混合式热泵热水器问题及建议
我在VA中心地区建了一个家，关于我的情况下设置的最佳热水器有一些问题。我有妻子和两个孩子。我们都喜欢相对热的淋浴。我们倾向于在上午洗澡，每周洗几次衣服，通常是在周末的下午三点左右，工作日的晚上洗几次衣服，晚上9-11点左右洗洗碗机。本质上，我们没有太多的高流量同时使用，除了上午淋浴，一旦孩子长大。
附1楼和2楼平面图。我们将使用2楼MBR, 1楼MBR暂不使用。
我的问题是，在这个房子里，理想的热水器设置是什么?我计划做一个50加仑或80加仑水箱的热泵热水器，可能在某些地方有服务点电加热器，比如在主浴室里给两个按摩浴缸供电。
我的计划是:
1.车库左上角有50或80加仑的混合热泵热水器，离主浴室、洗衣房和楼上一个孩子的浴室很近。这将减少每次使用热水的浪费。
A)这个位置适合热泵产生的噪音吗?
B) 50加仑和80加仑水平的热泵热水器的推荐型号是什么?
2.15-18KW服务点电热水器位于一楼主浴室，热水从主热水器输入，并供应给一楼和二楼主浴室按摩浴缸。我这样做主要是为了确保按摩浴缸可以装满热水，因为水箱热水器往往会在变得温热之前充满它们。
A)我是否也应该用这个POS加热器来供应淋浴，因为它们不会同时使用，而且输入将来自热水箱?我正在考虑这样做，以便能够将水箱热水器保持在较低的温度，并让POS弥补淋浴的差异，因为我们很少在其他地方使用那么热的水。例如，将水箱热水器设置为100,POS设置为120。减少水箱热水器的使用将有一个额外的好处，即减少热泵的时间和热泵的噪音。
3.类似的15-18KW POS电热水器，从热水箱输入，以类似的方式供应楼上其余4个卧室淋浴/浴缸。
4.10千瓦的POS电热水器，供房屋右侧楼上两间浴室的水龙头使用。
5.POS低流量电热水器，适用于厨房水槽和岛式水槽。
6.从热水箱直接流向主浴室水龙头，洗碗机，洗衣房，一个楼上的浴室水龙头，化妆室，酒吧和地下室浴室。
在我看来，这种设置的目的是:
1)为淋浴和浴缸提供基本上无限的热水和更即时的温水/热水。
2)减少从水龙头流出热水箱的水。
3)减少使用热泵热水器的噪音和一般效率，因为保持水箱冷却20度可能会节省效率，抵消每天使用少量电力的成本。
您能提供的任何帮助和想法都将非常感激。
GBA详细库
根据气候和房屋部分组织的一千个建筑细节的集合
回复
一公斤,
让我们来看看。房子有两层，每层约56英尺x56英尺。有2个孩子的家庭有6间卧室。你有五间浴室，其中两间有按摩浴缸。你想知道如何优化热水系统。
我知道这个建议可能看起来没什么帮助。但优化热水系统的一个方法是取消5个浴室中的3个。
你说得对，这没有用。这不是评论我能或不能建造什么，你也不知道我家里的情况如何，客人、父母或姻亲来拜访。
我还可以多说一些，但我就说到这里，希望在座的其他成员对这个问题本身有实际的建议。
首先，我不得不附和马丁关于纯粹挥霍的看法，并补充一些我自己的看法。我并不提倡在黑暗、饥饿、赤裸和肮脏中瑟瑟发抖来“拯救地球”，但生活得更简单一点是有意义的，这样更多的人可以简单地生活。
1)我很难理解为一个“需要”400平方英尺的主卧的人提供免费的技术支持。房间里额外的200多平方英尺与客人/父母/姻亲/寻求庇护者的预测访问毫无关系。
2)你似乎下定决心要买一台热泵热水器，这是我赞成的，然后开始寻找最小化其运行的方案。这似乎适得其反，毫无意义。
综上所述，以下是我对你的几个问题的回答。车库是弗吉尼亚州HPWH的绝佳位置。不同车型的噪音有所不同，但在车库的位置应该没有问题，因为车库的墙壁需要与内部房间绝缘和空气密封。
GE HPWH非常安静，适合安装在几乎任何可以提供适当通风的地方。到目前为止，通用电气只提供50加仑的车型;我真希望他们能发布80…2013年1月承诺。AirGenerate模型声称很安静，但我没有经验。Stiebel Eltron也是一样。
我对AO Smith, State, Reliance, American, Kenmore, Whirlpool, Craftmaster模型的经验有限(据我所知，它们是相同的60或80加仑单位，具有相同的动力头)。我的经验是，它们比GE的噪音要大一些，具有更强大的压缩机和更高的气流，以实现更快的回收。由于噪音，我不太愿意使用它们，但在典型的车库中可能没问题。
我暂时支持POS电加热器由稍远的HPWH供电，但我相信您心中有一个次优设定点方案。最好将高压水高压设定值(~125)设置为略高于POS加热器(~115)的设定值，以适应线路损耗，允许POS在高压水高压加热的水到达时停止燃烧。
即热式电加热器还有其他限制:
1)易受硬水侵蚀
2)用电服务要求大
3)在实际温度上升时限制流量——数学:一个18千瓦的加热器在提供60华氏度的温升时只会流动大约2 GPM，我预计这在弗吉尼亚州是需要的。2 GPM是一个真正缓慢的按摩浴缸填充率。
4)高昂的首次成本(我想这不是问题)
5)如果将来出现某种形式的需求费用，也许达到每月每千瓦峰值5美元，而你已经部署了几个几乎同时启动的电即热式加热器，但愿上帝保佑你的电费账单。
另一种选择是基于需求的再循环泵——在准备洗澡时，触摸一个按钮，让一个小泵运行几分钟，将长长的热水管道中的冷水送入热水器底部，并将新鲜热水填充到管道中——供应更快，浪费最小。
我希望上述内容对您的设计有所帮助。
Curt，非常感谢你的回复。让我带你看看我的思考过程，为什么我计划用电气来最小化高压pwh操作，为什么我计划把高压pwh设置在电气温度以下，也许你可以让我知道我的逻辑中是否有错误。
我看到了电力的两个主要缺点，首先是它们需要1-2分钟来加热，其次是成本效益方面，它们加热水的成本比天然气高。优点是，它们只加热正在使用的水，而HPWH必须保持一个50加仑的水箱加热，提供更大的热水供应，而且它们占用的空间很小。
对于HPWH来说，我认为主要的缺点仍然是它保持了一个50加仑的水箱加热，尽管房子里每天只使用两次热水(至少在工作日)，而且它会产生很大的噪音。
所以我对我所描述的设置的想法是这样的:
1) HPWH提供持续的温水供应(90度左右)，减少了等待温水的时间，因为水将在几秒钟内到达房屋左侧的浴室、洗衣房和洗衣房附近的浴室。
2)在90度左右时，HPWH将不需要经常运行，因此将产生更少的噪音，并可能提高效率，因为更多的加热将通过热泵而不是燃气，热泵应该能够在一年中大部分时间保持基准温度。
3)将电源输入连接到HPWH输出意味着在线路损耗后，输入水的温度将在80度左右，我可以使用低功率的电源(我认为即使是EcoSmart 11也足够了)在水到达水龙头/淋浴器/等之前加热水。这提供了HPWH的优点和无水箱的按需效率，本质上创建了一个系统，通过提供一种按需加热少量水的方法，减少了保持水箱加热所需的能量(120度的水散热速度比90度的水快得多)。
如果我像你说的那样，在120度的温度下运行系统，我读到电力系统启动的延迟，我觉得除了无限供应热水之外，电力系统没有任何好处，因为在这种情况下，使用的大部分水仍然会被HPWH完全加热。
再次感谢。
我认为你过于关心电储罐加热器的待机损耗了。在正常情况下大约是5%。即热式热水器营销团队喜欢并培养这样一种信念，即损失要高得多。他们的谎言是建立在一个事实的基础上的——无罐加热器明显比老式的中心烟气燃烧储存加热器更有效——备用损失是40-50%，但这个选项不在你的桌子上。即热式加热器有一些损失;它们不是100%有效的。
你的方案相当于用10 MPG的F250跑腿，以减少停在它旁边的30 MPG的汽车的耗油。高压污水处理厂每天制造噪音的时间是3小时还是4小时，差别不大。在较高的温度设定值下，它们不会变得更吵。
如果你将即热式热水器的入口设置为温水而不是冷水，那么你就放弃了即热式热水器的一个明显优势——在偶尔的高需求情况下，比如招待客人时，可以提供无限的热水。一旦来自高压水处理厂的90*F水耗尽，功率不足的即热式电力输出将变得不温不火，没有人洗澡。
再次感谢，非常有见地。我不知道为什么我认为混合热水器是燃气+热泵而不是电+热泵，可能是因为最初的AirTap/AirGenerate是对传统热水器的补充，传统热水器主要是燃气。考虑到这些是电动混合动力车，我认为你是对的，可能没有任何真正的目的去做组合系统。我希望我有关于GE在一年内待机损失的总能量的信息，如果设置在120度和90度…似乎找不到备用的丢失报告或任何关于通用电气的丢失信息。
关于这个类比，我想我会说，这更像是如果你有一辆每加仑跑35英里的混合动力汽车，你一直开着，只是在短时间内和偶尔的长途旅行中使用它，而不是在短途旅行中使用F150，在长途旅行中使用混合动力。
不管怎样，尽管我认为你可能是对的，即使我的方案在效率上有任何提高，但它可能不值得复杂性，增加问题的可能性和成本。
谢谢你的帮助。如果任何人有链接，我可以找到关于HPWH备用损失的信息，请告诉我。
只是一个更新，我找到了信息(在先前的模型通用Geospring)。储罐损失约3.8 BTU/(hr*F)。当油箱温度设置为140度时，一年的总损耗为450-650 kW/h，约为50-60美元。考虑到该机组的2.4 EF，这意味着如果每天使用75-100加仑的热水，运行一个单独的即热式电加热器的成本可能会降低能源效率。
我很高兴你找到了#，我记得它在什么地方，但缺乏动力去挖它。假设安装加热器的平均环境空气温度为60*F，我得到的热量相当于780千瓦时。在维护期间，从备用损耗中再加热时，高压水电厂可能以2.0的COP运行，因此约为400千瓦时。
在我看来，你不应该需要140的设定值。在125-130的较低设定值时，会发生两件好事——待机损耗线性降低，高压pwh的COP上升。
从能源和复杂性的角度来看，按需泵系统似乎比串联加热器更有吸引力。OTOH，满足偶尔的高需求(住家客人)的需求将最可靠地满足全额定的即装式机组，能够满足独立于HPWH的流量和热量上升-处理耗尽的HPWH将冷水输送到即装式加热器的场景。
如果你有天然气，为什么不安装一个像AO Smith的Vertex 100这样的产品呢?一个50加仑的水箱，可以为你的整个家庭提供足够的热水。这是最根本的目的……需要的时候有热水。相对于电力，天然气是一种可行的选择。
我怀疑(希望?)如果有NG, OP会提到的。很少有人把它建在远离老的核心城区的地方。
有些人反对在家中使用任何形式的可燃气体，即使天然气可用。
我相信NG是可行的，但我考虑的是HPWH的能源效率。50加仑对我们来说应该足够了，因为我们现在的房子已经足够了。我不看好无罐NG，因为它需要20年才能收回成本。我计算的方式是，HPWH的第一个小时流量为63加仑，足够3次10分钟的淋浴了，这也可以假设淋浴喷头喷出2加仑的纯热水，这很少发生，因为通常情况下，如果热水器设置在130度，淋浴喷头上会混合一些冷水。希望通用电气能在我们制造之前发布80加仑的版本，这将是一个有争议的问题。
Curt，我在能源部评估的第一个GE Geospring模型中找到了坦克损失的数字，我认为新模型在备用损失方面可能类似，如果不是更好的话。
你不能真正地用一个50加仑的HP电燃料箱+ 18kw的无油箱以合理的速度装满一个按摩浴缸，除非你真的把燃料箱的设定值调到最大，并密切监控温度，一旦燃料箱接近耗尽，就会抑制回流。
我觉得你误解了第一个小时的加仑数的意思，在小字里有规定的温度上升，和设定值没有关系。50加仑在130华氏度的设定值和50华氏度的冬季混合水，理论上最多可以淋浴68加仑~105华氏度(实际上由于水箱中的湍流混合较少)，这真的是三个10分钟的淋浴，以热泵热水器的低-低回收率，特别是如果你曾经有多个淋浴器同时运行，或在淋浴期间有任何其他水龙头。
如果你关心淋浴的性能和效率(你可能应该关心，如果用热泵热水器用电加热热水)，淋浴排水管下游的排水热回收热交换器可以减少一半的能源消耗。考虑到弗吉尼亚州电网的碳足迹和其他空气/水污染外部性，即使你的电力成本很低，即使是热泵热水器也是“值得的”。如果按照外部性的真实成本对碳征税，你的电力成本很容易翻倍——把它看作是一种对冲。它还使水箱加热器的“表观容量”翻了一番，这可能是热泵热水器的一个真正问题，当孩子们进入“无休止地洗澡”的青少年时期。
看到的:
http://www.witrendhome.com/media/watters-efi-powerpipe.pdf
http://oee.nrcan.gc.ca/residential/personal/retrofit/13302
无论你如何加热热水，在所有热水分配管道上至少使用IRC 2012代码最小R3的管道绝缘是具有成本效益的。在盒子商店出售的3/8”墙闭孔管保温材料只有R2，但在网上或通过管道供应公司不难找到5/8”墙R4的商品。
Dana，一个在许多领域比我更专注和更有知识的博主，提出了几个很好的观点，对此我提供了一些缓和的评论:
1)排水热回收。这是一个简单的概念，在某些情况下工作得很好，主要是淋浴，而不是洗澡，因为这个概念取决于新的冷水取代消耗的热水时，实时从流失的水中吸收热量。
次要考虑因素包括依赖于冷水的有效性——淋浴排水可能运行85-90华氏度，对于加拿大发现的40华氏度的进水来说是一个很好的预热能源，但对于南部深处发现的70华氏度以上的进水来说几乎是无用的。弗吉尼亚可能会出现60*F左右的进水，所以你的里程数会有所不同。
排水热回收系统需要几英尺的垂直排水旅行，这对于有地下室的家庭来说没有问题，但对于平板或大多数提高地板爬行空间的家庭来说是无法实现的。
尽管我对HPWH抱有极大的热情，但值得注意的是，专注于第一个小时的评级掩盖了HPWH的致命弱点——极长的完全恢复时间。根据具体情况，在热泵模式下重新加热完全耗尽的高压水轮机可能需要2-5小时。大多数HPWH缓慢加热整个水箱，而传统的双元件储能电阻热水器优先加热上部元件，在完全耗尽事件发生20-40分钟后，可以再淋浴一次热水。
最后，有争议的是，淋浴时间较长的青少年不应该用无休止的热水解决方案。这使得淋浴时间长得离谱，并以挥霍无度的消费形式引发道德风险。也许对青少年来说，更好的体验是“淋浴结束的信号”——从一个耗尽的水箱里流出温水，以及下一个需要洗澡的人的辱骂——这两种情况都是把青少年从以自我为中心的幻想中拉出来的机会。
虽然我同意Curt的观点，在佛罗里达州，在弗吉尼亚州的仲冬，排水管的热量回收几乎是无用的，但就你从一个50加仑的水箱中获得的热量而言，它会对淋浴性能产生重大影响。年平均入水温度将在50度左右，使用深井水温度作为代理:
http://www.earthrivergeo.com/img/geothermal-article/geothermal-subterrainean-temperature-contour-map.jpg
但在冬季中期，进水温度可能会下降到40华氏度。由于在冬季中期，进水温度或较低，进入堆泵热水器的热量是一个空间加热负荷，排水管热量回收对总能量使用的净效益超出了热水器简单的测试def所能计算出来的。在仲夏，当传入温度为柯特估计的60华氏度或更高时，排水热回收的效率较低，但也需要更少，热泵热水器减少了冷负荷。VA的排水热回收将是一种比直列式无水箱更环保的方法，成本相当或更低，并且具有更好的财务投资回报率。
FWIW:在我的DWHR之前，测量到的进入下水道的水温度总是超过95F，通常接近100F，但它非常接近淋浴下水道。我想，经过长时间的排水管后，温度可能会降至90华氏度。在我的MA位置，我的进水温度从冬天的中高30度到夏天的50度到60华氏度不等。在VA，你的进水温度会更高，但不会高10s度。
与美国的一些地区相比，弗吉尼亚州的当地电网目前的碳水含量相当高，甚至一个标准的~0.55EF燃气水箱可能比热泵热水器本身的年碳足迹更低，但如果大部分热水使用是淋浴，热泵热水器+排水热回收可能会击败冷凝燃气水箱。但VA电网也在以相当快的速度减少碳排放，热效率为25-30%的煤炭被热效率为50-55%的联合循环天然气取代，同时可再生能源比例不断上升。如果你能让它在你的浴缸填充量下工作，热泵热水器将是一个明显的低碳水化合物赢家。你永远不会从热泵热水器(即使有排水热回收)中获得无尽的淋浴体验，但你几乎可以用冷凝燃气罐+ DWHR。在我的例子中，浴室灯占用传感器上的暂停是对青少年的时间提示。
温泉填充能力仍然是机械系统设计的最大障碍。这些负荷通常由大燃烧器低质量翅片水管燃气池加热器类型的锅炉提供，当你有多个温泉需要在短时间内填充时，但这并不太环保，也不是一个非常便宜的解决方案。如果你能让它与更大的热泵热水器一起工作，它的碳排放量会低得多，而且安装成本比巨型btu锅炉(只间歇性使用)更便宜。一辆电动无油箱将是一个可怜的创可贴，只能获得边际容量——用一辆18kw的无油箱填满半个水疗中心需要永远的时间。大小水箱为浴缸，并曲柄设置点，如果你必须，增加待机损失是该死的。
我得说我真的很高兴我在这里发帖，这比我最初想象的要复杂得多。
两个有趣的观点。我想，一方面，在60度的进水温度下，HPWH将使用更少的能源，并且比电气元件使用更多的热泵，但如果目标是在高峰使用时增加可用热水，那么DWHR系统将是完美的补充。我完全同意Curt的观点，为无休止的青少年淋浴提供无限的热水可能会适得其反。
我还在纠结，在我的情况下，什么才是最好的方法。在某些方面，无罐NG加热器似乎仍然是一个更简单的解决方案，尽管安装成本高，总体成本在20年内无法收回，而且效率仍然低于高压水轮机，更不用说高压水轮机+DWHR了。
把这种情况看作三个独立的问题来处理:
1.提高能源效率/减少能源消耗:
2.为按摩浴缸和偶尔的长时间淋浴提供持续的热水流。
3.即时热水，减少水的浪费。
所以看着这些，我对HPWH很有信心，因为我觉得至少在接下来的5-7年里，有了更小的孩子，我们的需求就会得到满足，效率也会更高。问题是是否值得安装:
a)一个300-500美元的循环泵，在水龙头处提供即时热水，据报道每年节省5000-10000加仑浪费的冷水(每年仅花费约10-20美元供应+污水)。解决了问题3，但恶化了问题1。这似乎是值得的，因为成本最低，它提供了节约水和时间的两个好处。对高压污水处理厂需求轻微增加的成本可能会被节省的用水完全抵消。我看到的问题是，这些阀门往往会经常失败。有推荐好的品牌/型号吗?
b)一套排水管热回收系统，售价750-1000元，以协助污水处理厂维持较高的温度，因为回收速度较慢。改善问题#1和#2。尽管这种好处在VA中可能不太有利，即使它将输入温度提高了25-30度，也足以显著提高恢复速率和高压水处理机的总体峰值需求供应。
c)为浴缸和主淋浴配备备用的即热式加热器(500美元)。只要即热式加热器有足够的电力，它将有助于#2和#3，但对#1更糟糕。我仍然认为这个解决方案是有效的，即使它是一个“创可贴”，因为使用浴缸只是偶尔的。如果加热冷水，流量从一个11或18kW的加热器将不够，但如果供应热水从高压水电厂，即使在高峰需求后，温度可能会在70-90度的数量级，大大增加了小电力达到所需的温度在更高的流量。
问题是这三种解决方案加在一起将花费1000美元用于高压污水处理厂，1000美元用于小容积式污水处理厂，500美元用于再循环泵，500美元用于小容积式污水处理厂。总共3000美元，其中一些即使只是一个标准的热水器安装也是必要的。即使每年节省的总能源和水是400美元，回报也将是6-7年。还不错，但在某些时候，回报会递减，复杂性会增加，未来的维修成本也会增加。
我现在可能比开始之前更困惑，不知道怎么做才是最好的。HPWH + DWHR似乎是一个好主意，也许再加上循环泵，但这仍然不能解决我们现在的问题，即浸泡浴缸不能使用，因为热水器不能装满它们。
在和我妻子讨论把两个主浴室的按摩浴缸搬走的可能性时。祝我好运吧。
祝你好运。在任何节能计划中，减少负荷总是第一步。
除非你有一个非常高的水管，否则不要指望排水热回收能达到30华氏度。在NRCAN的模型比较页面上，只要你的水流速率不超过2.5gpm，那些在50%范围内的淋浴喷头流出的水(~105F)和入水温度之间的温差就会大致分开。所以当你有55华氏度的进水(可能是你的年平均值)，在DWHR的输出时，你会得到25华氏度的上升。使用流量大的淋浴喷头，你会得到更少的水，使用流量小的淋浴喷头，你会得到更多的水，但它必须在1gpm的范围内才能达到30F。
在冷水国家，一个0.90EF的电动水箱和每天30分钟的淋浴时间，即使是7美分的电费，也有合理的净现值。
http://www.renewability.com/uploads/documents/en/analysis_dwhr_minnesota.pdf
对于热泵热水器，财务模型变得更加复杂，但从扩展的明显容量的角度来看，它仍然可以在任何能源价格下为家庭和谐带来回报，不是吗?;-)恢复时间肯定更短，而且需要更长的淋浴时间才能真正耗尽水箱顶部的流出物，使其低于人体温度。
但它不会涉及到桶的填充方面，即使是很小的量-只有一个足够大的水箱(和一个足够高的设定点)可以让你达到这个目标，除非你有一个巨大的加热器/燃烧器后面。在8gpm(4000磅/小时)的合理填充速度下，需要20万btu /小时(59千瓦)的热量才能产生50华氏度的上升。
带300-400K 80-85%效率燃烧器(如Laars或RayPak)和~50加仑缓冲热交换器(如Ergomax E44)的翅片水管燃气锅炉可以让你达到这一目的，没有巨大的备用损失或短循环损失，但安装并不便宜。但这确实是多个水疗浴缸所需要的。除非你非常有耐心，愿意忍受燃气即热热水器在其他用途下的怪癖，否则标准的燃气即热热水器在水疗浴缸上是不够用的。
哇——就像我说的，Dana经常在博客上超越我……很少有人这样做。
因为你显然有天然气，它的每英热单位的低成本(现在和可能是你选择的任何热水器的生命周期)改变了我的想法。假设你没有一个500加仑的水疗中心，有更高效率的燃气储罐加热器，可以满足你99%的需求，大部分效率，但远低于高Btuh无罐加热器的复杂性。
我想到的是AO Smith和Polaris……北极星声称高达386 GPH在60*F上升95%以上的效率。我不能为他们担保。
你想得太多了…简化你的生活然后继续前进。
http://www.hotwater.com/water-heaters/residential/conventional/gas/vertex/power-direct-vent/