图片来源:Alex Wilson
能源宅男的更多思考
2008年，卡特·斯科特(Carter Scott)在马萨诸塞州建造了一座开创性的住宅，只用两个无管道的小裂缝就能供暖和制冷。自那以来，GBA一直致力于发布现场报告，指导人们设计使用无管道的小裂缝供暖和制冷的住宅。自2008年以来，我们在这个话题上学到了很多东西。
我那篇关于卡特·斯科特的加热和冷却方法的文章叫做“只要两小包水就能加热和冷却整个房子。”自从那篇文章发表以来，建筑者、工程师和研究人员都分享了他们的迷你芯片经验和数据。卡特·斯科特曾在多个会议(包括建筑科学的韦斯特福德研讨会和NESEA的建筑能源会议）;能源顾问马克·罗森鲍姆(Marc Rosenbaum)为GBA写了几篇关于这个话题的有价值的文章(包括迷你热泵和零净能源住宅而且“零净能源住宅实用设计建议”）;和研究人员Kohta Ueno和Honorata Loomis发表了有用的监测数据(《东北地区小型分体式无管道热泵的长期监测》)．
我们现在有足够的信息来使用无管道的微型裂缝来为寒冷气候的家庭供暖和制冷，从而制定出一些经验法则。下面我提出的9条经验法则是基于Scott、Rosenbaum、Ueno和Loomis的工作，我很感激他们。
1.设计你的建筑要有一个良好的热围护结构
如果你想用一个或两个点源加热器来加热和冷却你的建筑，你需要一个高于平均水平的热包络。这意味着建筑需要非常低的漏风率;绝缘高于规范水平;高性能窗户。
2.放置室外机时要考虑雪负荷
如果你住在下雪的国家，你的室外机需要有屋顶保护——但不是一个抑制空气流动的屋顶——或者需要安装在墙上至少4…
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28日评论
空气传送烤架
我读过关于空气转移格栅与一个低瓦数的风扇，当房间之间有温差时发挥作用。有人有这方面的经验吗?或者，有没有研究证明这些方法有多有效?
我想知道这是否可以替代卧室里的补充电阻加热器——在降温季节也可能有效。
回应Scott Tenney
斯科特,
你的建议有两个主要问题。第一个是空气比热，为0.0182 Btu/cf/°F。这意味着你需要大量的空气流动来产生很大的影响。
第二个问题是较低的t。如果你的卧室是60华氏度，你可能想要加热它。但是隔壁的客厅温度可能是70华氏度，所以你只有10华氏度的三角t可以用。(这个delta-T比你从熔炉的暖风静压箱中移出空气时得到的要小得多。)
当你进行计算时，你必须移动大量的空气来提高卧室的温度。这种风扇有它自己的缺点——噪音，其中之一，以及通风问题。安装一个小电阻加热器就更简单了。
热泵尺寸过大
马丁,
我以前听说过用超大的热泵来提高效率。但我还是不太明白为什么会这样。是因为压缩机以较慢的速度运行时，每循环消耗的能量更少吗?如果是这种情况，这是否只适用于配备了逆变器的单元。或者，人们是否应该期待传统热泵能够在两级或三级中较低的阶段运行的类似结果?
马丁，你确定
马丁，你确定空气比热是这个问题的一部分吗或者至少是你解释的方式?我的理解是，在一个给定的室内体积、室外空气温度和现有的绝缘和空气密封水平的家庭，将需要一定数量的btu。热泵将提供这种热量，主要是以热空气的形式而不是辐射热。如果你有两间卧室没有变暖，但你的迷你空调发出了10000英热单位的热量，将客厅/厨房区域加热到舒适的70度，那么空气的比热已经包含在这10000英热单位中。
显然，为了给卧室供暖，你将需要更多的btu来自于小隔间，以供应卧室和主要生活区。因此，如果你将单个迷你芯片的输出增加到15000btu，并使用墙内风扇，假设你的整个房子需要15000btu来加热，那么我不明白为什么空气的比热会进入它。换句话说，空气比热已经包含在整个房子所需的15000 btu中。
在我看来，我可能是错的，墙内风扇确实有助于散热。当你不得不计算给卧室供暖所需要的额外的btu时，你不能因为能源效率差而指责它们。好像是重复计算。
Mini-Split尺寸过大导致短周期
嗨，马丁-我想提供一个个人经验，有关迷你分裂尺寸和短周期。请允许我讲一些背景……在过去的一年半里，我一直在完成PA东南部的被动式房屋(认证正在进行中)。我和妻子去年十月搬来的。房子有两层，每层1000平方英尺，外加1000个没有暖气的地下室。我们已经测试了。3 ACH @ 50帕斯卡，我们的被动式房屋热负荷计算约为8,500btu/hr。房子采用两个单源三菱12000 btu迷你分离器加热;一个在一楼，另一个在二楼。我安装了两个单元，正是出于你帖子中所述的原因;担心夏季降温。
去年12月，我在所有的主电路上安装了一个能量监测器，我首先注意到的一件事是，热泵在大多数时间内都是短循环的;通常每隔三到五分钟。无论我同时运行两个单元还是只运行一楼单元，都会出现这种情况(我附上了一个屏幕截图，展示了一个例子)。
三菱的结论是，问题的发生是因为热泵的尺寸过大，但补充说，即使是最小的迷你分裂(9000 btu)也会导致同样的问题(因为12000 btu和9000 btu的下限基本上是一样的)。提出的解决方案似乎在很大程度上解决了这个问题，即在两台机组上安装远程恒温器。
我提出这一切是为了说明几点。首先，很明显(至少从我有限的经验来看)，在效率特别高的家庭中，迷你隔断的尺寸过大可能是一个潜在的问题。其次，对于没有监测实际用电情况的住户来说，这个问题可能并不明显。第三，当涉及到非常高效的建筑围护结构时，管道迷你分流可能是更好的选择，尽管它们的效率有些低(正如三菱所建议的那样)。
我还没有找到任何关于这个短骑行问题的其他报告，在Ueno/Loomis的报告中也没有看到任何关于它的内容。这让我怀疑是否还有其他人经历过同样的问题。
Eric Habegger的回复(评论#4)
埃里克,
用下面的公式计算风扇可以移动的热量:
加热btu =(风机cfm) × (δ - t) × 1.08
1.08是从哪里来的?它是海平面上的加热BTU乘数，由每立方英尺的空气磅数乘以空气比热乘以一小时的分钟数(60)确定。另一种表达方式是:因子(1.08)是空气的容积热容(单位为BTU *分钟/小时*立方英尺*°F)。
从这个公式中我们得知，δ - t越小，风扇可以移动的btu就越少。空气的比热很重要，因为一立方英尺的空气在华氏70度时所含的热量比一立方英尺的水在华氏70度时所含的热量要少——这就是为什么水循环加热管的直径比管道小的原因。
Jerome Lisuzzo的回复(评论#5)
杰罗姆,
别人已经观察过你了;你所描述的问题的解决方案确实是安装一个远程恒温器。
有关此问题的更多信息，请参见三菱mini plit有外部恒温器和没有外部恒温器的表现非常不同．
Antonio Oliver的回复(评论#3)
安东尼奥,
在部分负载条件下，无管道微型裂片机组的高效率是这些机组是逆变器驱动的直接结果。没有逆变器的单速空气源热泵不具备这一特性。
有关此问题的更多信息，请参见无管道热泵影响与过程评估:实验室测试报告．
引用该报告的内容:“当观察稳态测试的全部结果时，(逆变驱动的无导管微型芯片)设备的完全变速特性变得显而易见。各种各样的压缩机和风扇转速结合起来提供了一个巨大的输入功率和输出能力，以满足空间调节负荷。从数据中可以明显看出，产出能力越高，效率越低。负载小时，设备性能最大化。加热和冷却都是如此。此外，设备以极低速度运行的能力将大大减少设备在低负载情况下必须循环运行和关闭的时间。这种开关循环对于单速热泵系统是一个性能损失，但相比之下，DHP(无导管热泵)变速设备在很大程度上可以避免。”
扩界
我看不出超大的迷你分裂有什么好处。
首先，由于它们是根据设计热负荷选择的，它们在90%的情况下都是超大的。此外，简单的热负荷计算通常会超过设备的尺寸，而且暖通空调承包商所做的几乎每一个假设都是在“越大越好”的一边犯错误。
其次，在许多情况下，在一个隔热良好的房子里，最小的可用单元已经过大了
第三，较大的机组在同一系列中具有较低的SEER额定值，IOW，一个9000 btu的机组可能有27SEER，而同一系列的12000 btu的机组将有22 SEER。因此，虽然机组可能以更高的效率百分比运行，但它是一个较低的数字，因此你并没有真正节省实际的电力。
最后，虽然我的个人经验主要是将它们用于AC，但我对舒适度或设置控制的所有抱怨几乎都与(在我看来)设备尺寸过大有关。
我认为小型管道微型管道将成为高效房屋的唯一热源。
负荷计算
Martin -也许，在一个更好的世界里，这是不用说的....但是，在考虑选择设备之前，应该提醒人们做一个准确的冷热负荷计算。任何仔细阅读GBA Q+A论坛的人都会注意到，在没有负载计算的情况下，经常会看到关于特定应用程序的设备大小的问题。来自“第一反应者”(通常是Martin或Dana Dorsett)的问题总是:“您的加热/制冷负载是什么?”
对第9点的警告……
.．.和往常一样，经验法则也有需要注意的地方……下面是第9条:
对于拥有相当强的太阳能收益的家庭，以及/或任何在温暖的冬天绝缘良好的家庭，很容易超过设定温度(即使有外部恒温器)。在这些情况下，迷你分离器将开始短周期，以相当低的效率为房子增加少量的热量。对于那些愿意积极管理设备的人来说，在太阳下山之前关闭它可以节省一些能源(尽管在大多数情况下是很少的)……
对John Semmelhack的回应
约翰,
你写道:“应该提醒人们，在考虑设备选择之前，要进行准确的供热/制冷负荷计算。”
我同意。这就是为什么我写道(在经验法则#6中):“当然，在指定一个迷你芯片之前，执行一个加热和冷却负载计算仍然很重要。”
哎呀……
.．.我读得太快了，马丁。
继续精工细作。: -)
无管道迷你小裂口和ERV
嗨,马丁,
没有提到使用无管道迷你plit与高效ERV/HRV(如先达350)。
我认为不会有任何冲突，但有没有证据表明HRV会帮助均匀分配暖冷气流。你提到，理想的情况下，下层应该安装供暖设备，上层应该安装制冷设备。HRV不会消除2个单位的需求吗?
谢谢
亚历克
对Alec Shalinsky的回应
亚历克,
你可能知道，一个无导管的迷你plit的功能不同于HRV或ERV。无管道的微型裂缝用于加热和冷却，而HRV或ERV用于通风。
通风所需的空气流量较低，一般在50至90立方厘米之间，或可能在每个房间10至20立方厘米之间。这些低流速的空气无法将足够的热量从一个房间传递到另一个房间，以平衡室内温度。
有关此问题的更多信息，请参见为节能家居选择暖通空调设备．在那篇文章中，约翰·斯特劳布(John Straube)说:“通风的空气对热量的转移没有多大作用。在一间65度的卧室里，10立方英尺72度的空气不会对卧室的温度产生任何影响。敞开的门比HRV管道更好。”
亚历克，我同意
亚历克，我同意马丁的看法——我们认为你的想法在几年前我们做的被动式房屋(芝加哥郊区，气候区的第5区)中会奏效，但那里没有足够的空气流动来平衡温度。我们在夏天注意到的另一件有趣的事情是，当ERV运行时，它把稍微温暖一点的空气和稍微湿润一点的空气倒进卧室，所以卧室逐渐变得更闷;让一些动物在房间里跳来跳去，它们就开始抱怨温度。所以，是的，只要有可能，就让卧室的门开着，仔细观察太阳在夏天的表现。最终，业主选择用CERV替换先达设备，为通风空气提供调节——这大大提高了舒适性。
供暖中mshp的尺寸过大
马丁——专栏一如既往地精彩;感谢您接受我们的研究工作，并确保更多的观众能够看到它!
不幸的是，我们从未在我们的研究中直接研究短周期的影响——由于成本限制，我们设置了千瓦时表来记录5分钟的总耗电量，并记录下来。此外，我们没有做任何记录输出。SWA的James Williamson和Robb Aldrich做了一个很好的研究，我想你之前总结过(http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/building_america/inverter-driven-heat-pumps-cold.pdf)．因此，我们无法直接测量短周期效应。
但我相信马克·罗森鲍姆和罗柏·奥尔德里奇在这方面可能有更多有用的信息。
马丁-在我们接近被动库2750平方。在经历了明显的循环、糟糕的翻转率和去年冬天1.4的季节性COP之后，我们打算将我们的两台三菱MXZ-3C24NAHZ2多区室外机替换为5台配套的室外机(两台MSZ-FH15NAs，一台12和两台6)。去年冬天，我们在三个不同的时间段进行了35天的“共加热测试”，只使用了5个受控制和监测的空间加热器，我们有了一个良好的基线，我们知道在COP为1.0时，建筑热负荷和消耗是多少。我们应该在2019年2月8日之前安装好新的室外机，并将在冬天剩下的时间里继续监测该建筑，以便将性能与去年冬天的多区域单元进行比较。保持对结果的更新，以便更好地进行比较。让我知道如果你想跟进一个故事的结果。
理查德,
有趣!GBA很乐意就你的发现发表一份报告。随时给我发邮件:
马丁[在]greenbuildingadvisor [dot] com。
谢谢!
我和布鲁斯·哈雷、安迪·夏皮罗在今年冬天之后完成研究后，我会继续跟进。结果会很有趣。
你好，理查德，我准备安装几个多分割系统。你的评论使我担心我将面临短周期。你的情况怎么样?
有一个可能是疯狂的想法，关于冬季的热问题:运行HRV排气，以便它针对冷凝器。然后，它可以从比外界更温暖的空气中挤出热量。
斯科特,
考虑到空气源热泵需要移动的空气量，微小的通风排气量——通常为100立方厘米或更少——(顺便说一下)将迅速消散并与室外空气混合，不会对空气源热泵的性能产生可测量的影响。
有人能解释一下通风要求吗?我会把我的放在车库旁边一个宽大的储物凹室的一端，这样它就会被积雪覆盖。安装说明有几页不同的配置图，但没有一个与我的完全匹配。我在这本手册和其他手册上看到的东西是我不理解的。如果你在一个像我这样的空间里有一个单元，它可以放在距离角落4-10英寸的地方。但一旦你在它旁边添加了第二个单元，它们都需要距离拐角处40英寸。我不明白为什么会这样。如果他们之间需要40英寸，那对我来说就更有意义了。
伟大的讨论重新影响协同与通风系统.....但考虑到所有这些问题，迷你分类广告有什么大不了的，尤其是在新建设的时候?我可以通过传统的管道热泵获得变频技术，低温性能，通过适当大小的树干通风口进行足够和精确的气流加热和冷却，我可以将通风口隐藏在工程桁架地板系统中，所有这些都以较低的成本和可修改的房子每层1000英尺....我没有得到所有的关注/吸引力。
这个课题从2015年开始，到现在已经6年了。变化太大了，如果不讨论当前的技术进步，我不认为这些建议是有意义的，能源宅男应该跟上时代。
乔纳森,
恰恰相反，这篇文章中的建议仍然有意义。然而，请注意，该建议适用于无管道的迷你裂缝。对于许多家庭来说，带管道的小裂缝可能是更好的解决方案。
我重新阅读了这篇文章，我同意你的观点。我为我的评论道歉。这是不应该的，也是不必要的。谢谢你的工作和你的回应。
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