图片来源:Marc Rosenbaum
更多嘉宾博客
我现在已经使用间歇泉热泵热水器(HPWH)一年了。除了2011年7月地板上的水坑，它的表现一直稳定。
不过，它的表现并不令人激动。在夏天，它以0.13 - 0.15千瓦时/加仑的速度制造热水，进水温度在60华氏度左右，地下室空气温度在70华氏度左右。在冬季，地下室温度在50°F低至中，进水温度为50°F或略低于50°F，这一消耗比增加到0.25千瓦时/加仑。
我在2012年1月中旬改用只使用上部的电气元件，耗电量比为0.31千瓦时/加仑，因此高压水轮机节省了大约20% -实际上更多，因为高压水轮机加热整个油箱，而电气元件只加热油箱的上部30%。这可以通过红外摄像机来验证——在元素位置下面有一个急剧的温度梯度。
施泰贝尔电子设备性能更好
如果我没有给自己85加仑的水箱来做HPWH或添加太阳能热水，我会安装一个50加仑的马拉松代替。我们有来自Eliakim 's Way住宅的非常好的数据，显示约为0.21 - 0.23千瓦时/加仑。所以一年多了，我不确定我的高压水热水器和更大的水箱比小的电热水器节省了我什么。
一个非常重要的因素是我们的热水使用量非常低，每天大约13加仑。这意味着HPWH的大部分运行时间都在应对备用损失，这意味着它在110°F - 120°F的水温范围内循环，在这个范围内效率最低。当然，这些能量并没有被用来加热热水来取代我们用过的热水。
我有另一个高压水轮机的数据由Stiebel Eltron制造的加速器．
去年冬天，南山公司对奇尔马克的一所小房子进行了深度能源改造，安装了这个装置。地下室的墙壁是R-20，地板是R-3。地下室有一个管道微型裂缝热泵空气处理器和绝缘管道以及Stiebel Eltron。
Stiebel Eltron有一个80加仑的油箱，制冷剂加热线圈包裹在油箱外面的绝缘层下面。它有一个1.7千瓦的备用电气元件和一个独立的恒温器。该装置设置为130°F的水。我们在冷水入口安装了一个水表，用Powerhouse Dynamics监控器．在最初的六个月里，这个家庭平均每天使用45加仑的热水。
与玛莎葡萄园岛的其他住宅一样，进水温度变化不定，3月初开始为50华氏度，8月份上升到60华氏度。地下室温度从50°f以上开始上升到60°f以上。
HPWH生产了7980加仑热水，使用了477千瓦时的电力，耗电量比0.060千瓦时/加仑——比Eliakim 's Way的50加仑马拉松水箱的效率高出三倍多，Eliakim 's Way的6座房屋在同一月份平均每天43加仑，耗电量为0.20千瓦时/加仑。
这一表现与间歇泉的表现完全不同。此外，该机组似乎有低待机损耗。在没有使用的日子里，它使用大约1/2千瓦时。我最大的问题是，这款昂贵的设备(标价约2600美元)能维持多久?
热泵热水器在哪里有意义?
值得注意的是，HPWH从房屋中吸收热量，至少在供暖季节是这样，所以如何为房屋供暖很重要。以下是一些需要考虑的情况:
1 - HPWH位于地下室，带有煤气炉和泄漏的非绝缘管道，使地下室保持在70°F。HPWH的高效运行是因为它从温暖的空气中吸收热量，而这些热量只是间接地到达生活空间。可能是一个很好的应用。
2 - HPWH处于直接增益被动式太阳能房的热包层中，并配有木质火炉备用。同样，热泵是在一个有利的温度条件下运行的，热量的来源是太阳或木柴。通常在冬天，这个空间可能会过热，而冷却并不是令人反感的。
3 - HPWH处于电加热房屋的热包层内。从空气中除去的每一单位能量都被电阻热所取代。这不是个好选择。
4 - HPWH位于小型裂缝热泵加热的房屋的热包膜内，其COP为2.5。高压水轮机COP由2有效地降低到1.4，因为热泵需要能量来抵消高压水轮机的冷却效果。如果房子一年中有六个月处于供暖模式，其余时间热泵的冷却效果可以忽略不计或受欢迎，那么这个值就变成1.7。
最后，气候转向以降温为主的程度越高，HPWH看起来就越好。你在佛罗里达的房子里有一个HPWH，它在加热水的同时提供免费的冷却和除湿。
HPWH同时也是除湿机
我们从Stiebel Eltron HPWH中学到的另一件事是它对地下室湿度的影响。我们知道HPWH既能冷却空气，又能去除空气中的水分，但我们不知道它会使空气的相对湿度变高还是变低。它可能会冷却空气，而不能去除足够的水分来保持相对湿度在空气冷却时上升。
图2(下图)显示了高压水轮机运行3个半小时期间记录的数据，以及开始和结束时的空气状况。
我们看到的是地下室的温度下降，相对湿度下降。就像我的朋友和南山同事John Guadagno说的，好东西，好东西!它之所以好，是因为材料的含水率是根据周围空气的相对湿度决定的，含水率较低意味着发霉的机会较低。我同意JG!
水加热策略
总结一下我对如何制造家用热水的想法，考虑到我更倾向于将电力建筑与可再生能源发电相结合:
-低DHW用户，比如高达20加仑/天，应该在超级绝缘水箱中使用电阻或分布式瞬时电加热器。（购者自慎:很多很多安培!)
中等DHW用户，例如20 - 50加仑/天，应考虑热泵热水器。选择效率最高的，有一个大油箱的，可以关闭电力备份。
-大量使用DHW的用户应考虑使用太阳能热系统。看看瓦格纳系统这是一个聪明的打包排水系统，作为一种可能。
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．
每周时事通讯
在您的收件箱中获得建筑科学和能源效率建议，以及特别优惠。
20的评论
嗯…
虽然我基本上同意你的大部分结论，但我对引入一个全新的热水生产性能指标感到困惑……每加仑千瓦时。你没有提供关键的温升信息……
在北方，热水器温升的标准值是90*F。这一数字考虑了相当苛刻的条件，如35-45*F进入水和125-135 *F离开水。即使在北方，70*F的上涨可能更能反映典型的家庭需求。
折中一下，考虑一个80*F的上升:一个EF为0.9的纯电阻加热器需要0.217千瓦时/加仑。
我对数据感到惊讶和怀疑，Geyser每加仑使用0.25加仑，而Stiebel仅使用0.06加仑。这两个系统在设计上并没有太大的差异。
你对地下室湿度的顿悟并不那么令人惊讶……技巧问题…在潮湿气候下运行的空调排出的空气的相对湿度是多少?答案:非常接近100%。你可能会问，在接近100% RH的情况下，如何供应空气可能会使房间或家庭除湿。
你甚至可能会问，刚刚从空调(不管哪种类型——窗户、中央或迷你裂缝)排出的空气的RH是100%……答案是……它只是吹过一个覆盖着水滴的冷湿线圈，所以它很湿。
55*F 100%RH空气仍然是一个优秀的除湿机。你可能会问这是怎么回事。答案是，当55*F 100% RH的空气与75*F+空气混合时，就会变成低于50% RH的混合物。
至于热水效率
我并不感到惊讶，我希望你也不感到惊讶，一个家庭的热水箱容量是每日热水使用量的5倍，相对于日常使用量，备用损耗非常高。
我相信你已经总结了我几周前的假设……那一户用得很低(<20天!
同意Curt的观点
我一直专注于500-900平方英尺的小房子。通常一个人住，也许两个人住，所以
热水使用在15-25加仑/天范围内。超级绝缘，净零准备与一个小型分裂的热和冷却。关于这个概念，最让我困扰的是使用电阻加热水!虽然我喜欢阅读有关太阳能热水或热泵热水器的最新、最好的东西，每天使用15-25加仑，但回报是用几个世纪来衡量的。此外，在供暖季节的小空间里，HPWH将是一个真正的问题。排水回收可能具有经济意义，但我通常是在平板或浅爬行空间上建造。
对于低技术、低成本的电阻热水加热，我有两个想法:
1) 30加仑的电动油箱用2英寸的pex电源线包裹，然后用额外的绝缘材料包裹，然后再用2英寸的pex电源线包裹。我的计划是把所有的管道都放在一起，所以热水箱将与冰箱和洗衣机烘干机共享空间。入水50度将加热到70度的外圈，将加热到80+度的内圈。因此，水进入电水箱将是80-90度，而不是50度。每个线圈将大约10-12加仑，所以我将有20+加仑的预热。水箱待机损失将是预热水。
2)在朝南滑动玻璃门的非活动面板前设置一个钢制加压预热箱。除了朝南的那一面外，水箱的所有侧面都是绝缘的，而暴露在外的那一面则有可移动的夜间绝缘。在一个阳光明媚的日子结束时，我会有90-100度的预热水。
我认为……
情况1:
“1 - HPWH在地下室，有一个煤气炉和泄漏的非绝缘管道，使地下室保持在70°F。HPWH的高效运行是因为它从温暖的空气中吸收热量，而这些热量只是间接地到达生活空间。可能是一个很好的应用。”
在大多数情况下，把钱花在管道的空气密封和绝缘(以及房屋的空气密封)上要比花在HPWH上要好得多。或者把钱花在燃气热水器上。如果地下室没有隔热并且漏气，那么它也会优先于HPWH。漏水的管道和漏水的房子通过空气处理机驱动的渗透浪费了更多的能量，而不是热泵热水器潜在的效率节约。(但我相信有一些例外可以证明这一规律。)
在魁北克的被动式房屋中，电力成本很低。每天前40千瓦时06美元)我想将DWH生产与地暖结合起来。我们的家庭热水使用量很低，所以我认为一个超大的热泵热水器可以为我们提供所有所需的热量。如果可以简单地通过热水器中的线圈抽水，直到达到25至30摄氏度，而不会使热水器负担过重，那么一个高质量的热水系统将是所需要的。此外，如果HPWH在热包层内冷藏空气，为什么不冷藏不新鲜的热空气，并在冬天将其排出室外，并在通风系统的进气口用散热器加热进来的空气呢?通过这种方式，一台高效运行的热泵可以同时为房屋供暖、提供热水和通风。
@达纳
谢谢你这么有道理的评论。这一点很明显，但显然不是对每个人都适用。
Nat Gas改变了游戏规则
我同意，除了最便宜的电力公用事业地区，天然气的可用性加上北方气候削弱了HPWH的理由。
用电阻来加热水是痛苦的，考虑另一个极端——让燃油锅炉和它的水循环夹套、烟道等整个夏天都保持热(以及把不必要的热量输送到周围的房间和家里)，只是为了有热水。间接证据表明在这种情况下备用损失超过75%。
在“全电动房子”上遇到了麻烦
直到我开始关注通常只有一个人的非常小的房子，我避免了所有的电力。
但当需求下降到一定程度，电热的COP达到2.0+时，数字就会发生变化。我喜欢设计/建造小型建筑的原因之一是一切都很简单。
油锅炉水加热(响应短路)
你可能会发现这份文件对于评估大质量化石燃烧器中嵌入式线圈和间接加热的相对效率很有用:
http://www.nora-oilheat.org/site20/uploads/FullReportBrookhavenEfficiencyTest.pdf
75%的备用损失在水加热将是一个超大的大质量锅炉的极端情况，但50%将比平均埋管线圈更好。事实上，老式的大型锅炉几乎没有或几乎没有绝缘，而且现实世界中大多数装置在靠近锅炉的管道上都没有足够的绝缘(甚至没有)，这使得待机损失大大增加。有些情况可以纠正，有些则不能。
但是，放弃石油而改用热泵在经济上更有意义，而且在美国大部分地区，如果采用热泵技术，实现全电动将大大降低碳排放。在过去的十年里，空气源无管道系统的技术水平急剧上升，即使在新英格兰，即使它不是一个全面的解决方案，也有可能在经济上抵消大多数石油加热家庭的大部分热负荷，只需一个5000万美元的2吨迷你分离器。马克·罗森鲍姆(Marc Rosenbaum)可以用一台1吨重的富士(Fujitsu)给他在玛莎葡萄园岛(Marthas Vineyard)的房子供暖，并把燃油锅炉运走，但对于缅因州东北部的大多数改造来说，你可能仍然需要让这只“巨兽”活着，只是不那么活跃而已。
备用损耗等
为了讨论油锅炉的备用损耗，我们必须知道其他系统的备用损耗是什么。
马克的千瓦每加仑数字唯一的问题是缺乏备用损失数字。知道一个给定系统的备用损耗，就可以在系统之间进行比较。如果马克测量过，他就不会列出这些。知道了待机数并将其与其他系统的待机损耗进行比较，就可以对它们的相对性能作出判断。
我最近发布了我自己的油锅炉间接系统的备用损失实验。如果我费心测量我的实际热水使用量，我就可以对相对效率做出广泛的假设。
例如，可能会注意到，如果一个人不使用热水(在我的测试中)，待机损耗是100%。这不是一个重要的数字。每个水箱热水系统在零使用时都有100%的待机损耗。真正重要的是生产热水的总成本是多少，而不仅仅是备用损失。电水箱热水器待机损耗小，但运行成本很高。在马萨诸塞州，我用锅炉发电的价格相当于石油的价格是每加仑5.60美元。这为损失的增加提供了很大的空间，之后才会出现经济问题
但基思…
热泵热水器(HPWH)和其他标准热水器的DOE EF评级实际上给出了一组标准条件和使用量下的备用损耗，并且通过简单的算术和很少的假设，可以合理准确地推导出绝对备用。每天使用的容积(64.3加仑)，进水温度(58±2°F)和存储温度(135±5°F)在测试协议中规定，以及热水器所在的房间温度(67.5±2.5°F，干球)。根据EF等级，很容易得出备用损耗数字，单位为BTU/小时或BTU/天，在标准测试条件下，该数字优于1.5位有效数字，并根据实际存储温度和房间温度delta-Ts进行调整。
以燃油为代价，考虑到布鲁克海文国家实验室测量的大量空转损失，我参考了必须保持温度的锅炉，即使在零热水使用的情况下，这确实很重要。看到的:
http://www.nora-oilheat.org/site20/uploads/FullReportBrookhavenEfficiencyTest.pdf
使用冷启动锅炉和与管道绝缘的良好间接绝缘，你在锅炉上的备用损耗会很低，但那些带有嵌入式线圈的野兽锅炉即使你每周只用水桶洗澡一次也会花很多钱。对于那些使用嵌入式线圈加热的人来说，你选择了HPWH，在夏天关闭锅炉，仅在冷却季节节省的费用就可以在短时间内支付HPWH的费用，每加仑4美元和每千瓦时0.16美元，在任何用水量的情况下，EF约为2。
在原始投资回报率方面，这笔钱可能更好地用于将热水器成本应用于无管道空气源热泵，以补充空间加热。
再保险
没有人会说1930年代的锅炉是加热热水的好方法。如果有人出于任何原因在运行热启动锅炉，我希望他们持有BP的股票。这基本上就是相关报告的内容
哦……
我最初的观点是原地待机损失将使Marc产生的数字[kw/gal]
真正有用的。在我看来，行业数据并不适用于非常低的使用率。
好东西——谢谢大家!
我已经做了数学Dana参考，用于计算热水器的待机损失，并标记EF和kwh使用量，以符合DOE / ASHRAE / WHAM测试。根据电阻加热器的测试图纸时间表，每年超过4422.9的任何kwh使用量都是待机损耗。
我浏览了这份报告，它似乎支持了我的假设，即使用燃油锅炉的夏季生活用水供暖确实效率低下。
我所想到的油液间接情况可能是极端的，证明了我整个夏天75%的备用损失的假设是正确的。无论如何，我都不是油热专家……
妈妈一个人住在波士顿北部3000平方英尺的房子里。它有一个Weil McLain Gold锅炉，我相信，一个0.8 gph的喷嘴。根据石油公司的说法，房子的负荷为55k btuh，使锅炉大约大2倍…我想这是典型的。每年他们都会测试这个东西，并挂一个标签，根据净堆栈温度增益和O2或CO2，声称84-85%的效率…我不记得细节了，但依依不舍地记得1987年左右的一次实习，我带着一个烟雾测试仪、烟道温度计和巴赫拉奇哑铃四处走动，据说可以得到一个燃烧效率百分比。
不管怎么说，马军一个人住，在使用太空暖气方面相当节俭，早春就把暖气关了，到了秋天尽量不使用。然而，每年夏天，她都要花费大约半箱(100-150加仑)昂贵的燃料油，这仅仅是5个月的家用热水。整个夏天，锅炉都是温暖的，还有迷宫般的连接管道和区域泵(3 +间接)。站在锅炉上方三层楼的平屋顶上，从9x12的陶土内衬烟道往下看，你会看到一脸向上流动的、温暖的、有油味的空气……连续5个月。我隔热了一些迷宫，这似乎降低了地窖的空气温度，这意味着我已经减少了备用损失。
不管我怎么努力，这一定是让马从五月到十月一直泡热水澡的最轻率的计划。我问过油热设备，是否可以在夏天关闭锅炉，改用HPWH甚至电阻罐(油每加仑3美元以上，电每千瓦时0.16美元左右)，但他们向我保证，锅炉会因寒冷、酸雨或闲置而死亡。我认为他们只是想用每年100加仑以上的夏季燃料来为自己的巢穴锦上添花。
Nat Gas是可以使用的，但它在200英尺开外的树林里，穿过裸露的花岗岩壁架——天知道要花多少钱。
我喜欢这个地方有迷你裂缝的空调，但楼上有5间小卧室，天花板有7英尺高……似乎没有人能制造一个3吨的微型裂缝，可以支撑5个3千立方英尺的头，然后是1个12千立方英尺的头和2个9英寸的头……
再保险
电费可能很贵，但也没那么贵。
夏天你完全可以把锅炉关掉。只要安排年度大扫除在秋季准时进行就可以了。
2个球阀和一个40加仑的电动油箱可以节省很多钱。或者，如果是时候换一个新锅炉了，冷启动会节省很多钱。你可以让老式锅炉冷启动，但要加热就得花很长时间。采暖的人在卖油，所以.......
即使是冷锅炉……
.．.必须要为间接服务而努力。在布鲁克海文测试的系统中，它们中最好的是75%的夏季效率，这是使用带热吹扫控制的锅炉。这些不仅仅是20世纪30年代的技术(最多是一个)，而且一些较新的嵌入式线圈版本用间接方式击败了其他系统。但它们的表现都很糟糕。(见pdf页码表2第12页最右边的一列。)
在备用损耗的最粗略估计中，如果你有一个最佳情况下的75%效率系统，在DOE使用情况下，如果你的个人使用情况是0加仑，你仍然使用了25%的油，相当于每天使用63加仑，这仍然是相当可观的。
即使是间接(系统#4)的冷启动92%冷凝油锅炉，也只有55.4%的水加热效率，这意味着1加仑/天的毛巾浴缸将使用几乎是63加仑/天的家庭的一半。在当前全国平均油价和电价下，即使是一个额定为0.90EF的电阻电罐，在夏季的运行成本上也会超过它。
对锅炉进行热净化，通过更好地隔离管道来减少间接的备用损失，这是你对石油所能做的最好的事情，我相信使用热净化省煤器控制即使作为改造，也会使一些冷启动锅炉在水加热模式下超过75%，但在夏天，将其关闭，使用热泵热水器显然是更好的方法。
在Curt的妈妈所在的MA地区，夏季的露点远高于华氏60度，即使是相对紧凑的房屋也能在夏天从地下室除湿机中受益。HPWH至少会带走一部分潜在负荷，并将其用于更好地加热热水，而不是加热地下室空气。(在MA级别的补贴下，HPWH硬件基本是免费的，安装是额外的。)大多数1980年以后建造的锅炉在季节性关闭时都没有问题。如果它在冷却时泄漏，这表明热交换器板上的贯穿螺栓已经拉伸(可以用扳手修复)，或者板已经弯曲或腐蚀到它已经奄奄一息的地步。
因为大多数油锅炉在马3-6x超大号的实际设计加载条件(摇,基于个人经验),甚至最微小燃烧器经常2 x超大,摆脱漏水的超大beastie-boiler与智能控制,取而代之的是宽容的冷却器返回水和接近的规模通常会在几年还清,即使这兽仍然能够达到85 - 87%生刚调时稳态燃烧效率。(查看附录中这些系统的部分负载回归曲线，可以估算出4-5倍的超大容量对平均效率的影响。)
再保险达纳
75%与....相比什么?
这是我最初的观点[回到主题]，如果在安装的情况下，测量待机损失[零加仑的能源使用]，然后测量热水使用和能源使用，那么就可以很好地猜测在不同使用水平下运行给定的热水器的成本，因为待机损失是相对固定的。这真的是Marc的文章中唯一缺少的东西，能够将苹果与苹果进行比较。
在Curt的妈妈的情况下，我想在卖给她一个hpwh之前，我想知道她消耗了多少油。花几千块在那上面，却把锅炉留在原处似乎很冒险。
“75% of what”的比较在文档中。
用水量的分布在文档的第4页以图形方式概述，与DOE EF测试中的总量大致相同，但使用了与EF测试不同的绘制剖面。备用损失与抽油剖面无关，因此，如果在最佳情况下系统(系统#3)，75%的源燃料能量进入热水，在该系统中，稳态效率约为87%，12%的能量进入烟道(88%的原始燃烧效率)，其中12%是备用损失。因此，一个极端的接近零体积的用户仍然会使用标准体积用户所使用的12%的燃料。(在我之前的文章中，我错误地把它写成了25%，没有把88%的原始燃烧效率计算在内。)这是最好的情况下的系统-只有另一个甚至超过60%，独立于燃烧效率或稳态效率。
以Curt的母亲为例，马萨诸塞州将直接补贴1千美元，这是通用电气在盒式商店的零售价格。(有了补贴，它比标准的电动坦克便宜得多——基本上是免费的。国家在这方面太咄咄逼人了!)我不太确定安装它的管道和电气的其余部分如何能加起来“几千”，甚至一美元，因为承包商不只是为了宰一个老女人。如果她的系统是55%(或更糟)之一，那么她在夏季使用任何(或不使用)热水时都会大量使用石油。如果它能节省50加仑/夏天(加上200-500千瓦时的减少除湿机操作)，它应该在短时间内回报。但如果她玩的是短期游戏，认为自己很快就会搬出去或离开这个星球，那就没有任何回报了。
苹果和芜菁甘蓝
我已多次阅读该报告，了解其含义和局限性。我的系统基本上是系统5，但是完全压缩的版本
该报告，像大多数这样的东西，是为了比较测试项目。它指出，其目的是调查通过更新这种类型的设备所带来的改进，而不是提出绝对的效率数字。因此，75%的数字不是一个有效的数字，用于实验之外的比较。
记住，你引用的数字是夏天的数字，而供暖系统，这里的数量至少是8个月，关于冬天的备用损失，有一个重要的回购，这就是为什么人们没有把间接的成千上万的抵抗坦克。
当然hpwh比40年的锅炉更有效率，但大多数人关心的是成本效益而不是系统组件的效率
我想你最近没有雇水管工和电工吧?要在以前没有的地方添加一个新组件，将其连接起来等都不是简单的。不，我没有跟踪激励措施，但是是的，如果hpwh是“免费的”，我敢打赌安装它是1000美元。
对Curt妈妈的房子来说，这可能是一项很好的投资，但真正的问题是，这是对房子节能的最佳投资吗(除了买一件很酷的技术产品)?
由于不知道这幢房子在水电费上花了多少钱，也不知道它的长期计划是什么，我不敢猜测。
如果花一大笔钱在改善房子上可以让她在房子里多住几年，那么摆脱那个该死的锅炉是完全有可能的。那么无论如何要一个“免费”的热水器。
然而，如果没有这样的预算[和/或她偷偷想搬到博卡，但还没有通知Curt]，那么这可能会改变数学。HPWH仍然处于“较新”的一边，我能想到的很少有事情比很多关于那个花哨的热水器是如何“再次”坏掉的电话更少了;我妈妈送的!
都是好东西——谢谢!
妈妈是一个既便宜又冷血的人——直到深秋才开始加热，然后把温度设为60-62。她去了博卡(实际上是德尔雷，但离得很近)，但在露点达到60的时候，她就在I-95公路上跑了起来，不晚于五一劳动节。
我不知道Mass有HPWH折扣-好信息。
我倒希望她能改用天然气，把油锅炉和油罐都扔掉。高pwh的理由随着NG而减弱。尽管我不喜欢他们，但NG的无水箱可能对她来说是有意义的，可以分离太空热量和热水。
登录或创建一个帐户发表评论。
报名 登录