图片来源:所有照片:Marc Rosenbaum
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在我的上一篇博客，我讨论了我们的家庭热水(DHW)负荷的基础知识，并简要介绍了增加太阳能热水系统以满足大部分负荷。我决定首先尝试一台热泵热水器(HPWH)，部分原因是它的安装要简单得多，成本也低得多，另一部分原因是我很好奇，想看看它的工作效果如何。
因为我已经有了85加仑的马拉松电热水器，我不需要额外的存储空间，所以我看了看可用的附加产品，然后选择了的喷泉它是由缅因州的Nyle Systems公司生产的。它的价格在1000美元左右，外加安装费用。
附加热泵热水器
间歇泉是一个小立方体(大约1 1/2英尺在一边)，可以坐在地板上或在一个平台上，毗邻热水器水箱。它(和其他HPWHs)的工作方式是，它从其所在空间的空气中去除热量，并将热量转移到水中。
间歇泉有一个压缩机来运行制冷循环，将热量从空气中带走(就像空调或除湿机一样)，一个风扇在制冷剂线圈上移动空气，还有一个泵来将水循环到相邻的储罐。它连接到水箱底部或底部附近，所以它加热最冷的水，最大限度地提高热泵的效率。图2(下面)显示了间歇泉的内部，包括它的关键部件。
当HPWH从空气中提取热量时，它也会冷却空气，这意味着它也可以作为除湿机，只有一个关键的区别。传统的除湿机先冷却空气，将湿气冷凝出来，然后再加热除湿后的空气，这样就可以去除湿气，给空气增加热量。由于加热空气会降低空气的相对湿度，因此去除水分和增加热量的双重效果正是我们想要的——较低的相对湿度意味着被除湿的空间中的材料吸收的水分更低，因此霉菌更少。
HPWH从空气中除去水分，但冷却而不是加热，因为热量进入了DHW，所以它不是一个有效的除湿机。我放了一个Hobo四通道数据记录器观察高压污水处理厂对地下室环境的影响。
正常的间歇泉安装使用一个巧妙的管中管接头，插入到常规电热水器(或其他热水器水箱)的排水接头中。这使得间歇泉既提取水被加热，并通过热水器上的相同端口返回加热水。
拆除马拉松的下部加热元件
在马拉松的情况下，排水端口的位置排除了这一点。我选择做一些非常规的事情——我去掉了下面的电热元件(住宅电热水器有一个上面的元件和一个下面的元件，一次只有一个工作)，并用一个适配器将从间歇泉返回的热水连接到这个位置。被加热的水来自排水管连接处。
这种方法失去了将较低的元素作为HPWH备份的功能——只有顶部元素可用。间歇泉使用热水器上现有的线路电压恒温器来告诉它何时运行。在一个典型的电热水器中，控制器首先确保控制上部元件的顶部恒温器满足要求，然后是下部恒温器和下部元件，以适当地优先处理水箱顶部的水，首先将其抽出。
在我的设置中，一旦上面的恒温器满足要求，电源就会切换到下面的恒温器，如果需要，可以调用间歇泉操作。我把上面的恒温器设置为90华氏度，下面的恒温器设置为120华氏度，这就迫使热泵来做所有的水加热。
我在2011年7月5日安装了间歇泉，从那时起我们就没有使用任何电力进行电阻加热;所有的水加热都是由间歇泉完成的。请注意，HPWHs是慢加热器相对于典型的热水器。间歇泉的输出功率在2千瓦以下，而电热水器通常是4.5千瓦，燃气或油加热器的功率要高得多。这就是为什么HPWH的水箱尺寸很大。今年夏天和秋天，我们的房子里多次住满了客人，有足够的DHW没问题。
使用水表和“杀死瓦特”表监测性能
由于这对我来说是一项新技术，我想了解它的工作情况。我在热水器的冷水给水管道上安装了一个DLJ75水表，在它分裂到恒温混合阀之前，这样我就可以测量我们使用了多少DHW。这是一个简单的，经过时间考验的机械水表。我们现在正在安装其他几个具有可以计数和合计的脉冲输出的程序，因此不需要人类每天读取它们来了解使用模式。
间歇泉是一台120伏的机器，只需插入插座，所以我用一个Kill-A-Watt计．我也一直在使用我的Hobo记录仪的两个外部通道来测量冷水入口和DHW出口温度。通过流量和温差，我可以计算出DHW系统的能量需求，通过千瓦时，我可以计算出满足该能量时的系统效率。
冷凝水处理
像除湿机一样，HPWHs从空气中去除水分，因此当水蒸气凝结在线圈上时产生液态水。间歇泉有一个排水盘来捕捉这种冷凝水和一个可以连接到管道疏水阀或冷凝水泵的水龙头。我的水只是排到一个5加仑的桶里。
有趣的是，在仲夏时节，地下室温度和相对湿度最高的时候，机组下面的混凝土上有一个水坑，随着降温高峰期的过去，水坑也消失了。我试图确定这个问题，尼尔的人很有帮助，但最后我认为在排水管里有一个泄漏，可能在角落里，只有当冷凝率很高时才会起作用。另一种情况是，不在排水盘上方的组件上可能有冷凝。我可能需要等到明年夏天才能解决这个问题。
我很高兴，这台机器相当安静，到目前为止，完全可靠。
附加组件还是集成单元?
如果我一开始就决定要安装HPWH，我可能会选择一个集成单元，在储气罐顶部内置热泵。这些是由Stiebel Eltron, GE, A.O. Smith和Hubbell等公司制作的。
有HPWHs现场性能的优秀报告作者:Steven Winter Associates。
在下一篇文章中，我将评论DHW安装的其他方面;然后在随后的帖子中，我将分享一些关于高压水热泵性能的数据，以及它对地下室空气温度和湿度水平的影响。
[编者注:本系列将继续;请继续收看“陷入困境-第三部分”。]
马克·罗森鲍姆(Marc Rosenbaum)是马萨诸塞州玛莎葡萄园岛南山公司的工程总监。他写了一个博客叫做低碳繁荣．
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13个评论
这看起来很有趣
在夏天的大部分时间里，我不得不在地下室使用一台除湿机，而捕捉热量制成DHW的想法真的很吸引人。但在一年中剩下的时间里，当我们积极地为地下室供暖时，把热量吸回来以获取DHW……我不知道这对我来说是否有意义。我对你的地下室温度和湿度的数据很感兴趣。
哦,见鬼!
在第一部分中，Marc选择了85加仑的马拉松，使用了13 GPD……
.．.现在我不得不承认我也有类似的想法。
我有一个3400 SF的ICF房子，船上有4.5个灵魂(一个兼职青少年)。它是加热和冷却的(好吧，大部分是冷却，因为我们在佛罗里达州)，由一个两个阶段3吨重的WaterFurnace Envision水源热泵锁定在低阶段。它工作漂亮，并有热回收减热器选项。
WF除冷器为其自己的80加仑(未燃烧的GE 12年电热水器)储水箱提供饲料，它保持在100-115*F 5月- 9月和12月- 2月。在暖通空调最小的平季，预热箱为70-90*F。
除湿器的80为第二个相同的GE 12年80提供动力，最初由常规的5500瓦电阻元件以通常的方式发射，但是，从2009年7月开始，为尼尔(当时是北路)rev 0.0序列号1号间歇喷泉提供动力。
早期的间歇泉噪音很大，需要几乎完全拆卸才能调整温度设定值。它还具有一个令人头疼的霍尔效应电流传感器，该传感器通常会在远低于额定最大安培的情况下跳闸。
我已经在整流罩的顶部挖了一个洞，以便调节温度，并将电流传感器弯曲，使其远离主机继电器。我还添加了一个数字计时器，每天两次在0400和1600中断间歇泉电源10分钟。这克服了不可调节的20*控制死区，否则会导致温水输送，因为预热罐通常会将95-105*F的水输送到间歇泉罐-太热了，无法触发运行周期，除非我将间歇泉设置在一个低效(并且对小孩子不安全)125*F+设定值。
做了所有这些，间歇泉可靠地提供了天知道有多少，但肯定超过50加仑110*F热水，每天满足我们所有的需求，整个夏天每月花费约3美元，在平月(没有HVAC)期间不超过15美元。我知道这在一定程度上是肯定的，因为像马克一样，我的间歇泉从2009年7月15日第一天起就一直在使用杀伤瓦特。
附注:虽然我在2008年买了双GE 12年80s，当时当地的家得宝(Home Depot)停止了这款车型，但我确实后悔没有选择马拉松——它们明显优越的绝缘性能将大大减少备用损耗。
P.P.S:我喜欢Marc在使用较低元素端口方面的创造性思维，因为马拉松的几何形状排除了使用间歇泉的管中管管道安排。由于担心管壁之间的热串扰，我拒绝使用管中管。相反，我从冷水入口(其浸管延伸到水箱底部附近)提取水，并将温水重新注入底部排水管。我更喜欢并提倡这种安排，因为它可以防止堆积在水箱底部的沉积物/水垢被吸入间歇泉的热交换器
柯特，我的间歇泉是后来者
柯特，我的间歇泉是后来的版本。这对于地下室来说是可以接受的安静。它在油箱中使用了下部元件的恒温器，这简化了安装，使其更加坚固。外部的盒子仍然是这样设计的，如果你想进入里面，它会比实际需要的更麻烦。
间歇泉的dB等级?
马克，你测量过间歇泉的分贝水平吗，或者公司公布了吗。噪音似乎是高功率whs的致命弱点。在整体模型中，噪声范围从55 dB (GE GeoSpring)到65 dB (Stiebel Eltron)，相差10倍。其他制造商似乎没有公布这些信息。我很想知道与间歇泉相比如何。
分裂HPWH
马克，我不同意你的评论:“如果我一开始就决定要安装一个高压水电厂，我可能会选择一个集成机组，在储罐顶部内置热泵。”
你的间歇泉可以持续30年或更长时间。热水箱只能用12年。如果把一个非常好的热泵(装满制冷剂)送到填埋场，因为钢罐生锈了，那就太可惜了。更换成本至少是坦克的两倍。
因此，到目前为止，采用马拉松式分流系统的间歇泉的生命周期成本是任何高压水处理厂中最低的。而且你永远不会有更换的麻烦或潜在的水损害典型的钢罐。
朋友们，要小心使用Curt上面关于从浸管中吸出水的建议。一些制造商安装了内置的止回阀或“热阱”，以防止水向那个方向流动。
顺便说一句-这里有一个网站，告诉我们如何使我们的钢热水器持续30年或更长时间....http://www.waterheaterrescue.com/
我没有测音仪，
我没有测音仪，所以送一个过来，我将测量间歇泉和斯蒂贝尔的位置。间歇泉规格显示在3英尺处有60分贝。在这一点上，我不愿意推荐间歇泉无论如何-没有足够的改善对直阻力，并不是能源之星评级。
我想说，我担心的阿喀琉斯之踵是寿命，而不是噪音，至少在寒冷的气候下，这些东西在大多数情况下都位于地下室。
凯文说得对
凯文说的很好关于冷水浸管里的热阱。通常我都是猛拉的，但我忘了提这个细节。
有一次，我忘了拉起止回阀，但发现circ泵没有问题克服它-它像一个橡胶垫圈，向内径向橡胶瓣，能够抵抗自然对流的非常小的delta-P，但在泵运行时完全打开。
止回阀是一个接头的一部分，还包括一个塑料套管插入，用于减少热水器进口和出口的截面积从3/4“到1/2”，所以如果客户需要高(> 7 GPM)热水流量，如罗马浴缸龙头，我将接头替换为全端口3/4“，并通过隔离水箱附近的冷热水管道来补偿。
我可以在不到10分钟的时间里用30 psig井水装满我们三楼80加仑的罗马浴缸，因为我已经取消了所有烦人的止回阀和袖状乳头，取而代之的是全端口3/4英寸的配件。
我对凯文关于间歇泉可能存在30年的假设持怀疑态度。什么样的耐久性或加速磨损测试支持这个前提?马拉松已经存在了足够长的时间，表明它们比传统的钢罐更耐用，但间歇泉是相当新的，由金属组成....没有访问凯文的链接，我怀疑它提供了一个很好的建议，更新传统热水器水箱的阳极…好建议，但我不知道有可更换的阳极保护间歇泉。
带有太阳能的间歇泉
我最近安装了一个间歇泉RO到40加仑间接罐从我的系统2000锅炉。冷水来自一个80加仑的太阳能加热水箱。我还在摆弄江森自控A419的设定值和差速器。传感器安装在水箱底部的冷进料上。我现在的温度是华氏120度，差12度。最近几天的入口温度在107-110度之间。间歇泉的设定值为120，差值为30。这可能适用于一个冷入口，但与预热水，它只是确保我有一个水箱的温水。关于如何确定最佳设置，有什么明智的建议吗?
间歇泉没有生锈的钢铁
回复Curt Kinder:
间歇泉的主要部件是一个密封的压缩机单元，看起来就像冰箱的内部。冰箱可以使用30年，但通常在30年之前就因为压缩机系统故障以外的原因被扔掉了。
在间歇泉中，所有浸湿的部件都是铜的，并且没有水箱来保护。
集热阀有许多不同的口味，其中一些可以阻碍一个小泵。
间歇泉还在吗
蒂姆,
Q。“间歇泉还在吗?”
答:不。有关更多信息，请参见“重新审视热泵热水器。”
除了阅读这篇文章，你还应该看看评论#2。
差不多两年后……
好吧，看起来奈尔系统公司可能准备推出一款新的“间歇泉”:e8。
https://www.nyle.com/water-heating-systems/units/e8/
8 kBTU/h的速度也可用于某些(温暖气候)空间加热应用，可能作为sanen /Eco2 SanCO2的替代品?
规格缺乏细节，只是初步的，据我所知，还没有发布上市日期或定价。
我想还没说完。
在下面链接的文章评论中，有一份报告称它将于2022年4月到期。
//www.slccoatings.com/article/heat-pump-water-heaters-in-a-cold-climate
用于加热，你需要在外面铺设管道，上面说它只能在38华氏度下工作。所以能发挥作用的气候非常有限。
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