更换老房子的供暖系统
蒸汽散热器和零星的绝缘是一个具有挑战性的HVAC问题。
波士顿附近的一栋大房子在升级一套单区域蒸汽供暖系统时,给房主提出了一个大问题。
写在一个问答论坛帖子kcchernak(我们称他为KC)解释说,这个5000平方英尺(约合4800平方米)的建筑。这所房子建于1892年,有三层的起居空间,包括一个完工的阁楼,暖气用的是一台六年前刚刚安装的燃气蒸汽锅炉。
热量由Nest恒温器控制舒适传感器可以帮助调节房屋特定区域的热量。KC正在安装空调,并进行一些其他升级,其中一些内墙是开放的,但不是全部。
KC说:“除了单一区域和它的缺点之外,目前的散热器系统叮当作响,我们有一些泄漏的散热器可能需要更换。”“我们现在在天然气上花了不少钱,电费也有点高。同样值得注意的是,我们知道我们有一些绝缘缺陷,并将在未来几个月努力弥补这些缺陷。”
KC已经和几个暖通空调承包商谈过,他们建议他在系统中增加热泵,或者用壁挂式锅炉和强制空气分配系统取代蒸汽锅炉。
除了附上一份新的暖通空调系统的报价外,KC还附上了一份最近的993美元的煤气费和239美元的电费,这个月的总能源费用超过1200美元。
KC说:“我对完全切换供暖系统持谨慎态度,但也许我不应该这样做。”下一步最好是什么?这就是本期重点报道节目的主题。
那些想法行不通
Paul wiefeld怀疑承包商关于安装空气处理器和冷凝器的建议是否会成功。他说:“水力空气处理器对你的情况毫无用处,可以直接解雇。”“除非空气处理器的规格是为了降低水温,否则‘壁挂式水锅炉装置’(一种调节、冷凝锅炉,壁挂式或其他)不会比现有的蒸汽效率更高,而且它们需要泵送和鼓风机的能量,而蒸汽本不需要。”
维德菲尔德不明白为什么承包商会提出这些建议,除非他们的唯一目标是向KC出售一台新锅炉。即使那样,他也不需要冷凝锅炉。
相反,维德菲尔德建议安装一个热泵,它的成本与中央空调差不多。
如果热泵满足热负荷,问题就解决了,维德菲尔德说。如果不能满足供热负荷,他有几种选择,包括:
- 电阻备份集成到空气处理器,这是非常便宜的安装,但昂贵的运行。
- 使用新管道系统的熔炉(燃气/电力混合装置)。这是更昂贵的安装,但通常比电阻运行更便宜,并可能比热泵在某些室外温度便宜。
- 保持蒸汽作为备用。
KC回答说,保留现有的蒸汽系统作为备用的一个问题是,它需要在地下室铺设管道网络。他说:“如果我们想完成我们的地下室,我们需要考虑进行重大修改或将其全部拆除。”
从手动J开始
我们从a开始手动J计算阿科斯建议道。这个过程来确定加热和冷却负荷应由一个独立的暖通空调工程师进行。
阿科斯说:“你家有6到7吨制冷负荷的可能性几乎为零,最多只有一半。”“在老房子里,最简单的空调改造是高速的,因为你可以把管道穿过现有的墙壁。这种设备并不便宜,但比试图隐藏标准管道要省事。”
他补充说,还要确保暖通空调远离阁楼,因为这将导致25%的冷却成本,同时“给已经漏水的老房子增加几个大的空气泄漏”。一个好的折衷办法是在膝壁部分喷上泡沫,然后在那里安装设备。
最后,Akos询问当前的蒸汽散热器是单管还是双管品种。在单管系统中,蒸汽和冷凝水都使用相同的供应管道,这更难转化为水循环热,最好保持原样。(KC说,散热器是双管的那种)。
(至于把暖通空调系统排除在阁楼之外,KC回答说,已经太晚了——这个区域已经有暖气了,而且客房和家庭聚会区就在那里。KC还计划在阁楼上安装空调。)
热泵可能不是答案
阿科斯不相信为这么大且漏水的旧建筑安装热泵是值得的。他说:“你必须把尺寸放大到这样的程度,才能给地方加热,从而影响冷却。”“也许如果你想要做一些重大的改进,它可以奏效,但应该有人做一些计算来弄清楚。”
阿科斯说,事实上,如果不进行重大的能源改进,除了散热器或地暖,很难让一座建于19世纪90年代的房子变得舒适。
“如果你在一个有很多蒸汽热量的地区,我相信你可以找到一个不错的老式蒸汽机来检查你的设置,修复你的叮当声和泄漏,”阿克斯说。“既然你已经有了一台新的蒸汽锅炉,任何形式的重大返工或更换都没有经济意义。”
他还提出了以下几点:
增加一个热泵会比一个简单的交流系统花费更多,但如果蒸汽系统是由石油或丙烷驱动的,它在经济上是有意义的。阿科斯说,如果以天然气为燃料,这些数字就很难起作用,除非房主希望完全消除化石燃料。
“我想如果设计得好,你也可以让一个强制空气系统工作,”Akos补充道。“不过,我还没有在我周围的老房子里看到过这种情况。旧的、漏水的、强制通风的房子往往很不舒服。不过,一旦这个地方密封好了,窗户也换掉了,它就肯定能工作了。”
交流系统规划
鉴于KC位于波士顿,那里的冷却负荷并不极端,Akos认为调制系统可能不值得额外的钱,除非KC的目标是更安静的户外设备。他认为,“尺寸合适、配备变速ECM空气处理器的两级户外机组可能是最划算的。”
但同样来自波士顿地区的迈克·费罗(Mike Ferro)认为,KC可能希望选择一种高效的系统。费罗一年中有足够的时间运行空调,效率的提高可以迅速产生投资回报。他建议至少使用16 SEER的多级或变速户外机组。
“你的承包商正在提议一个廉价的地下室单速室外冷凝器,我想(这在报价上没有明显)与古德曼的廉价地下室单速PSC鼓风机式室内空气处理器配对,”他说,指的是KC提供的书面报价。“在这个领域有更好的制造商和选择。开利公司生产一些很棒的设备,你的承包商应该可以在当地的批发商那里买到。”
他建议查看MassSave网站上关于更高效率设备的激励措施,这可能会使投资更好的设备变得更容易。
“最后,”他继续说,“关于热泵的选择,冷凝器是拟议系统中最昂贵的设备,以后更换它并不容易。”
现在就把能源账单降下来
考虑到KC正在支付天价的天然气和电力账单,wiefeld和其他人敦促KC从尽可能多地消除建筑外壳中的空气泄漏开始。
”花点时间在这个网站上阅读有关空气密封的知识阿莫利说。“在一栋大旧房子里,单靠修补绝缘缝隙是行不通的。空气密封的关键区域可以真正提高舒适性。由于你正在装修,所以你有很好的机会做一些空气密封工作,而一旦你完成了装修,就不那么容易了。”
他继续说,“试着找一个能源审计员或气象承包商来做一个风机门试验及气密性评定。”
我们专家的意见
Jake Staub说:
KC的困境并不罕见。也就是说,最好在攻击之前制定一个深思熟虑的攻击计划。诚然,即使是最好的计划也无法在第一次接触现场条件时存活下来,但合理的战略愿景对将结果向有利方向倾斜有很大帮助。
在进入细节之前,我要指出的是,住宅蒸汽系统是过去时代的解决方案,当时煤炭是主要的能源来源,开窗是温度控制的主要手段。当时,单户住宅中任何形式的集中供暖系统都是一场革命,是舒适和便利方面的重大胜利。虽然相对简单,但蒸汽系统是坚固的,并且基本上是由对自然世界有相当理解和欣赏的人设计和安装的。因此,蒸汽系统现在需要老练的人来维护,就像以前一样。鉴别这类人的一个很好的标志就是看他们是否有丹·霍洛汉的基因失落的蒸汽加热艺术作为工作参考。
就KC的蒸汽系统而言,抱怨如下:1。单区域控制,2。3.铿锵的管道;4.散热器泄漏;高昂的天然气账单。KC的所有抱怨都表明蒸汽系统需要现代化。幸运的是,作为美国蒸汽供暖系统的中心,纽约市为蒸汽系统现代化投入了大量资源。“人人享有能源效率”组织发表的一份优秀报告是21世纪的铿锵管道和开窗蒸汽系统“纽约市改造加速器发布的报告的小册子版本名为”智能蒸汽供暖升级。”
2016年KC的锅炉升级是蒸汽系统现代化最重要的一步。上面提到的报告和小册子描述了完成现代化的剩余步骤。这应该能有效地解决KC供暖系统的问题。根据参考报告,预计可以节省20%左右的供暖能源。简单的投资回收期估计为8年。
鉴于社会压力要求采取更多措施减少能源消耗,通常需要知道是否可以更大幅度地减少能源消耗。上述报告的附录E描述了采用双管蒸汽系统的小型建筑的水力转换。通常,这些类型的转换是具有成本效益的,并且可以节省40%的加热能源。水力转换也进一步解决了KC的抱怨,上面概述的平衡。如果水力转换是一个可行的选择,不要读Holohan的书。Holohan对蒸汽系统的热情是如此具有感染力,以至于执行水力转换的选择很可能会被立即驳回。
假设水力转换的好处太有吸引力而无法放弃,那么走这条路与现在或在一段时间内进行建筑围护结构升级的一般改进工作是一致的。蒸汽系统在尺寸方面更为严格。蒸汽系统的尺寸是根据连接的散热器尺寸而不是建筑负荷来确定的。随着建筑围护结构性能的提高,原有蒸汽系统尺寸与所需蒸汽系统尺寸之间的差距越来越大,舒适度和经济性问题趋于加剧。在某种程度上,蒸汽系统将需要一个完整的返工,这将是不经济的相对于水力转换。
就冷却方面的问题而言,评价一种双管热泵产品,由爱弗卡公司生产的称为All In One (AIO)壁挂式建议。双管道热泵设备已在欧洲广泛使用,以一种建筑敏感的方式将冷却纳入旧建筑。由于在那里的成功,该设备已通过以福卡和另一家名为奥林匹亚的。有一份Ephoca文档显示了AIO的附件水力线圈,专门用于水力转换应用。如果配套的水力线圈可用,AIO将是一个有价值的资产,在完成一个良好集成的水力转换与空调升级。
总之,考虑到成功执行主要建筑返工所需的考虑量,最好是提前进行规划过程。对于KC来说幸运的是,纽约市已经为解决他的抱怨奠定了很多基础。根据上面提到的纽约市赞助的规划文件,一个适度的加热系统升级将相当于现有蒸汽系统的现代化。最激进的加热系统升级将相当于现有蒸汽系统的水力转换。在任何一种情况下,当需要以建筑敏感的方式将冷却纳入旧建筑物时,双管道热泵设备类型都是一种资产。
最初发表于GreenBuildingAdvisor.com。Scott Gibson是GBA和良好的住宅建筑杂志。Jake Staub是缅因州波特兰市Ripcord工程公司的航空工程师和首席技术官。为了清晰起见,读者的评论可能会被编辑。要查看完整的线程,请使用本专栏顶部的链接。