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空气源热泵是努力减少建筑排放的中心。他们用电将热量从房子在夏天,在冬天进屋里。在加热或冷却的季节,热泵可以移动三个或三个以上的单位每单位热量的电力消耗。当结合低碳电力来自风能和太阳能,他们可以提供全年舒适没有化石燃料。
传统热泵在温和条件下表现最好。随着室外气温下降,他们可以提高效率,避免热量deliver-falls迅速减少。低于某一温度,通常30 - 40°F,他们再也不能跟上房子的需求,需要补充热量。依赖补充热量,特别是电阻,使热泵的声誉作为一个昂贵的选择。传统热泵在较低温度下表现不佳也限制他们在寒冷地区使用。
在过去的二十年里,新一代的热泵适用于寒冷气候区出现了。许多这些“寒冷气候热泵”表现良好在温度低于0°F。提高效率和减少需要补充热量使他们具有成本效益的替代电校正、丙烷和燃油。在一些地区,他们可以实现运营成本与天然气。
不幸的是,公众对热泵受到传统设备的局限性。建立新技术的信心,东北地区能源效率伙伴关系(萝卜)和EPA能源之星项目建立了标准构成一个寒冷气候热泵。在这篇文章中,我将对这些标准,然后讨论功能,让寒冷的气候热泵在低温下表现良好。
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15个评论
乔恩,优秀的文章!我知道我将会指导人们(通常是专业人士,不幸的是)谁说热泵不工作在寒冷的气候。
我听说过即将到来的批评混合制冷剂变化只是R410-A更加良性但不那么有效制冷剂,这最终的结果不会与坚持R410-A大大不同。我认为这是不正确的,但是我不知道足够的判断。你说什么?
谢谢你,迈克尔。r - 410 a是一个混合R-32和r - 125 50/50。R-32有很好的制冷剂属性和介质全球变暖潜力,但略易燃。r - 125有一个更高的GWP但给出了混合物" A1 "可燃性等级。
纯粹的R-32是r - 410 a的主要候选人替换,但由于其可燃性评级(“A2L”),它需要重新设计的设备和安装过程。r - 454 b是另一个A2L制冷剂被考虑。这两个应该热力性能至少一样好r - 410 a。
无论是R-32或r - 454 b是完美的;他们采用的是675和466。但他们都是朝着正确方向迈出的一大步而r - 410 a (GWP = 2088),并不能导致性能下降。
我进入A2L制冷剂更多细节:
//www.slccoatings.com/article/186618
有一些(或者只有一个?)热泵热水器,使用二氧化碳作为制冷剂。我认为有一个原因不是也被用于热泵加热/冷却的空间。这是为什么呢?
不易燃烧的和GWP的二氧化碳有明显的好处!
二氧化碳作为制冷剂有很多伟大的属性,但有一些挑战住宅热泵的应用程序。一是运行在更高的压力比氢氟烃/高频振荡器制冷剂,这需要大量的重新设计的管道和其他系统组件。另一个原因是,它不会凝结在任何压力超过88 f,这些都限制了其用于冷却。但是,鉴于其环保优势,我希望在将来我们会看到更多。
在超临界二氧化碳热泵可以操作周期超过88 f,所以无法凝结并不是严格意义上的限制。但所需的更高的压力肯定是更具挑战性。
这个页面有一个用一个简单的例子pressure-enthalpy图:https://www.ohio.edu/mechanical/thermo/property_tables/CO2/
一个重大的挑战与使用二氧化碳作为制冷剂热泵是他们工作高于二氧化碳的临界点~ 88 f。惠普,警察=高端热交换器的热转移出除以电动压缩机的输入。与制冷剂冷凝,冷凝过程中提取的一个非常大的一部分热量转移。因为二氧化碳不凝结气体冷却器,制冷剂需要冷却温度接近冷侧温度的蒸汽压缩循环扩张之前提取相同的热量。
这焓(轴)-压力(轴)图所示从来自(2007)对此进行了说明。在这种情况下的高端温度110 c (230 f),他发现减少扩张前的温度从40 c (104 f)到10 c(50)警察增加了约55%。测试Sanden HPWH景观元素在2013年发现了类似的结果:警察暴跌的水温箱的底部上升到更高的温度。
因此,回风温度的管道有效地限制了效率CO2-based空对空惠普,因为二氧化碳只能方法温度(类似于水温度较低的部分HPWH)。
有一些方法可以有效提取更多的制冷剂焓之前扩张(如吸入管路热交换器、喷射器,work-expander设备帮助驱动压缩机),提高循环效率,但他们增加周期的复杂性。
空调,CO2-based系统的性能也往往是基于基本的热力学更糟。最重要的是,non-packaged单位之间使用一个次要流体户外和室内单位而不是运行制冷剂linesets(记得~ 100 atm操作压力!),增加系统的提升和降低效率。前测试发现,例如,工作效率扩张器可以消除大部分的点球,但同时增加了周期的复杂性和成本。
你能澄清“额定输出”的概念,以及它如何与气候寒冷的表现?我看过许多单位在萝卜数据库中,我看到的是,经常在47度额定输出方式下的最大输出在47度。如果你把一个4吨单元,称之为机单位,当然你可以声称没有损失的产出5度。但这是一个营销解决方案,而不是一个技术解决方案。新标准解决这个问题吗?也许这是一个有效的方法,只要疯狂下行比率在47度足够大,以便它可以连续运行,避免短周期?
你好亚当,
三菱应用注释1013 (mylinkdrive.com)提供一个很好的解释额定vs最大容量:
“额定容量”是系统输出能力观察标准AHRI额定测试
条件(47°F,和17°F室外取暖)。AHRI-210/240 AHRI测试,执行,
以一个恒定的速度需要压缩机运行(60 hz)由于测试的局限性。任何优势通过变速设备不是在测试结果……”
“最大容量”是实际输出容量单位试图达到设定值时将产生条件(选择室温)相对负载条件(当前室温)。负载需求越大,能力越增加,直到达到最大容量的单位。最大容量等于额定功率逆变器驱动变速压缩机系统的介绍之前……”
我认为你是正确的,额定容量低估了完整功能的设备在47个f,这使得它更容易维护这个输出温度下降。最大的能力在不同的温度下(画在萝卜网站)是一个更好的真实性能指标。
谢谢你的详细的回答,和优秀的文章。这在我听来就像:
1)AHRI需要更新他们的测试方法。任何人关心性能和长期的经济将是只考虑变速设备,所以不占,在他们当前的测试似乎是疯了。
2)在大小单位,真正重要的是其输出局部加热设计温度,以及如何低,不是多高,它可以调节在47度,避免短循环。制造商的吨位声称或额定输出是一个模糊的起点,没有萝卜图或者详细的规格,你真的没有必要的数据来做出最好的选择。
寒冷的气候热泵工作作为主要热源在11000英尺海拔10500加热和99%的设计温度-14度天?
j·沃尔夫,
是的,只要设计师执行热损失计算,并选择设备与一个已知的热输出在-14 F。这类设备的存在。
编辑:我打算回复jwolfe1而不是马丁。
这是一个关于降额mini-splits高度://www.slccoatings.com/question/how-much-are-mini-splits-really-affected-by-altitude
从富士通发布# 4有一个链接到幻灯片显示降额因子:https://s3.amazonaws.com/greenbuildingadvisor.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2016/09/25014433/001%20Altitude%20Capacity%20Correction.pdf
在11000英尺,你将不得不推断,但似乎0.67是一个很好的估计这个热泵。你想问制造商的降额因子是任何单位你考虑,但是这给你一些想法的降额是如何工作的。
对于一般的目的,如何寒冷气候热泵和地源热泵单元相比。的费用是油井合理吗?
地源热泵可以实现更高的效率,因为它们是提取的热量更温和的地面。费用是否合理在特定情况下取决于几个因素,包括电价、建筑负荷、气候、垂直与水平循环领域设计,和退税资格/税收抵免。说很一般,我想说小的费用是很少的,绝缘良好的房子。
优秀的文章,乔恩。爱深潜水。你似乎非常熟悉三菱产品线。你知道为什么只有少数的墙山无管单位(如MSZ-FS) btu / hr评级5 F尽管几个管道中的单位(SVZ和PEAD)在保证最低的操作温度华氏-13度吗?在未来几年内我将踏上一个新的建设项目设计温度9 F和GBA的建议往往会说最好的安慰与导管系统可以实现无管。似乎将相关知道btu /人力资源输出温度低于5 F。谢谢。
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