寒冷气候空气源热泵
我们住在安大略省的渥太华(第六区)，想要停止直接燃烧化石燃料。这意味着我们要把家里的天然气炉和热水器换成电的。
我们的计划是将炉(两级28000 / 40000 BTU)和现有的AC (18000 BTU)替换为导管式空气源热泵。经过研究和与一些承包商的交谈，我们最终选定了Trane XV19，因为它小巧、安静。我们的方案是24000 BTU XV19和TAM空气处理器，带15千瓦的热条(型号4TWL9024A1 / TAM9A0B30V31DA)。
然而，我们现在意识到特灵不是一个寒冷气候的ASHP，我们关心的是在最冷的天气下的运行成本和性能。这是因为，如果我们在我们的气候(加热设计温度= -13华氏度)中全部使用电力，我们必须在三件事之间进行权衡:
1)充足的ASHP热输出
2)备用电阻发热费用
3)需要避免过热的ASHP，以使冷却不会“短周期”
欢迎大家的真知灼见，我们特别寻求标题中两个相关问题的答案:
1)我们是否需要一个寒冷气候热泵来帮助平衡我们的气候中的加热和冷却性能?
2)我们应该得到什么BTU输出?
非常感谢!
**对于那些更深入研究数据和算术的人，这里有很多进一步的细节:
- 2019年按照能源之星标准建造的住宅-我们在2020年购买的，所以有很多积累的数据
-四层共1,450平方英尺
-占地面积为12 '宽x 42 '深(加热空间全部位于顶部2层和底层和地下室的一半)
-两边共享长墙与附属联排别墅，因此相对于加热空间非常低的外表面
-全年大量的被动太阳能热-正面朝南，50%的节能窗户
-设计家庭负荷
-加热炉的39,500 BTU为两级28,000/40,000 BTU
- 17,00 BTU冷却-交流为18,000 BTU
-为我们的地点设计温度
-加热= -13华氏度
-冷却= 86华氏度
—硬盘为8000 F
-热负荷计算(使用//m.etiketa4.com/article/replacing-a-furnace-or-boiler）
-平衡点65度
- 1月5日至3月4日的抄表数据(我们的煤气公用事业每两个月才会抄一次)减去夏季已知的热水用气量
-平均9,691 BTU/小时
—Ecobee设置和数据记录
-设置为70华氏度从早上7:00到下午5:00,72华氏度从5:00到晚上11:00,61华氏度晚上11:00到早上7:00
-熔炉只在第一阶段有效
-除了加热到较高的设定值，熔炉很少运行
GBA细节图书馆
根据气候和房屋部分，收集了1000个建筑细节
回复
你必须在设计温度下完成基于负载的燃料使用计算。对于这样大小的排屋，我高度怀疑它将接近39.5k BTU。最好的猜测是不到这个数字的一半。
你确实想要一个寒冷气候热泵和VX19绝对不是它。另外，即使是最小的一件，对于你的肩部负荷来说可能也太大了，但在你最需要它的地方，把它剪下来，换到低温的条条加热。
我会选择三菱SUZ或SVZ:
https://ashp.neep.org/ !/产品/ 31992/7/25000 / / / 0
或承运人/美的:
https://ashp.neep.org/ !/产品/ 33267/7/25000 / / / 0
我得查一下工程手册但我猜这两种都能在没有备用暖气的情况下帮你搬住处。
非常感谢您的回复和产品推荐。对于三菱来说，你对最小的PUZ (24K)是否值得考虑作为替代方案有什么想法吗?
关于燃料使用的计算，我认为我已经按照这篇文章中的方法完成了://m.etiketa4.com/article/replacing-a-furnace-or-boiler．不知道我是怎么搞混的，但我是这么做的:
1)取冬季和夏季连续两个燃气表的读数，计算热水(我们的燃气消耗只包括热水和热水)需要减去的量:总共304立方米-热水26立方米=热能278立方米
2)得到了我们的煤气炉的规格:96%的效率
3)下载了我们所在位置65 F基地的硬盘，与连续两个冬季燃气读数相同的时间段:3163
4)查找我们所在地点的加热设计温度:-13华氏度
我的计算结果是
-输送到管道的热量= 9.4M BTU = 278 m3气体x 96%熔炉效率x 35300 BTU/m3
-在65平衡点每度小时的BTU = 124 = 9.4M BTU/ 3163硬盘/24小时/天
- BTU/F-hr = 9,691 = 124 BTU/度小时x 78度差(65华氏度平衡点和-13华氏度设计温度)
我真的很希望有人能指导我怎么做。考虑到我所了解到的暖通空调安装量高达热负荷的4倍，而且我们的火炉似乎工作得很少，无法让我们感到舒适，这个结果在我看来是合理的。但听起来好像是我骗了自己。
Akos是正确的-你有非常低的热量损失9,691btu/hr!你算对了。这意味着你可以使用更小的设备。
现有的空调降温效果如何?如果它也在最热的日子里循环，12kbtu单位可能就足够了。
谢谢你确认计算结果。
关于空调在最热的日子里的好问题——我的印象是它确实是循环的，但它在大多数时间里都很有效。考虑到这一点，以及我无法精确地分离出它的耗电量(太多其他设备/设备加上最近购买的电动汽车)，我对低于18kbtu的尺寸有点担心。
9,691 *(65-(-13))*。95/24 = 29920，在95%效率的炉热损失，较低的炉效率。这可能就是为什么你的熔炉从不离开一级的原因。特别是特灵很快就会耗尽产能。24kbtu三菱8千瓦备份将是我的选择，但只有当你有安培-你可能会推动它，如果你在100安培。还有一种方法，你保留煤气炉，增加一个热泵，放弃电力备用。在这种情况下，将95%的供暖转换为电力并安装一个电热水器，比100%的电力供暖并跳过热水器要好。
有点不对劲。我在类似的地方住过，夏天和冬天的汽油消耗量几乎没有什么区别。绝对不是30000BTU的热量损失，除非房子的某个地方有个大洞。
被提到巨大的洞/热损失弄糊涂了。作为政府拨款申请的一部分，我们在5月份进行了鼓风机测试，没有出现有意义的泄漏。
关于这个地区夏季和冬季的用气差异，我们的经验是，冬季的用气要大得多。我们这所房子的水电费账单和我们之前的两个账单——一个是类似的管道，但另一个是铸铁的热水锅炉——证明了这一点。
删除
@paul_wiedefeld -非常感谢有帮助的反馈。
关于三菱，AKOS TOTH的上述建议是18kbtu系统。然而，如果他们的24k系统是一个很好的匹配，这打开选择要么SUZ系列或PUZ系列。在两者之间做出选择时，有什么经验或想法可以分享吗?
100A电力服务的好机会。我们开始这个过程时没有意识到这个问题，我们确实有100A。但由于这个项目和我们下一个项目的屋顶太阳能的需要，我们将在未来几周升级到200A。
我们最初计划将ASHP与天然气炉混合作为备用。但有两个问题改变了我们的想法:
1)我们燃气连接的固定成本费用很高，每BTU的燃气热成本接近电力成本
2)对我们地区未来能源成本的预测显示，天然气的上涨速度快于电力，部分原因是碳税的稳步提高
因此，我们认为全电动汽车是一项合理的长期投资，但我们很乐意知道我的逻辑是否有缺陷。
上面，你的热损失计算显示24kbtu太大了，所以没有必要讨论PUZ vs. SUZ。不管怎样，我有一个24kbtu的SUZ，我非常喜欢它。
你的理由很合理——有了200A的服务，你就可以抛弃火炉了。
再次感谢获得报价的三菱和任何其他ccASHP选项。
MDMD,
我觉得你把最初的9k损失标为平均损失，这让我很困惑。你做的数学基本是正确的，对于新的结构重新运行HDD和使用60F的基本温度。这将增加你的热损失峰值。
因为你的热损失很低，你不需要电阻备份，所以即使你现有的服务也足够大。对于3.6kW的太阳能，100A的服务通常是很好的，如果面板母线额定为200A则更好。
一旦你选择了一个品牌(一定要和你的安装人员谈谈他们支持哪一个品牌)，查看实际单元的工程数据。这是给三菱的:
https://mylinkdrive.com/USA/M_Series/R410A_Systems-1/Outdoor_Equipment/R410A_Outdoor/SUZ_KA12NAHZTH?product&categoryName=R410A_Outdoor
选择一个能在设计温度下以很小的余量弥补热量损失的装置。
为造成的混乱道歉，并感谢额外的回复。
重复60F基地的计算得到10002 BTU/hr。
从负载的角度来看，我们可能根本不需要电阻备份，这真的很感兴趣。但是，是否存在这样一种情况，系统的热泵失效，而电阻备份仍然工作?这是另一种类型的备份，但只是好奇。
对于屋顶太阳能，我们的建议是7.6千瓦，但安装人员报告说，最近安大略省的电气法规发生了变化，不能在100A服务上安装超过5千瓦的电力。因此，需要200A来实现最大输出。
最后一个问题:考虑到60F时10kbtu的热损失，你认为我们会接受一辆12k的三菱还是建议保持18k?我对上面保罗的回答提供了我对我们18kbtu交流机组冷却活动的观察。
再次感谢。
“但是否存在这样一种情况:系统的热泵失效，而电阻备份仍然有效?”这是另一种类型的备份，但只是好奇。”
是的，如果压缩机出了什么事，电阻就会工作。如果吹风机出了什么事，那你就不走运了。电动踢脚板将独立于鼓风机工作。
如果你想跳过备用条加热器，你将需要SVZ-KP18NA/
SUZ-KA18NAHZ组合。12k的装置在零下13华氏度时无法提供足够的热量。
至于备用方案，你目前的备用方案是什么?我猜没有，不明白为什么ASHP需要一个。住在有两个邻居为你供暖的联排别墅里，天气永远不会冷到无所谓的地步。你也可以用一对1500W的插入式加热器来加热你的房子。
如果你的电器面板不是太远，添加小条加热“以防万一”应该不会增加很多成本。你只需要3kW的机组，它已经能提供你全部的热损失，不需要拟议的10kW机组。
我认为12k的机组不仅不能满足我们的供暖需求，也不能提供足够的冷却。我们现在的空调是18k，在最热的天气里它大部分时间都能工作。
好点关于目前煤气炉缺乏备份!人类对新技术的要求似乎总是比现有技术更高，尽管我没有看到任何数据比较燃气炉和空气源热泵的故障率/频率(HVAC使用是否意味着故障间隔时间(MTBF)作为度量?)
更好的观点是，如果我们的系统出现故障，我们的邻居会给我们供暖!我发现，加热邻居和被动式太阳能的影响似乎是最愚弄“经验法则”的因素。
我查看了Zuba的宣传册，似乎他们出售的最小容量的热带为他们的空气处理器是8kw，换算成大约28kbtu。这显然超出了我们的需要，但不明白为什么要把它改小。
如果你看附件的单位，有3,5和8kW的带状加热器可用。
https://mylinkdrive.com/viewPdf?srcUrl=http://s3.amazonaws.com/enter.mehvac.com/DAMRoot/Original/10006\ M_SUBMITTAL_SVZ-KP18NA_SUZ-KA18NAHZ_en.pdf
如果我没记错的话，这些加热器是开/关控制的，所以你想让它接近你的设计负荷。加上一个大的加热器需要更大的饲料，这增加了你的需求计算，但200A服务不是一个大问题。
从环保的角度来看，一时兴起更换运行状态良好的现代高效设备是一个糟糕的选择。重复使用总是最好的选择，只有这样减少和回收才有意义。
从经济的角度来看，如果你使用城市燃气，仍然使用任何其他燃气设备，这是不可能降低每月的账单。如果你去掉了所有的汽油，你可能会收支平衡，但永远无法收回成本。
Walta
我们能确定吗?建造一台空调/电炉需要多少能源?我很好奇，它肯定比这个系统的成本要低得多，所以可能值几百美元吧?
我认为把选择去碳化归类为“心血来潮”有点不公平。
我完全同意这样的观点:无论从资源投入还是从资金投入来看，丢弃那些还有大量有用寿命的东西都是一种浪费。但我认为，面对当前的气候紧急情况，传统的生态思维需要更新:我不认为我们能够通过简单地优化碳排放设备/器具/交通工具的效率来充分减少碳排放。相反，我们将不得不用不排放的产品取代现有的产品，这通常比传统想法要求的要早。
是的，我知道一个人的碳排放量很大程度上取决于发电的方式。在安大略，我们80%的电网是无碳排放的，但我们可以通过采购清洁电力并在之后添加屋顶太阳能(我们的下一个项目)来改善这一点。这种愚蠢的运气(因为我可以向你保证，没有任何政治领导人计划低碳电网)使得转向AHSP比在许多其他地方更明智。
就硬经济而言，我们相信我们的计划也是一项稳健的投资。因为我们除了暖气和热水外不消耗煤气，所以我们会马上把它们都换成电。这样我们就可以关掉煤气，节省维修连接的费用。随着碳排放税的提高，安大略电力与天然气的消费者定价预测将越来越倾向于电力。我承认这也是我们生活环境的愚蠢运气。
嗨MDMD,
我也在渥太华，正在考虑对我们1968年在布莱克本哈姆雷特的家进行类似的ccASHP转型，以取代一个故障的火炉。
我无法通过这个论坛直接给你发送信息，但如果你有兴趣聊天，我可以分享更多关于我交谈过的当地承包商和设计师的信息，也许我们可以互相学习。
我也一直在尝试在更换炉/锅炉的文章中应用估计技术。我能够欺骗EcoBee API为我提供超过12个月的数据(每次1个月)。但我发现，运行时*铭牌BTU高估了实际仪表读数，即使在删除点火器预热和预吹扫周期时间(30s)后。一旦供暖季节开始，我将不得不计算单是炉子燃烧1立方米甲烷需要多长时间，因为我怀疑我的炉子的运行速度低于额定的69K BTU。
如果你想联系我，我的电子邮件在这个谷歌表文档的第1标签的最上面一行，里面有我所有估计的热/冷负荷数据(仍在进行中-我们刚刚有一个孩子，所以这些天我没有太多时间)
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1LJrcewPdP2uPv0o6JmHHGMaSRp8whfyRerVwdYq5vbg/edit?usp=sharing
我决定聘请一位当地的暖通空调工程师来指导我选择设备
欧文
很想聊天。给你发邮件联系。
马克
嗨MDMD,
很高兴你怀孕这么久了。我很羡慕，最早明年对我们来说。
如果能通过电子邮件或电话聊天就太好了，请在上面链接的谷歌Sheets文档的第1页D1单元格中找到我的邮件。
也感谢新的赛道规则的加热，感谢我们在一年前升级了200A和面板，有足够的空间和短跑到空气处理器的地方。
欧文
你好，欧文。
我在9月8号给你发了邮件，就像上面说的那样。它没有反弹，所以不确定发生了什么。你检查过你的垃圾邮件/垃圾邮件文件夹吗?
我刚刚又给那个地址发了一遍邮件，希望能有所帮助。
马克
欧文伟大的工作!想看看最终产品与BTU/HDD燃料使用方法相比如何。
有个网站可以提供一些信息。
https://carbonswitch.com/best-cold-climate-heat-pump/
尽管三菱的网站说，他们有三个认证的祖巴经销商在渥太华地区，只有一个有兴趣报价(其他两个是没有经验的)。
报价如下(所有价格均为联邦绿色家园拨款后$CAN净价):
18k BTU s系列(SUZ-KA18NAHZ/SVZ-KP18NA)带3千瓦电热备份- $12,340
24k BTU s系列(SUZ-KA24NAHZ/SVZ-KP24NA) - 13,270美元
24k BTU p系列(PUZ-HA24NAH1/PVZ-A24AA7) - 14,099美元
承包商同意18k系统是足够的。然而，他指出，在更冷的天气下，它的运营成本更高，可能会抵消相对较小的930美元的初始成本节约。他用来支持这一观点的数据是:
- 24kbtu s系列系统在-15摄氏度(5华氏度)和-25摄氏度(-13华氏度，这是我的加热设计温度)时，比18kbtu系统提供了~30%多的加热能力
- 24kbtu的p系列系统在-15摄氏度(5华氏度)和-25摄氏度(-13华氏度)的加热能力都比24kbtu的s系列系统多12%
-较低温度下系统的cop为:
18k BTU 1.8在-15℃(5F);零下25摄氏度(零下13华氏度)时0.67
24k BTU s系列1.6在-15℃(5F);零下25度(零下13华氏度)1.30
24k BTU p系列2.0 -15C (5F);零下25摄氏度(零下13华氏度)1.47
这意味着在非常寒冷的天气，18k冷凝器关闭，因为它的C.O.P下降到1.0以下，这就是为什么我们需要在该系统的热条。
我知道，一个地方每年平均有88小时的温度低于其供暖设计温度(3.65天，或一年的1%)。
我还知道我们的电力平均成本是每千瓦时0.11美元(我们有使用时间和三个等级)。
但要计算在较低温度范围内运行成本的差异，需要在系统的CoP曲线上建立一些复杂的数学计算。
我的两个问题:
1)谁能提供一个可以比较两个或更多系统的总拥有成本(初始投资加上运营成本)的工具的先导?
2)如果TCO分析表明24k BTU系统之一是最佳选择，“超大”有什么坏处吗?
非常感谢!
又快又脏——我刚刚计算了过去3年在渥太华的所有日子，HDD_65 + 55。大约每年20次。即使你在所有20天*24小时/天的设计负载，你只需要4,800,000 Btu或1400kwh总计，大约150美元/年使用100%电阻热。COP 1.3 24kbtu单元将节省约325千瓦时/年，或35美元。这是不值得的，这是在24kbtu的天平上的大拇指。此外，在线规格有18kbtu的单位是更有效的5华氏度。
硬盘截止55
24小时/天
热损失10000
天>硬盘关闭20
1406 .80千瓦时输出
总BTU需要480万
18 k 24 k模型
在硬盘截止1.00 1.30 COP
千瓦时输入1,406.80 1,082.15
$ 0.11美元/千瓦时
节省35.71美元
谢谢你这么做!我能跟上几乎所有的计算，现在看看你说的18k s系列的COP比24k高是什么意思。事实上，在47华氏度、18华氏度和5华氏度，18k的COP更高(见附件小册子，表格有黄色亮点)，我们大部分冬天都在5华氏度以上度过。
就像你之前的评论，以及来自AKOS TOTH的评论一样，很难有理由让它超过18k。
我会再多货比三家。我猜你现有的AC有一个20A的馈线，所以甚至不需要额外的电线来安装这个。
SUZ18/SVZ的在线价格约为3.5万美元，即使加上CDN的加价，1.8万美元的换炉似乎偏高。
我当地的暖通人员在供应mistuishi /开利/美的/LG时没有任何问题，没有必要过于依赖一个品牌。如果你能通过选择不同的品牌节省一些钱(所有的品牌都假设尺寸合适，可以在你的设计温度下提供热量)，即使操作成本稍微高一些，你也很可能走在前面。
在低热损失的情况下，为略高的COP支付1万美元或更多意味着ROI可能永远不会出现，另外，在较低负荷的单位循环下，它将运行75%的时间，很有可能会损失一些节省。
非常感谢COP的见解——他们帮助确认了我们与18k BTU Zuba的计划。
关于成本，不确定你从哪里得到的18000美元的数字-承包商的报价是16000美元CDN(我写了12000美元，因为我们的净成本减少了4000美元的政府拨款)。算下来就是12,300美元。
我知道这听起来太高了，但我们面临两个问题:
-电气标准的改变要求空气处理器现在必须直接从面板而不是从冷凝器供电。此外，加热条是单独供电的。所以我们实际上需要三个独立的两极电路——冷凝器，空气处理器和热条——比我们目前的多两个。
-包括关闭气体连接和关闭排气。
最重要的是，这个提议的成本比我在转向祖巴选项之前得到的特灵、科比和开利报价少了几千美元。因此，我们在这里的成本在整个行业中明显更高，也就是说，这不是一个品牌特定的问题。
再次感谢，你帮了大忙。
"空气处理器现在必须直接从面板供电"
我很确定这是不对的。不对，因为它很可能会让电子设备散发出神奇的烟雾。迷你分离器不像北美设备，使用一条输电线作为通信信号的参考，没有单独的低压连接到它们。室外机与室内机连接并为室内机供电。从这条通信线路上分离电源，很有可能会引起问题。
根据您的面板的位置，代码只需要断开空气处理程序，这可以是一个标准的3杆，安装在从室外机到空气处理程序的14-3馈线上。
至于电线，我知道有些人甚至不允许暖通空调的人拉温控器的电线，因为他们会非常草率，而是让电工来拉。
有了服务面板升级和电工在场，如果需要，我会让他们把新的馈电到室外机，条式加热器的电源馈电和从室外机位置到空气处理程序的14-3断开。你的暖通人员应该做的唯一一件事是点对点连接到设备。
我很感激你一直以来努力保护我们免受错误信息的伤害。
对于美国和加拿大在电气要求上可能存在的差异，我不确定该说些什么，除了特灵系统的报价之外，我们还提到加拿大设备的电气规格与美国设备不同。如果这是真的，加拿大市场是美国的1/9，这可能解释了为什么为这个国家制造的设备更贵，即加拿大型号的小批量生产导致更高的单位成本。
其他几点:
-我们的系统将是中央管道，而不是一个迷你分裂
-我从来没有质疑过这个方案的成本，因为它比我们收到的所有其他方案都要低，所以我被告知的电气要求并不是他们为了证明成本而做出的防御性反应
-我同意对暖通空调承包商的电气工作的担忧，但承包商的两个合作伙伴之一是电工大师，他们的公司碰巧在20多年前为我们在我们以前的家安装了一套无分体管道LG系统，包括电气工作。他们在整个项目中都做得很好，并继续接受良好的评估，所以我们不需要担心他们。
-我对这类项目的理念是，在所有其他条件相同的情况下，最好是让一个供应商完成所有与安装相关的工作，这样对项目就有一个单一的责任。这意味着我们将限制电工的电气升级。
再次感谢您花时间提供明智的指导。
我用“迷你分裂”这个术语来指代任何海外的系统。许多这些可以与不同的室内单元(墙壁，地板，天花板，细长的管道，多位置空气处理器)，他们都是相同的线路，祖巴没有不同。
这很有可能是在他们从特灵系统改为三菱系统后，在报价中留下了室内空气处理器动力输送线路项目。在任何情况下，祖巴上的空气处理器应该从室外机供电。我认为他们知道这一点，但核实一下也无妨。
我在多伦多，我安装的三菱设备和美国的一模一样。很多人都在争论为什么在北方地区的医疗费用更高，但事实是他们收费更高，因为他们有能力这么做。
安装大约5000美元的设备和两个人大约2天的工作，我仍然发现1.6万美元。可能有一些未知的因素，所以很多时候价格就是价格，得到高质量的工作是值得额外的成本。
>“…特灵不是一个寒冷气候的ASHP"
也许是那个特灵，但特灵也在自己的名牌下销售三菱寒冷气候和迷你装置(至少在美国)，有时比三菱承包商的报价更低。
“如果TCO分析表明24k BTU系统之一是最佳选择，那么“超大”有什么坏处吗?”
观察冬季和春季平均室外温度的调制范围。在任何时间/温度下，最小调制输出都大于压缩机的循环负载，如果循环时间太长，就会影响效率(通常是舒适度)。
感谢您的回复，也感谢您2016年关于计算热负荷的文章(//m.etiketa4.com/article/replacing-a-furnace-or-boiler)，这是我在理解如何计算尺寸方面的突破性学习。伟大的东西!
关于特灵和三菱:尽管他们是商业伙伴关系，但在我所在的区域没有经销商同时销售两种产品系列，所以当谈到寒冷气候设备时，在这里是三菱品牌。
我们现在的供暖是一个2级天然气炉，28k/40k，即使在最冷的日子，它也只开一两个小时。所以18k的调制范围和最大值可能是好的，除非低于-13F，当我们需要加热条。
对于冷却，我们目前有一个18k单位，循环相当多，但我预计循环将下降与祖巴18k，鉴于它的范围显然是9.4-18k。这个假设正确吗?