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建筑科学

为什么热水需要这么长时间?

原因是管子里的水的体积,解决办法是减小管子的尺寸和长度

在厨房里测量热水的等待时间

很多人抱怨在他们的一个或多个热水装置上需要很长时间才能得到热水。对我来说,这是厨房里的水槽。我量过很多次了,热水要两分半钟才能送到那里。当我在等热水的时候,3加仑的水流走了。当我关掉水龙头后,又有3加仑的热水滞留在厨房和热水器之间的管道里。因此,我把水浪费在前面,把精力浪费在后面,把时间花在等待上,而我宁愿用这些时间去做别的事情。真的有必要这么糟糕吗?

最基本的问题

当你仔细想想,很容易就会发现热水分配受到了一个基本问题的影响。当我在等热水的时候,3加仑的水从厨房的水龙头里流出来,这就告诉了我热水器和厨房水龙头之间的热水管道的容积。为了减少水的浪费,我需要在管道里少放些水。就是这样。这就是问题所在。

然而,实际浪费的水往往比管道里的水要多。这是结构上的浪费。但是,当热水流过太大的管道时,它并不会推动前面的所有东西,直到所有的结构性废物都流出管道,热水到达水龙头。热水与管道中的水混合,有时还会浮在管道中的水上面。这就延长了取热水的时间和浪费的水量。(参见图2轻建筑学报加里·克莱因的文章pdf)为了视觉效果。)

如果你看一些管道公司的网站,他们会给你正确的答案…部分。但他们还添加了其他一些因素,包括沉积物堆积、热水器尺寸过小以及室外温度,这些因素与热水到达的速度无关。它花这么长时间的真正原因是,在热水从水龙头流出之前,必须从管道中冲洗的水量。为了减少管道里的水,你需要更短更小的管道。

听我解释。是的,你可以在不改变热水分配系统的情况下更快地得到热水。我知道这对现有的房子来说是困难和昂贵的。但采取一些局部措施是可能有帮助的。

管长度

问题的第一部分是管道长度过大。这源于房屋的设计和管道系统。最大的原因是热水器和潮湿的房间(即用水的房间)太分散了。例如,当你把热水器放在一个附属的车库,而浴室在房子的另一端,有一大堆管道供热水通过它的方式流向淋浴喷头。解决方案是通过设计一个平面来缩短管道,将所有潮湿的房间聚集在房子的一个部分……或者至少是一种不将它们尽可能分散的设计。

户外电热水器的耻辱
这种户外电热水器不好的原因有很多,包括它的位置增加了热水管道的长度。

管道长度过大的另一个原因是连接热水器和固定装置的配水系统的设计。热水管道从热水器到固定设备的距离很少最短。在我家,从热水器直接连接到厨房水龙头的管道大约有40英尺长。实际的热水管道大约有80英尺长。

管直径

问题的第二部分是管道的直径太大。为什么管道太大?因为我们的管道装置变得更加高效,但是我们设计配送系统的方式却没有跟上装置变化的步伐。管道装置的流量比以前低得多,特别是自从1992年能源政策法案生效以来。莲蓬头例如,从3.5加仑/分钟(gpm)到2.5加仑/分钟,下降了37%或更多。洗碗机和洗衣机的流量减少了一半。当你将流量减半时,热水到达固定装置所需的时间就增加了一倍。

我们现在使用的低流量装置确实节约了水。他们甚至节省热水,但只有当热水到达,你真正使用它。如果没有一个高效的热水分配系统,在你等待热水到达水龙头的时候,你仍然会浪费至少和高流量装置一样多的热水。在过去,我们浪费水的速度更快,因为管子里的水会以更高的流量更快地排出。

在水龙头上安装一个低流量的装置并没有改变管道中的水量,也就是结构性废物。它只是减少了流量,同时在热水到达之前留下等量的水。正如前面提到的,流量的降低可能会导致更多的水浪费。

由于流量小,热水就不会冲过管道,不会一下子把所有东西都推到前面。在较大的管道中,当流速较低时,不会出现这种排量流动或塞式流动。速度足够低以至于发生混合,这增加了获得热水的时间和浪费的水的数量。

因此,关键是要减少管道中的水的数量,同时也要确定管道的直径以获得良好的流动模式。

你会做什么?

大多数提供解决这个问题的在线资源都来自管道公司。小心他们的建议,因为他们中的许多人想卖给你一个无水箱热水器或再循环泵。有些人甚至告诉你安装更高流量的装置。最后一个真的很烦人,因为我们的低流量装置已经有将近30年了。是的,早期的低流量装置并没有那么有效,但工程师们已经解决了这些问题。我的厨房水龙头(如上图所示)在1.2加仑/分的时候非常好用。

这里有一些解决热水输送问题的方法,从最全面的开始。

  1. 减少热水管道的长度和直径。如果你正在设计一所房子,这是简单和便宜的。对于现有的房子,尽你所能。如果你在大翻修期间有机会改变平面图,把潮湿的房间集中起来
  2. 把热水器移到更集中的地方。同样,这在设计阶段很容易做到。
  3. 使用两个或更多的热水器。如果你有一个热水装置远离热水器,考虑一个小的热水器只是使用。
  4. 安装所需的热水再循环系统。持续的循环会增加你的水加热成本。在计时器上安装一个连续再循环系统会有所帮助。最好是采用按需式再循环系统。按下按钮,等几分钟,你的热水就可以从水龙头里流出来了,同时也不会浪费水。美国建筑解决方案中心有一个很好的描述需求热水循环水是如何工作的

明年我改造地下室时,我要更换热水分配系统。我不会改变平面图,所以我将会被限制在我能减少多少管道长度,但我肯定可以削减管道直径显著。现在,我有一个3/4英寸的。铜管一直通到厨房。这是最后一个比赛距离倒数第二个比赛还有20英尺。我应该能把管径切到3/8英寸。最后一节。随着时间的缩短,我应该能够将我的等待时间从2.5分钟减少到30秒或更少。这仍然是太长,尽管,所以我也将安装一个需求再循环系统。

总是试图解决任何问题的真正根源。在热水到达水龙头的时间太长的情况下,主要的问题是管道中的水量。用更短更小的管道来减少体积是最好的方法。如果这仍然不能让你的等待时间足够短,使用需求热水循环系统。

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Allison贝尔斯他是一位演讲家、作家、建筑科学顾问和能源先锋公司的创始人。他有物理学博士学位,还写能源先锋的博客.他还写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。

警告:我在这里给出的是一般性的建议。如果你想减少管道的直径,注意管道规范是一个好主意,更重要的是,物理。如果你不是一个有执照的水管工或建筑专业人员,找一个能帮你做出正确决定的人。

12个评论

  1. 约翰•克拉克||#1

    下水槽按需式电热水器的效率是多少?

    1. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III博士||#2

      约翰:他们使用电阻加热,所以他们的性能系数是1。热泵热水器的效率比这个高3到4倍,但如果配电效率真的很差,不能很容易地固定,在某些应用中安装一个使用点电阻加热器可能是有意义的。

    2. 乔恩·R||#3

      水槽下的加热器几乎是瞬间提供的-所以几乎没有浪费的水。使用$/used-加仑的度量,效率可以超过一个热泵热水器。

      对于小的抽吸,水槽下的加热器做所有的工作。对于非常大的耗水量,主热水器(为水槽下的热水器提供用水)做了大部分的工作。因此,整个系统的效率很难预测。

      考虑到军团菌对任何系统的风险,这些系统不会将陈旧的、以前加热过的水送进下水道。

  2. 汤姆可能||#4

    正如你所提到的,从最后一个夹具到你的ks的3/4线是不需要的,可以/应该减少到1/2。你可以做/尝试的另一件事是移除充气器内的限制洗衣机.....并且/或者确保它不会阻塞在屏幕上。稍微关闭水槽下面的关闭阀是减少水流的一个更好的方法。

  3. 特雷弗朗伯||#5

    低流量的厨房、浴缸和公用水龙头是我最讨厌的。它们没有任何积极作用。当我洗碗的时候,我要在水槽里放一定量的水。低流量水龙头的唯一功能是增加热水的等待时间和一般的灌装。这毫无意义。在极少数实时使用热水的情况下,我完全可以用旋钮把流量调低一些。低流量应该只存在于淋浴水龙头上。甚至浴室的水龙头也不需要它。

    我在设计我的房子时考虑了所有引用的原则。杂物间就在楼下厨房和浴室的旁边,在楼上浴室的下面。最长的是到厨房的水槽,1/2英寸的PEX线,可能25英尺,因为它必须向上到天花板,然后向下到水槽下面。要花20多美元才能弄到热水,时间实在是太长了,因为我实在是无能为力。回想起来,我想我本可以将PEX降至3/8”,但没有人这么建议。

    1. 安德鲁·C||#6

      特雷弗,我明白你的意思,但我一般不同意。我看过无数人在洗碗和刮胡子的时候不停地放水(通常是热的)。有很多人只是不保存任何东西,除非它自动为他们做了。

    2. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III博士||#8

      特雷弗,我同意你关于浴缸和公用水龙头的观点,但不同意厨房水槽的观点。我们几乎从不用它来填满我家的水槽,但我们会用它来洗碗。我发现1.2加仑每分钟就足够了。偶尔当我们把水槽装满的时候,我愿意等待。

      至于你20秒的等待时间,是的,3/8英寸的管道会大大减少这个时间。一个0.5"的管道容纳的水的体积几乎是3/8"管道的两倍。但我希望等待的时间只有20秒。

  4. PBP1||# 7

    好文章,一如既往。我在我的按需燃气加热器旁边加了一个2.5加仑的Stiebel,在厨房水槽(最远的水龙头)下面加了一个2.4千瓦的按需电动水龙头。Stiebel的加热时间为10秒(按需加热燃气的时间),连接厨房水槽的线路是在有条件的空间(室温),因此2.4 kW的电源可以加热室温的水,直到Stiebel的水到达。一旦入口温度超过95F, 2.4kW的开关就会关闭。因此,即使厨房的水槽是满的,在几秒钟内水也感觉不到“冷”。而且,如果我想让它在短时间内快速加热(例如,洗手),我会在0.5 GPM左右打开它,2.4kW的功率会把它带到95F左右。我没有处理,所以按需使用2.4kW的专用处理电路。厨房水槽(1)2.4kW按需供电,(2)2.5加仑Stiebel,(3)永不停止按需供电。不想安装recirc。

  5. Buzz汉堡||# 9

    谢谢。至少我们现在有多种系统可用,所以我们有选择运行1/2”和3/8”线在适当的时候。在一天的标准做法是运行3/4“铜处处和发球与1/2”线到夹具。在我看来,浴室梳妆台的3/8“线通常是很多的,但有时很难说服水管工。

  6. 迈克尔冠蓝鸦||#10

    伟大的文章。这让我想到,我可以在每分钟7-15加仑的淋浴间安装一个软管龙头,以快速排出管道的体积。淋浴在热水器的另一端,在一个非常宽敞的牧场住宅,目前需要几分钟的水热。

    这是我发现的一篇关于循环泵的成本和能源浪费的文章:

    https://www.treehugger.com/ask-pablo-will-a-water-saving-hot-water-recirculation-pump-really-save-me-money-4858682

    1. DC_Chan||#12

      我的浴室水槽水龙头的gpm率非常低,所以如果我只打开这个水龙头,就需要很长时间才能得到热水。为了快速把热水管道里的冷水排出,我还打开了浴缸水龙头上的热水,它的gpm率要高得多(可能是水槽水龙头的4倍)。这种方法不用1-2分钟就能泡到热水,20秒就能泡到热水。

  7. David_King||#11

    没有人提到管道绝缘,但我在我的夏令营做了一个巨大的改进,暴露的管道在房子下面。3英寸直径4英尺长的便宜的泳池面可以让我的厨房水槽的水比之前的2-3分钟至少多暖一个小时。总成本约为10美元。

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