平衡点?
我想指出的是，实际的负荷和容量线不会是线性的。使用富士通的5个可用数据点，我得到的曲线在温度范围(-5到17)的中间部分相对平坦，在温度较高(17-47)和温度较低(-15 - -5)时斜率较高。所以只要你的设计温度高于17华氏度，你的近似就是好的。如果你的设计温度是5华氏度，它可能不适合使用17F和47F的数据点，只是推断这条线。在我所绘制的富士通(Fujitsu)模型中，外推得到的值约为12.5kBTU，而在5F的单元的实际规格为15kBTU。
当负荷趋于零时，由于废热占总负荷的比例增加，热负荷将发生斜率变化。但这不在图表的有用范围内，所以它只具有学术意义。
特雷弗，理想情况下你希望热泵平衡点低于设计温度。如果是这种情况，你可以用很少或没有补充热量。问题是，使用传统的热泵，你很可能最终会通过加大冷却端来达到如此低的平衡点。
然而，与冷却相比，迷你分离器可以提供额外的热量，它们的容量是可变的，所以用迷你分离器更容易加热，而没有任何补充热量。事实上，我在明尼阿波利斯有个朋友就是这么做的。是的,明尼苏达州明尼阿波利斯市!
我知道有人会质疑我关于热泵容量和室外温度之间的线性关系的假设。你是绝对正确的。它并不总是线性的。
我对家庭供暖负荷的假设也是不准确的，尤其是对新房。通过关闭辅助暖气，看看在寒冷的夜晚，家里保持其设定值的情况，你就可以知道实际的平衡点是什么。或者你可以监控补充热量，看它在什么温度下启动。
Re:找到A点，它不需要是设计负载。任意两点确定一条直线，我们已经从65华氏度的零荷载假设中得到一条直线。如果你有一个单速熔炉，你可以通过快速实验得到第二个点。这里是:
1.找出你的熔炉的容量。
2.记录它在几个小时内开了多长时间。
3.负载=(容量)*(接通时间)/(总时间)。
这个负荷估计，以及实验期间的室外温度，会给你在负荷与温度曲线上需要的点。该实验还可以在不同的室外温度下重复进行，以生成更多的点数。
为了达到最好的效果，在晚上做实验，因为从太阳、电灯、电器等获得的热量很少。如果你在一个非常冷的晚上做这件事，你实际上是在测量你的设计负载。在实验期间或实验前几个小时不要调整恒温器。
第一步通常可以通过阅读炉上的型号和在制造商的网站上查找来完成。第二步可以通过注意空气何时通过管道，或通过听你的恒温器(通常它们在启动时发出轻微的咔哒声)。
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