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问答

寒冷气候下的暖通空调系统设计

业主和建设者对空气源热泵供暖的两种选择进行权衡

雪地国家的加热系统。设计高性能空气源热泵供暖系统的方法不止一种。
图片学分:斯科特吉布森

兰迪·邦尼正在明尼苏达州中北部一个充满挑战的环境中建造一座新房子,那里的夜间气温骤降至零度以下,在过去三年里,平均每年有8600多天的升温日。

高性能,无源太阳能家庭将是一个相对较小的1,100平方英尺,两间卧室,开放式起居厨外用餐区,1个1/2浴室,泥潭和机械室。Bunney正计划在外墙上绝缘到R-40,屋顶到R-60,并“近密闭”建筑。

热量的主要来源是在低温下能功能的空气源热泵。现在的问题是这项技术究竟是如何被投入到工作中。Bunney和他的顾问正在考虑两种可能的替代方案。

首先是将一个三菱空气源热泵配对电炉,当热泵击中其冷天气限制为13度零时时会踢进。

“我们的设计团队总结了机舱的小足迹不保证带有多室内供暖的热泵,”邦尼写道在GreenBuildingAdvisor的问答论坛上发布

“相反,设计要求在[A]电阻线圈的[A]气体中。该计划通过多拆分提供初始成本节省。导管工作将向各个房间运输热量。在电源故障的情况下,我们将使用超小型海运炉用于备份。“

计划B似乎在房屋中安装了许多MiniSplit头,他们的数量和位置要确定。当外部温度对于热泵太冷时,电炉仍然可以提供补充热量。

“我们有一个很好的设计团队,愿意听取建议,”Bunney在邀请提问和评论时说。这就是本期问答重点节目的重点。

把事情简单化

金喀扎山......

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15评论

  1. 金Kazama||#1

    迷你解冻
    在加热操作期间,我甚至不会考虑不使用“反向”来解冻的迷你单元。想一想,它使用房屋的热量可能是一个非常高的警察解冻外部单元......这种能量损失包括在他们的HSPF测试中,我相信。

    再次,简单。
    踢脚板/导流/辐射电气面板/地板电气加热......
    所有这些都是简单,有效的和廉价的解决方案,只有在需要时踢,在房屋周围的每个所需位置保持稳定,舒适的温度,并且都不会比强制空气系统更少侵入。我没有看到如何通过与具有独立恒温器的基板设置进行比较的中央强制空气加热来节省初始成本的初始成本。

    我想补充的一点,我安装了〜11个个人恒温器,一个在我的房子周围各个房间,这给了我当前温度的阅读和操作在地板电加热系统(通过继电器等)。我可以告诉你,能够在每个房间降至0.5℃,调整设置点是非常方便的。付费〜50 $每个恒温器是Z-波启用(尚未使用,但它的存在),它会一直很努力地调整4个小劈叉无二次读数的帮助。

    Dana最近建议在一个问答中,通过使用诸如木炉等木炉的助力源,可以大大提高迷你在冷鲷期间的效率,以减少工作负荷,从而提高热泵的COP。

  2. 专家成员
    达娜·迪斯特||#2

    一些反应……
    “首先是将一个三菱空气源热泵配对电炉,当热泵击中其冷天气限制为13度以下的零点时。”

    -13f / -25c temp不是三菱寒冷天气热泵的运行限制,而是它是热输出完全指定和保证的最冷的温度。他们继续运行并在低于-13f的温度下延伸和放大大量热量。

    他们的许多零下13f规格的寒冷天气迷你冰箱都有一个自动关机功能,可以在零下18f或更低的温度下关机。请看第二页底部的文字,上面写着:

    “**系统在-18ºF(-28ºC)下剪下,以避免热敏电阻错误,但从切口操作中恢复并自动重启--13ºF(-25ºC)”

    但根据互联网ScuttleButt(真实世界信息的最终来源:-)),-18F号码是一个上限,实际关闭温度似乎是-20s f。

    从加热设计规范的角度来看,可以假设它仍将在-18F下具有大量容量,超过它在+ 5f的全面容量超过一半,但不超过一半。

    底线,BTU./hour在-13F甚至-18°F切换的容量不是任何MN位置的展示者,它可能在Fairbanks Alaska或Churchill Manitoba的方式。在MN中有十年的几天,日常高度不会恢复到-13F以上。电网可靠性可能会占多年的热量,而不是户外温度容量/切换问题。

    讨论中没有提到的是,在日最高温度仍低于+10F的情况下,为了延长低温时间,使用三菱汽车,安装基础加热器可能是值得的,以避免除霜周期造成的结冰。运行基地加热器将切成绝对效率数据,但可能需要保持运行没有伤害如果是气候与户外温度足够低,可以周水冻结解冻才能排出底锅的室外单元。

    和...

    “不要缩小你的柴火炉。因为在天气非常冷的时候,电网似乎经常会停机,所以在炉子里增加额外的容量似乎比不增加更明智。”

    从一个普通咨询点很好的意见,但对于正在考虑它实际上是有点困难(但不是不可能)过小柴炉为1100' 高-R房子的情况。没有房子的热负荷计算或炉规格很难肯定地说,如果他们实际上已经越过,与“... 11英寸13英寸18英寸......”柴炉的门槛。

  3. Rjp:||#3

    除霜
    有时人们忽略了热泵的除霜要求,而不考虑其类型。潮湿和潮湿的天气会增加除霜的频率,可能需要额外的空间热量,特别是传统的热泵。之前的一篇文章和评论涵盖了这些基础。//m.etiketa4.com/blogs/dept/building-science/how-make-your-dumb-heat-pump-defrost-intelligent.

  4. 桂福特||#4

    MiniSPLIT安置
    我会注意你的小型电容器的户外安置。我发现,当温度超过10F的电容器距离卧室窗口约为6英尺以下时,噪音更多。高速风扇噪音,除霜循环你有什么,但它在半夜变得非常烦人,其他一切都如此安静。我们有很多分零是纽约北部的冬天,虽然我的富士苏仍然保持房子好又舒适,但是当一个低于10f时,我一直在转动单位,因为它在晚上醒来。

  5. Trevor Chadwick.||#5

    我正在经历同样的事情
    我正在经历同样的决定。我的HVAC盖伊说,三菱将在今年春天在美国释放Zuba Central销售:
    http://www.mitsubishielectric.ca/en/hvac/zuba-central/what_is_zuba_central.html

  6. Rjp:||#6

    三菱Zuba中央为传统的中央风管
    我想卖掉你的股票中的一些不可靠的暖通公司的前三菱Zuba中央的管道系统在美国变得可用。

  7. 布莱恩P||#7

    三菱超热基本加热器选项
    我们在2014年安装了一个三菱FH12NA在2014年在我们的房子在NH,Zone 6号区。安装者(一位三菱“钻石经销商”)咨询了一个关于基础加热器的代表或文学,他表示,基础加热器是强烈的寒冷气候或者保修可能无法予以尊重。类似的东西。

  8. 罗杰威廉姆斯||#8

    三菱高温
    我们的小家被电踢脚板在每个房间温控器加热。我们有一个三菱FH12NA与安装在十月基本加热器的2011年。我们有可编程恒温器是现在很没用,但是他们已经收回了我们退休之前。我只设置踢脚板来就在16个月底客房C.踢脚板一年只来上几次。
    如果我正在建造一个新的家,我将安装与成比例恒温器的对流底板,其中热泵在房子的主客房。由于保险费增加和安装成本,我会避免木材热量并使用备用发生器。

  9. 迈克·勒克||#9

    我住在一个旧的农舍里
    我住在明尼苏达州的一个老农舍。只有一半重建,但即使有了有限的绝缘升级,我们的MiniSplit也可以发挥大多数加热负荷,我们在我们回家的时候和晚上往返丙烷强制空气炉,但在夜间和工作日恢复了50岁。到目前为止,我们的MiniSPLIT将其介于50岁以上。在夏天,它没有问题冷却整个房子。它仍然在跑步和生产热量,但速度降低。永远不要关闭我知道的。总的来说,我很开心。唯一的问题是我同意寒冷的临时,这可能是非常嘈杂的,这么多,所以当我第一次听到它时,我认为有些不对劲,因为我读的一切都说他们是如此相当。所以我建议将外部单元安装在上面的雪渊以上没有附在房子上,我也覆盖了我的小屋。似乎有助于在雨水潮湿或冻结雪日附近的冰积累。

  10. 专家成员
    Kohta Ueno.||#10

    BSC迷你分裂在寒冷气候建筑美国报告
    为了让人们了解情况,BSC的建筑美国报告监测由转型(卡特·斯科特)建造的马萨诸塞州(第5区)的房子目前张贴在BSC的网站上——卡特的大多数房子都使用了壁挂式的迷你裂缝,通常是两层的房子;更多关于铺开的平面图。大部分学到的教训都与上面已经写过的内容相呼应(尤其是马丁和彼得Y)。

    BA-1407:东北部迷你分体无管热泵的长期监测
    http://www.buildingscience.com/documents/bareports/ba-1407-long-term-onitoring-mini-splits-northeast/view.

    但还有一些东西可以提出:

    单头/ 2层与两个头/ 2楼:建筑商有可能很容易地通过一个单一的12,000 BTU /小时头加热几个小二层楼的房子。他还注意到,二楼头勉强在冬季开启。他试图调理几间房子有一楼一单头:工作正常的冬天,但与在夏天二楼温暖的环境问题。只是直线上升的热分层 - 你不能让冷空气上升。你或许可以添加各种抗分层球迷,但你需要按很多CFM(例如,当有人试图40 CFM没有一个效应)。请参阅“6.4热浮力效应”

    车库的客房:如果您的房间曝光条件,比典型的房间(一个或两个到外面),您将在维持温度 - 最坏的情况下我们看到的是车库的房间 - 基本上立方体的六个边的​​五个外面。如果房主让门在最糟糕的冬季关闭,温度可能会降至约50°F。(见6.6奖金室舒适问题)

    方形镜头限制:这是一个非常不科学的估计,但在有空间调节投诉的轶事中,布局每MSHP头部推高于1100平方英尺。不是说它背后有任何物理原因......这是一个警告,如果你推超过1100个SF /头,请注意(见5.3.1设计负载和设备尺寸)。

    雪荷载:在寒冷气候下的雪,一定要在室外MSHP单元保持了积雪。(见5.5迷你拆分热的雪堵塞泵)。马克·罗森鲍姆已经做了很好的工作,谈到这个在各种演讲和论文 - 至少是,使用立管;放置它,所以它没有得到雪倾倒在它从屋顶;考虑安装在墙上(我相信马克也这样做是为了避免学生设备损坏)。

    在关操作:让在一个恒定的MSHP调制(或接近恒定)设定 - 使用大的挫折(或者更糟糕的是,打开和关闭的单元)不仅为您提供舒适糟糕,但给你差得多能源性能(见6.7温度挫折(开/关操作)。

    电阻加热:电阻加热的另一种选择是辐射墙壁或天花板 - 再次,Marc Rosenbaum使用它们(见2.2.6罗森巴姆:Eliakim的方式(Massachusetts)能量监测)。

  11. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#11

    回应Kohta Ueno
    科塔,
    谢谢你的链接,以及你非常有用的拇指规则列表。

  12. 专家成员
    达娜·迪斯特||#12

    当使用辐射电阻备份热时…
    ......除了恒温,占用/空置传感器用于省电实用。与辐射板的舒适亮起之前很久空气或壁临时工达到设定,因为它增加了房间的平均辐射温度。正如它是可能的舒适户外,40F或在阳光直射站立时,被旁边的或辐射板下可以自如在相当低的室温下在无风的日子降低。有当没有人在房间里的控件自动关闭辐射面板几乎没有舒适性下跌,并避免,更多的权力使用比机背恒温器等相当不错1.5-2kw感应开关就可以了$ 30较少的。

    占用/空缺传感器的方法不与电护壁板工作几乎为好,因为它们通过对流加热,主要,不辐射。

  13. 跳过哈里斯||#13

    我同意买一个像样的炉子....
    我见过一些船用炉子,只有7K BTU和数字,如果电源在下面的30日稍微熄灭,你将需要至少20k ......我去了30k BTU ......

    当然,这忽略了太阳能和其他收益......

  14. 罗伯特透明石||#14

    升级绝缘?
    同意保持简单。虽然您的绝缘水平R-40墙壁R-60天花板良好,但明尼苏达州北部有漂亮的尼兴。我建议考虑更高的水平,(特别是保护无源太阳能热质量板的绝缘材料!)。如果电源熄灭,绝缘体仍然很好。不需要维护,不受降雪影响,20 - 30年后不需要更换。与加热系统相比,它大多数相当便宜。如果额外的绝缘保存您从加热系统添加任何内容,请务必考虑节省的节省,以弄清楚通过添加绝缘来造出返回率或休息时间。

    窗户也是一样,你没有提到r值、窗户类型或朝南的玻璃比例。

    达纳关于入住传感器的想法很棒!我在自己建造的被动式太阳能住宅的天花板上使用了辐射热,与任何热空气系统相比,它都非常舒适。温暖的物体包括你。在你的浴室里放一个热灯也可以提供快速舒适的热量,而且很便宜。

    建议不要在无源太阳能热质量中放置任何电热。那种群众不仅浸泡了太阳的光线,可以非常困难和昂贵的是推动平板温度。来自天花板或海湾的辐射热似乎更实用。

    太阳能的缓和当然是有道理的,但你能设计出在你的地区良好工作的被动式太阳能吗?你们能提供足够的朝南的玻璃来弥补损失的btu吗?你能连续得到多少个阴天?我担心,如果我房子里的板子没有隔热,或者没有充足的阳光,它就会成为一个散热器,很难让房子感到温暖。辐射热很好,冷的平板地板就不好了。结果很好,所有的热量损失-太阳增益的计算和额外的板边缘绝缘是值得做的。在这种情况下,一个优点是,如果你用一个木炉子加热,板也可以存储多余的热量,并在炉子不工作后返回。

    祝您好运并在设计和建造你的家的祝贺!

  15. 兰迪Bunney||#15

    在北纬46度,知识分享有助于温暖人心
    感谢所有在明尼苏达州的北北方的最佳HVAC获得最佳HVAC。我很欣赏你所做的工作Scott Gibson,在将所有内容拉到一篇文章和你身边,彼得Yost,达到你的绿色建筑专业人士。

    有时高性能HVAC系统似乎不可知的消费者。然后走来的人喜欢绿色建筑顾问亲马丁霍拉迪谁切正题,因为他深深浸入他的井明智的建议和经验。

    仍然。HVAC是复杂的。建立一个成功的高性能之家充满了潜在的危险和错误,这将大大影响我们家的性能和舒适。即使我们参考建筑科学,我争辩说,我们正在练习艺术和科学的艺术和科学,洒在一些旧的时间偏见,我们都拥有或反对特定的解决方案。

    最后,有时它感觉就像我的妻子和我正在进行一段段落,一个愿景追求,如果你能建立一个家庭,这将是我们将在一起的比较大的地方。我们希望能够在舒适的舒适度下进行,同时也留下我们的预算将允许的最小碳轨道。

    最好的。兰迪和朱莉

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