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建筑科学

为什么热水要花这么长时间?

原因是管道中的水的体积,解决方案是减少管道的尺寸和长度

在厨房里测量热水等待时间

很多人抱怨从他们的一个或多个热水装置获得热水需要很长时间。对我来说,就是厨房的水槽。我测量过很多次,热水到达那里需要两分半钟。当我在等热水的时候,3加仑的水流进了下水道。在我关了水之后,还有3加仑的热水滞留在厨房和热水器之间的管道里。所以我在前端浪费了水,在后端浪费了能量,花在等待上的时间我宁愿用在做其他事情上。真的有必要这么糟糕吗?

最基本的问题

仔细想想,很容易看出热水分配受到一个基本问题的影响。当我在等热水的时候,有3加仑的水从厨房的水龙头里流出,这就告诉了我热水器和厨房水龙头之间的热水管道的体积。为了浪费更少的水,我需要更少的水放在管子里。就是这样。这就是问题所在。

然而,实际被浪费的水的数量往往比管道里的水要多。这就是结构性浪费。但是,当热水流过太大的管道时,它并不只是把前面的所有东西都推到前面,直到所有的结构废物都从管道中排出,热水到达水龙头。热水与管子里的水混合,有时会浮在管子里的水上面。这就延长了获取热水的时间,也浪费了大量的水。(请参见本文中的图2轻型建筑杂志加里·克莱因pdf)。

如果你看一些管道公司的网站,他们会给你正确的答案…部分。但他们还添加了其他一些因素,包括沉积物堆积、热水器尺寸过小和室外温度,这些都与热水到达的速度无关。花这么长时间的真正原因是,在热水从水龙头流出之前,必须从管道中冲洗出大量的水。为了让管道里的水更少,你需要更短更小的管道。

听我解释。是的,你可以在不更换热水分配系统的情况下更快地得到热水。我知道这对现有的家庭来说是困难和昂贵的。但有可能采取一些局部措施来有所帮助。

管长度

问题的第一部分是管道长度过长。这源于房屋及其管道系统的设计。主要原因是热水器和潮湿的房间(也就是用水的房间)太分散了。例如,当你在附属的车库里安装热水器,在房子的另一端安装浴室时,热水要经过一大堆管子才能到达淋浴喷头。解决方案是通过设计一个将所有潮湿的房间聚集在房子的一个部分的平面图来缩短管道。或者至少是一种尽可能不分散它们的设计。

一个户外电热水器的耻辱
这种户外电热水器不好的原因有很多,包括它的位置增加了热水管道的长度。

水管长度过长的另一个原因是连接热水器和固定装置的配水系统的设计。热水管道从热水器到固定装置的距离很少是最短的。在我家里,从热水器直接连接到厨房水龙头的水管大约有40英尺长。实际的热水管道大约有80英尺长。

管直径

第二个问题是管道的直径太大。为什么管道太大了?因为我们的管道装置变得更有效率了,但我们设计配电系统的方式没有跟上装置的变化。管道装置的流量比以前低得多,特别是自从1992年能源政策法案生效以来。莲蓬头例如,从每分钟3.5加仑或更多的流速降至2.5加仑/分钟,下降了37%或更多。洗碗机和洗衣机的流量减少了一半。当流速减半时,热水到达固定装置所需的时间就增加了一倍。

我们现在使用的小流量装置确实节约了水。他们甚至节约热水,但只有在热水到达之后,你才会真正使用它。如果没有一个有效的热水分配系统,在等待热水到达水龙头的过程中,你浪费的热水至少和高流量装置一样多。在过去,我们浪费水的速度更快,因为在管道里的水被更快地以更高的流速排出。

在水龙头上安装一个低流量的装置并没有改变管道中的水量,也就是结构上的浪费。它只是降低了流速,同时在热水到达之前留下等量的水通过。但是,正如前面提到的,流量的减少可能会导致更多的水被浪费。

在低流量的情况下,热水不会从管道中冲出来,把所有东西一下子都推到前面。这种位移流或塞状流,在大管道的低流速下不会发生。流速低到足以发生混合,这增加了获得热水的时间和浪费的水的数量。

因此,关键是要减少管道中的水量,并调整管道直径,以达到良好的流动模式。

你能做什么?

大多数提供解决这个问题的在线资源都来自管道公司。要警惕他们的建议,因为他们中的许多人想卖给你一个无缸热水器或再循环泵。有些人甚至会告诉你安装更高流速的固定装置。最后一个真的很烦人,因为我们的低流量装置已经有近30年了。是的,早期的低流量固定装置没有那么有效,但工程师已经解决了这些问题。我的厨房水龙头(如上图所示)在1.2 gpm的时候工作得非常好。

这里有一些解决热水输送问题的方法,从最全面的开始。

  1. 减少热水管道的长度和直径。如果你在设计一所房子,这是简单和廉价的。对于现有的房屋,尽你所能。如果你有机会在大装修期间改变平面图,把潮湿的房间聚集起来
  2. 把热水器移到更中央的位置。同样,这在设计阶段更容易做到。
  3. 使用两个或更多的热水器。如果你有一个远离热水器的热水装置,考虑一个小热水器。
  4. 安装热水再循环系统。持续的再循环会增加大量的水加热成本。在计时器上设置一个持续循环系统会有所帮助。最好是使用需求型再循环系统。按下一个按钮,等几分钟,你的热水就可以从水龙头流出,同时不会浪费水。建设美国解决方案中心有一个很好的描述热水再循环如何运作

明年我改造地下室的时候,我打算更换热水分配系统。我不会改变平面图,所以我可以在多大程度上减少管道长度,但我肯定可以大幅减少管道直径。现在,我有一个3/4英寸的。铜管一直通到厨房。这是最后一场比赛倒数第二场比赛还有20英尺远。我应该能把管子的直径切到3/8英寸。最后一节。随着时间的缩短,我应该能够将等待时间从2.5分钟缩短到30秒或更短。这还是太长了,所以我还要安装一个按需再循环系统。

总是试图解决任何问题的真正根源。在热水需要很长时间才能到达水龙头的情况下,主要的问题是水管中的水量。用更短更小的管道来减少体积是最好的方法。如果这仍然不能让你的等待时间足够短,使用需求热水再循环系统。

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Allison贝尔斯他是乔治亚州亚特兰大市的演说家、作家、建筑科学顾问,也是能源先锋的创始人。他有物理学博士学位,写了能源先锋的博客.他还写一本关于建筑科学的书.你可以在推特上关注他@EnergyVanguard图片由作者提供。

注意:我在这里给出的是一般性的建议。如果你想减少管道的直径,注意管道代码是一个好主意,更重要的是,物理。如果你不是一个有执照的水管工或建筑专业人士,找一个可以帮助你做出正确决定的人。

12个评论

  1. JC72||# 1

    水槽下按需电热水器的效率如何?

    1. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III,博士||#2

      约翰:它们使用电阻加热,所以它们的性能系数是1。热泵热水器的效率是它的3到4倍,但如果分配效率真的很差,而且不容易修复,在某些应用中安装一个使用点电阻加热器可能是有意义的。

    2. Jon_R||# 3

      水槽下的加热器几乎是瞬间提供的,所以几乎没有浪费的水。以美元/用过的加仑为计量单位,效率可以超过热泵热水器。

      对于小的吸取,水槽下的加热器做所有的工作。对于非常大的抽水,主要的热水器(提供水槽下的热水器)做了大部分工作。因此,整个系统的效率很难预测。

      考虑军团菌的风险,任何系统,不把过期的,之前加热的水下下水道。

  2. tommay||# 4

    正如你提到的,从最后一个装置到你的ks之间的3/4线是不需要的,可以/应该减少到1/2。另一件你可以做/尝试的事情是删除限制垫圈内的曝气.....并且/或者确保它在筛选过程中没有被堵塞。稍微关闭水槽下方的截止阀是减少水流的较好方法。

  3. this_page_left_blank||# 5

    低流量的厨房、浴缸和公用设施水龙头是我最讨厌的东西。它们没有任何积极作用。当我洗碗的时候,我会在水槽里放一定量的水。低流量水龙头的唯一功能是增加热水的等待时间,以及一般的灌装时间。这毫无意义。在极少数情况下,我实时使用热水,我完全可以通过旋钮调低流量。低流量应该只存在于淋浴龙头上。甚至浴室的水龙头也不需要它。

    我在设计我的房子时,把所有引用的原则都牢记在心。杂物间就在楼下的厨房和浴室旁边,楼上的浴室下面。最长的距离是到厨房水槽,1/2英寸的PEX线,也许25英尺,因为它要上到天花板,然后回到水槽下面。在那里打热水要花20多美元,这是非常漫长的时间,因为我真的没有别的办法。回想起来,我认为我可以将PEX降到3/8”,但没有人这么建议。

    1. 用户- 36575||# 6

      特雷弗,我明白你的意思,但总的来说我不同意。我见过无数人一边洗碗,一边刮胡子,不停地放水(通常是热水)。有很多人不保存任何东西,除非是自动为他们做的。

    2. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III,博士||# 8

      特雷弗,浴缸和水龙头的问题我同意你的意见,但厨房水槽的问题就不同了。在我家,我们几乎从不用它来装满水槽,但我们会用它来洗碗。我发现1.2加仑每分钟就足够了。在极少数情况下,当我们真的把水槽装满时,我可以接受等待。

      关于你的20秒等待时间,是的,3/8英寸的管子可以大大缩短等待时间。0.5英寸的管子装的水几乎是3/8英寸管子的两倍。但我希望等待时间只有20秒。

  4. PBP1||# 7

    和往常一样,这篇文章很棒。我在按需燃气加热器旁边加了一个2.5加仑的Stiebel,在厨房水槽(最远的水龙头)下面加了一个2.4千瓦的按需电。斯蒂贝尔切断了大约10秒(按需燃气的加热时间),通往厨房水槽的线路是在有条件的空间(室温),所以2.4千瓦的启动加热室温水,直到斯蒂贝尔水到达。一旦入口温度超过95F, 2.4kW就会关闭。因此,即使厨房的水槽装满水,几秒钟内水也感觉不到“冷”。而且,如果我想让它在短时间内快速加热(例如,洗手),我在0.5 GPM左右打开它,2.4kW的功率将它推到95F左右。我没有处理,所以2.4kW按需使用专用处理电路。厨房水槽获得(1)2.4kW按需电力,(2)2.5 gal Stiebel,(3)永不停止的按需燃气。不想安装循环。

  5. Buzz_Burger||# 9

    谢谢。至少我们现在有多种系统可用,所以我们可以选择在适当的时候下1/2”和3/8”的管线。当时的标准做法是在所有地方涂3/4”铜,然后在夹具上涂1/2”线。一个3/8英寸的线到浴室梳妆台通常是足够的,但有时很难说服水管工。

  6. michaelbluejay||# 10

    伟大的文章。这让我想到,我可以在浴室里安装一个7- 15gpm的软管围布,以快速降低管道的体积。在一个非常宽敞的牧场住宅里,淋浴器位于加热器的另一端,目前需要几分钟才能让水变热。

    这是我找到的一篇关于再循环泵的成本和能源浪费的文章:

    https://www.treehugger.com/ask-pablo-will-a-water-saving-hot-water-recirculation-pump-really-save-me-money-4858682

    1. DC_Chan||# 12

      我的浴室水槽水龙头的gpm率很低,所以如果我只打开这个水龙头,要花很长时间才能得到热水。为了快速地把热水管道里的冰冷的不新鲜的水冲出去,我还打开了浴缸水龙头上的热水,它的gpm率要高得多(可能是水槽水龙头的4倍)。这种方法不会在1-2分钟内得到热水,而是在20秒内得到热水。

  7. david_king||# 11

    没有人提到过管道绝缘,但我在我的夏令营做了一个巨大的改进,在房子下面暴露管道。3英寸长4英尺的便宜泳池面可以让我的厨房水槽里的水至少多温暖一个小时,而不是之前的2-3分钟。总花费约为10美元。

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