剧情简介:当涉及到购买新热水器时,大多数购买决定都是在被迫的情况下快速做出的,这意味着效率会下降。本文简要介绍了不同类型的节能热水器即装式电动和燃气模型,电动热泵机组以及冷凝气体模型,并解释了它们的效率是如何衡量的,以及根据燃料来源购买哪种装置最有意义。
美泰克(Maytag)的一个长期广告宣传活动中,出现了一位和蔼可亲但工作不认真的修工,他每天都在办公室的椅子上打盹,因为他销售的电器很少需要注意。“我是镇上最孤独的人,”他叹了口气抱怨道。
这个故事可能会让约翰·迈尔斯(John Miles)想起,他是桑登国际(Sanden International)在美国的热泵热水器运营部门Eco Systems的负责人。尽管他所代表的产品是市场上最高效的热水器之一,但迈尔斯仍在等待突破性的一年,届时消费者和暖通空调专家最终会意识到热泵热水器所提供的独特优势。
迈尔斯在电话中说,他们远远超过其他任何可用的产品,但只占据了1%多一点的市场份额——去年美国销售的800多万台家用热水器中,大约有10万台是热泵电器,而桑登只占其中很小的一部分。
迈尔斯说:“这是一个很难解决的问题。
尽管热泵热水器在日本和欧洲取得了广泛的成功,但许多美国消费者并不熟悉。像其他类型的空气源热泵,包括用于空间加热的设备,它们从空气中提取余热,而不直接燃烧任何燃料。但它们只是众多住宅热水系统中的一种。带有燃气或电力驱动的整体储水箱的热水器是该行业的老备用产品。制造商已经通过冷凝燃烧器提高了燃气车型的能源效率,这种燃烧器可以从烟气中榨干几乎所有的潜在热量。还有各种按需即用的即热式热水器,它们没有与储罐相关的待机损耗。
房主可能关注价格和容量,但效率很重要。美国能源部(DOE)估计,家用热水占家庭总能源消耗的14%至18%,超过所有其他家用电器的总和,仅次于空间供暖。按平均每天64加仑的热水计算,美国家庭每年的花费在400美元到600美元之间。
随着时间的推移,削减这些数字可以节省一大笔钱,但购买决定往往是在被迫的情况下迅速做出的。迈尔斯估计,75%以上的热水器是在紧急情况下出售的,也就是说,只有当现有的热水器出现漏水或其他故障时才会出售。房主可能会购买水管工卡车上的东西,而不是最有效地生产热水的东西。那太糟糕了。一点功课对降低能源成本大有帮助。
即热式热水器
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这些所谓的“按需”热水器通常因其小巧的尺寸和源源不断的热水而被选择,它们最常见的燃料是燃气(布拉德福德白色英菲尼迪),但也有电动型号(Rheem Professional Classic和Stiebel Eltron Tempra Plus)。因为他们根据需要加热水,所以热水产量是以加仑每分钟(gpm)来衡量的,并且取决于进入加热器的水的温度。比较一个品牌与另一个品牌的gpm评分并不简单,因为这些计算中使用的温度往往不同,不能反映实际使用情况。
政府如何衡量效率
当有人去买新车时,要考虑的一个因素是汽车用一加仑汽油能行驶多少英里。美国能源部已经为热水器开发了一个类似的指标,称为均匀能量因子(UEF)。它基于美国能源部管理的标准化测试,并对表现进行数值排名——UEF越高,能源效率越高。燃气和电动热水器的uef大约在0.6到0.95之间,热泵热水器则高达3.7。
UEF不会出现在你在当地大卖场热水器上看到的EnergyGuide标签上。这是因为,在美国,有三个独立的机构在处理这个问题。根据电器标准意识项目的克里斯·格兰达的说法,美国环保署负责“能源之星”计划,美国能源部制定最低能源标准并管理UEF测试,联邦贸易委员会(FTC)负责消费者在商店中看到的标签。格兰达说:“你在能源标签上看不到UEF的原因是,负责提出和管理UEF的能源部没有人与联邦贸易委员会进行谈判。”
美国联邦贸易委员会还为EnergyGuide标签列出了另外两个数字:热水的估计年度成本,以及家电在使用的第一个小时内产生的热水量(首小时额定值,简称FHR)。您可以从制造商或DOE维护的在线数据库中找到UEF评级。
对于ueff还有其他重要的注意事项。该评级基于热水使用的四个级别——非常小、低、中、高——能源部警告消费者不要将一个使用类别的UEF与另一个使用类别的UEF进行比较。如果你想在单个容量类别中找到最高效的储能热水器,比较uef(如果有的话)会很有用。在比较一个“非常小”的热水家庭和一个“中等”的热水家庭时,没有那么多,在燃气和电动模型之间做出选择时,当然也没有那么多。
尽管如此,格兰达说,UEF仍然很重要,因为它是每个人都能理解的通用指标,而且可以可靠地复制。
热泵热水器
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大多数这类热水器将热泵与传统的电阻盘管结合在一起,当热泵不能跟上需求时,电阻盘管就会被激活。(虽然热泵效率很高,但工作速度很慢。)在比较型号时,请考虑第一小时额定值,即热水器每小时可以提供的热水加仑数(从装满水的水箱开始)。
大多数热泵热水器将热泵压缩机和水箱组合在一个整体单元中。桑登的SanCO2在美国是独一无二的——它是一个分体式系统,储气罐在房子里面,压缩机在外面。更独特的是,它使用二氧化碳而不是氢氟碳化合物作为制冷剂。 |
如果燃料是电,那就使用热泵机组
尽管热泵热水器的成本比那些由电阻加热线圈驱动的热水器要高,但它们的效率要高得多。一个标准的电热水器理论上最多能有100%的能源效率——所有潜在的电能都转化为热水。但是热泵热水器可以以热水的形式返回三倍或更多的能量,并且通常显示UEF大于3(当谈到热泵时,这有时被称为性能系数)。
另一个需要考虑的问题是热泵热水器可以安装在哪里。热泵会降低该地区的空气温度,这在秋冬季的某些气候区可能会有问题。还有最小的空间要求。以A.O. Smith为例,建议热泵热水器的安装空间总容积不小于750cu。可以在较小的空间安装管道套件,控制空气从哪里吸入和排气到哪里。
桑登的SanCO2在两个方面与该领域的其他公司不同。首先,压缩机走到外面,储存在里面;它们之间只有水管和通讯电缆连接。这样就可以把压缩机的噪音排除在房子之外,也消除了对冷却空间的任何担忧。第二,该装置使用二氧化碳而不是传统的制冷剂。由于全球变暖潜势为1,二氧化碳的环境风险比通常用于热泵的氟碳化合物低得多。据迈尔斯介绍,该技术还能产生比其他热泵热水器更高的水温,而且没有任何备用电阻线圈。
桑登最大的问题是成本。迈尔斯说,一个住宅系统的价格约为3500美元,是市场上其他热泵热水器价格的两倍。他补充说,高效率和其他好处应该有助于该公司在美国的发展,但这些设备现在面临着与无管道微型分离器曾经面临的同样的艰苦斗争。
“某些行业有巨大的惯性,”他说。“可悲的是,暖通空调行业就是其中之一。人们花了20多年的时间才发现了这种小裂口,现在看到它已经不像看到白犀牛了。每个人都习惯于只看第一个成本,而不计算出生命周期成本。如果你看到这一点,你会说,‘我的热水将在未来10年每年花费我500或600美元——6000美元。如果我再投资几千美元,突然之间,这个数字就可以忽略不计了。”
冷凝式热水器
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冷凝式热水器是标准燃气热水器的升级版,从废气中提取余热,提高效率并降低烟气温度,后者允许通过塑料管直接排气。这样做的代价是更高的价格,制造商辩称,这可以被在设备使用寿命期间节省的公用事业费用所抵消。在效率方面,它们远远低于热泵,但成本更低,生产热水的速度也比那些机组更快,通常比标准的燃气罐热水器的热效率高5%至10%。
最好的气体模型是冷凝
虽然不是市场上最高效的,但在许多市场上,燃烧天然气的水箱式热水器是一种经济的提供家庭热水的方式。在这个类别中有两种基本的选择:标准和冷凝。传统的燃气热水器将废气排入砖石或金属烟道。冷凝装置包括一个额外的热交换器,在烟气熄灭前从烟气中抽出余热。效率提高,排气温度降低。烟囱的温度足够低,可以使用塑料管道进行排气,而不是传统的烟囱。
Bradford White Corp.的助理产品经理基思•库利加(Keith Kuliga)说,冷凝式燃气热水器的热效率通常比非冷凝式热水器高出5%至10%。
即热式(按需)热水器也可在冷凝和非冷凝模式。冷凝模式更昂贵,但也更高效。Rinnai列出了非凝结模型的UEF从0.79到0.82;对于冷凝模型,范围从0.85到0.93。它们也比传统的罐式天然气装置更高效。美国能源部的热水器目录显示,无罐燃气电器的uef通常在0.80至0.90之间,而水箱式热水器的uef则在0.60左右。
电即热式加热器是另一种选择,它们报告的uef非常高,高达0.98。但是这种热效率带来了一些不便——主要是巨大的功耗。例如,Rheem的RTEX-24在240v电压下的电压为100安培,需要三个40安培的断路器。考虑到一些老房子的地下室仍然有100安培的电池板,可以为房子里的所有电器和插头供电,而新房的标准是200安培,这是很大的电。批评人士还指出,间歇性但显著的电力需求激增是电网面临的一个问题。
未来会怎样?
目前,电动热泵热水器在节能领域占有相当大的领先地位,尽管初始成本较高。至少有两种,甚至更多的新兴技术可以帮助降低节能水供暖的前期成本。
一种是热泵热水器,它的压缩机是由气体驱动的,而不是电力。该技术正处于西北能源效率联盟(NEEA)所说的“新生阶段”,正在为住宅市场开发,但尚未商业化。
教育部考试中心高级项目经理亚伦·维纳(Aaron Winer)表示,一家制造商预计到2022年将在市场上推出这种热水器。更大的商业单元已经可用。这些电器的UEF可以达到1.2到1.4的范围,比目前最高效的燃气热水器有了很大的进步,但仍然远远低于电热泵热水器的效率。
Winer在电子邮件中说:“这些设备之间的一个很大的区别是,目前可用的技术成本在4000美元的范围内,用于设备和安装,而一个燃气热泵热水器预计成本为3000美元或更少,同时提供了显著更高的节能水平。”
提高效率的另一个方面不在于设备本身,而在于如何使用它。“我们看到了基于系统方法的改进技术和/或解决方案,”NEEA的另一位高级项目经理杰夫·威克斯(Geoff Wickes)说。“水暖器材;耗水较少的电器;更短,更合适的管道运行;排水热回收;正确使用按需循环泵;以及更好的管道绝缘。”
制造商也在采用Wi-Fi技术。对于家庭来说,这种设备可以更好地控制热水的产生时间和方式。对公用事业公司来说,这意味着更好地管理电网负荷和避免建设新发电厂的潜力。例如,Rinnai公司现在在其两款即热式加热器上提供了Wi-Fi功能,并表示它们可以与亚马逊(Amazon)的Alexa设备等智能家居技术搭配使用,使房主能够精确控制热水循环系统。一个名为Aquanta的第三方设备是一个附加组件,可以远程控制热水器。
对制造商的另一个要求是消除任何燃烧任何燃料的东西——木材、石油、天然气——并用电力驱动的设备取而代之的压力越来越大。理想情况下,电力来自可再生能源。即使是完全投资于天然气技术的公司,如Rinnai,也敏锐地意识到这一趋势。
与此同时,热泵热水器制造商面临的问题是如何从地下室中获得市场份额。
迈尔斯说:“这其中有很多因素,尤其是目前销售的热水器中,至少有75%是为紧急需要热水器的客户准备的。”
更好地让消费者了解潜在的节约,以及政府和公用事业公司的回扣,以及政府在节能方面更果断的指令,都会有所帮助。还有水管工。
迈尔斯说:“大多数水管工都讨厌新技术,尤其是当他们安装了一个燃气或电热水器,5到10年都见不到它,然后就换了它。”“这样做的结果是,他们不想安装他们可能不得不维修的新产品,除非房主真的想要它,而他们将失去一笔销售。
迈尔斯总结说:“在每年售出的420万台燃气热水器中,即热式热水器用了20多年的时间才占到20%左右。”
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-斯科特·吉布森是GreenBuildingAdvisor.com以及《Fine Homebuilding》杂志。
图片:由制造商提供。
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