暖空笔记10: 系统设计及比较

打印 被阅读次数

https://www.pickhvac.com/faq/5-place-to-get-latest-hvac-tax-credit-and-rebate/

https://smarterhouse.org/cooling-systems/types-cooling-systems

1. Ducted Ductless=heatpump/mini split

亚洲最常用的空调是无风管热泵,多亦可制热,可一拖多。内外机通过组合管连接,内含冷媒液气管、下水管、电线传感线等,内机同样含蒸发器风扇水盘,外机是冷凝器压缩机风扇等,内外空调管道不超过5/8吋,Flare喇叭口螺帽连接,力矩有要求,越粗的力矩越大但不超过80Nm(59FtLbf)。维修阀类似,以Carrier为例,外机内置冷媒适合管道10-25英尺,更长管道按0.16(9-18K机器)/0.32oz(24-30K机器)加。顺便说说国内大电流软电线的加长是每侧分三股交叉对接后,每股变直角缠绕,两侧绕向相反,最后加焊锡胶布。

这类ductless与heat pump类似工作。如果用光伏板,至少夏天可以很省能源。LMU480HV 4吨外机可拖8台内机。可用BDU: Branch Distribution Unit和Branch,最长接近100英尺。连接用Flare即扩喇叭口,弯头要计长,粗管有加液口。有智能手机和诊断软件。所谓mini split的内机居于中央空调和ductless之间,多置于阁楼对天花板开孔。这类系统与中央HVAC相比的优点是省管道空间,可DIY省钱,效率高噪音低;缺点是无法铺到每个房间例如浴室。Carrier和Midea美的合资:http://carriermideaindia.com/, 最好Mitsubishi保修12/10年,其次LG为7年,Gree Vireo/+价廉物美保修短,Blueridge由Midea生产,保修压缩机为5年部件1年。https://www.pickhvac.com https://www.furnacecompare.com

https://www.ecomfort.com/LG-L4H36W07070709-A/p57580.htmlLG 3吨=3x7k+9k $3575 Seer:https://www.ecomfort.com/manuals/lg-c84d9e202caaf60ada850ed891de2585.pdf https://www.ecomfort.com/manuals/e6c7f0fba6a92807a385309691ded5a5.pdf

安装:https://www.youtube.com/watch?v=DzVJiSQNbew 国内的安装有专业水准的绝少。如加氟步骤如下:空调运行在制冷态,拧下低压(粗管)管上的加氟口铜帽。把氟瓶打开一点点,让氟的气体慢慢出来排去加液管里的空气,大概5秒种。然后把氟管快速的连接在加氟口上拧紧。全开氟瓶,R22加到0.4-0.5Mpa(58-72.5psi),R410A是0.7-0.8MPa(108.5-116psi),因为两者的32F冰点分别为57.5psi和102psi,加少了结霜呵)。排气对于R410a绝对不行,对R22勉强可用寿命缩短。要说10年来有点变化,是安装的不如屋主了:https://www.jdbbs.com/thread-5801986-1-1.html。抽真空到-0.1Mpa的说法,等于是如此问答:抽真空到多少啊?抽真空到真空啊。模拟表根本看不出细节,当然你可以抽过夜。美国DIY: https://makercise.com/diy-mini-split-ac-install/ 这人在抽空时没有开启顶针阀,只抽空了软管而非line set就放冷媒,结果是多花600刀补救。

拆卸收氟:接表阀观察压力,无泄漏时加电制冷运行15分钟,关闭维修口高压阀,这样压缩后的混合液不能外出,待低压2-5psi时关低压阀关机断电。这样氟就收到外机里可以拆机了。

Mini-Split or Slim:

海尔Slim: https://www.youtube.com/watch?v=BGvP-O8fkeY 三菱Low static pressure: http://www.mhiae.com/products/air-conditioning-splits/multi-indoor-units-rac  

https://www.acwholesalers.com/cooling/mitsubishi-tri-zone-ducted-mini-splits.html https://www.ecomfort.com/Mitsubishi-M5H48O0909090912/p82819.html

小口径分区:https://www.acdirect.com/mitsubishi-mr-slim-2-zone-ducted-heat-pump-with-9k-15k-btu-indoor-units

Ducted mini-split

https://www.acwholesalers.com/Mitsubishi-M2H20O09120000/p82681.html 9+12K BTU,适合ADU

https://hvacdirect.com/3-5-ton-15-5-seer-airquest-heat-pump-system-id23729.html 3.5ton可加5/7/10KW辅助加热,一般不需要。3/8+7/8管,8/2 30A开关,单级噪音68db。R410A 9.92Lbs。Midea生产但与Carrier有合作。NXH642GKA(36x36x32.1)/ FCM4X4800AL(21 1/8"Wx22 1/16"x53 7/16") ,Variable Speed. 这个要装在attic要考虑其高度,入口至少是22x30。

2. High Velocity system

三菱Low static pressure: http://www.mhiae.com/products/air-conditioning-splits/multi-indoor-units-rac

非主流产品,价格高,风管节省空间,例如8吋光纤主管道开有多个2吋风口,制冷时每口约33-40CFM。http://hvac.place/High-Velocity_c_27.html   https://www.unicosystem.com/files/1915/5319/5223/Bulletin_30-020.006_2019_3.pdf

https://www.hi-velocity.com/en/brochures/Series-HV-Hi-Velocity-HV-Explainedv.pdf 传统空调的规则是每吨400CFM,静态压力低(规则是不大于0.5),大面积薄线圈,少量湿度被移除。Hi-Velocity系统因管径小,CFM较低(每吨250CFM),相同的冷却量需用更厚的线圈(能消除更多的湿气如由传统空调的50%降至45%)和更高的的静压(1.6-2.1in.WC)来实现,因此有人觉得不舒服。系统模块包括排风、加热(缺省为空箱)和制冷。3-4吨用的风扇是1HP(240V4.5A,850/550rpm)。锅炉,热水箱,热泵和地热系统都可以用作Hi-Velocity的热源,或者用slide-in电热带线圈。冷凝机组,冷却器,热泵和地热系统都可以用作冷却源。风扇有三种设置:制冷时是高速,加热时速度可调,非制冷加热时是可调恒速,比频繁开关更省能源。coil内有Low ambient control类似冰箱除霜防止结冰。定时器允许每24小时启动一次五分钟的水循环。https://www.youtube.com/watch?v=dGfTPFr66vM 传统产品如果用较高的静压,风管面积可直接减低40%,但是材料要好,例如410CFM房间原用Flexible 10"静压0.1改用铁管7"时静压0.38,6"时静压0.78,:https://www.cdicurbs.com/ductcal HiVol将CFM减半静压数倍的方法最小化了风管尺寸。这类系统与中央HVAC相比的优点是减少管道空间缺点是太贵,可能适合空间小的古董房。

http://hvac.place/Hi-Velocity-35-50-Ton-115-Volt-1-Speed-Blower-Module-w-Hot-Water-Coils_p_2586.html  网页有设计施工文档。

https://www.unicosystem.com/download_file/view_inline/121/302 https://www.unicosystem.com/files/1915/5319/5223/Bulletin_30-020.006_2019_3.pdf  

3. Evaporative cooler

https://www.sylvane.com/swamp-cooler-buying-tips.html

当水变为蒸汽时吸收的热叫汽化热。家用蒸发式空气冷却器利用风扇将室内温暖的空气,通过水润湿的垫子进行冷却,空气被冷却至20度然后流通,冷空气持续循环并产生微风,环境温度会降低4至6度。蒸发冷却器在一天中最热的时候以及湿度水平低于60%时最为有效。例如ZoneA,它包括加州的中北部。

面积为450平方呎高8呎的房间需要的SWAMP cooler为:450 X 8/2 = 1800CFM。便携式蒸发冷却器的过滤器和水幕应每2周用温水和温和清洁剂清洁一次,以避免灰尘,污垢,霉菌和霉菌积聚。淡季来时需将其擦净,排干水箱,清洁过滤器和水幕,运行风扇30至60分钟以其干燥再作存储。旺季使用窗式设备前请更换防潮垫,清洁泵并为电机加油(如有必要)。

Youtube上有维修及DIY实例 (https://www.youtube.com/watch?v=18hepTiAILk )。假设你有一个Furnace的Blower,就可以用它做一个Swamp cooler。首先是安装Blower的框架,Blower开口就是冷风出口,假设机器在屋顶外则开口朝下。框架四围是Walmart的Duracool pad,里面用garden塑料格网支撑。框架下是个水盆,自来水管通过水面检测自动注水且无溢出,水盆里有水泵把Fountain小水泵到框架上沿环绕一圈的1/2"PVC水管,水管往下是一排小孔,使得水流经cool pad再回到水盆。Blower吸入外界空气,经过水帘排出冷却后的空气。Blower出口处有块插板在冬天防止冷空气进入。还有就是产品电机是皮带驱动减速的,而Furnace的是直接驱动的,前者耗电少。

假如我要为现住房二楼加一个,可以利用侧面attic的进风口,cool pad和水盆放室外,电机放attic,这样外露体积小,又不怕漏水。Attic温度降了,室内自然也好,且Attic内是高温干燥环境效率也好。为免出风过早发散可以分段。我不明白Swamp cooler为何要放屋顶,侧面背阳处不是更好?

4. 冷水机Chiller

https://www.uponorpro.com/~/media/extranet/files/manuals/nonoptimized/radiant%20cooling%20design%20manual%20-%20rcdm.ashx  ASHRAE标准55-2010定义了10定义了四个可控因素:气温,辐射温度,湿度,风速。传统HVAC忽视辐射温度。辐射采暖和冷却系统的平均辐射温度(MRT)是舒适性的关键因素。

露点: 低过此温度空气中的水分会凝结。露点温度Tdp~=T-(100-RH)/5,此处T和RH是温度和相对湿度,公式中可看出相对湿度100%意味着结露,辐射式水冷系统需防止结露。例如85/95°F RH 50%的屋内露点温度大概是64/74°F,30%时为50/59°F(http://www.dpcalc.org),因此冷水管高于露点温度2°F即可防止结露。油管说制冷用5/8 pex管限于300'间隔6",输入输出温差对制冷约5F,制热10(家用)~20F(商用)

冷水机与空调的不同是输入输出的是水箱里的水,coil是浸在水箱中,循环靠水泵。

https://www.youtube.com/watch?v=rPC0_LxlwIY https://www.youtube.com/watch?v=CVginpnALL8 冷水天花石膏板上半厚1.5",整片薄铝板嵌入pex水管成型后埋入,下半覆板厚0.5"。辐射式无风机,关键是露点控制。

https://www.deltapyramax.com/pdf/pdf-dpe/Radiant_heating_and_cooling_Brochure.pdf 集成到地板结构中的Roth系统管道实现辐射冷却,由传感器避免地板表面温度下降超过19°C(DIN 1946)或0.1-1.1米处的温度变化超过2°K。集成露点监控器能有效的防止因气候和空间湿度变化造成的冷凝。冷却水可通过地面的管道、冷水机或自来水产生。同时用于冷暖时管道在踢脚较好,墙壁最好但布局受限。

https://ashraemadison.starchapter.com/downloads/CRC_2016_Presentations/olesen_ashrae_crc_madison_application_of_embedded_radiant_cooling_systems.pdf 

chiller:https://chillxchillers.com/process-chillers/chillx-1.5-10-ton-process-chillers 5ton https://www.youtube.com/watch?v=QA2rnw0OMeA 用chiller和hydronic coil,可用7-8KW PV+电瓶供电。目前的chiller可同时制冷热水。产品:http://www.multiaqua.com/index.php/chillers/mhrc-ae#mhrc-ae-wiring-diagram-dimensional-drawings

DIY chiller: http://www.jonolavsakvarium.com/eng_diy/chiller2/article.html

Comparing Secondary CoolantsWhich to Use: Ethylene or Propylene Glycol?

实验室用的冷水机,使用的是Glycol,其中Ethylene Glycol是乙二醇,Propylene Glycol是丙二醇,前者有毒可致死,后者刺激呼吸道是电子烟成分之一。美国2019年8月报道的电子烟导致肺部的致死案,其实可能是冠状病毒。 混水最低温度的配比对于Ethylene Glycol和Propylene Glycol分别是67%和100%。

PolyScience CA05A1T1-41DA1N,120V60Hz17.4A,R-134a 370g,GWP1430,Hi/Lo=260/70psi,made in USA.说明书简陋,

个人觉得,不考虑体积效率的话,冷水机用于家庭意味着冷媒循环只在机内,外面的只是水管 (加州无需考虑冰点故用水即可),维修便于。

常见故障 https://www.contractingbusiness.com/commercial-hvac/article/20861634/emergency-chiller-service-a-troubleshooting-guide? 

根据仪表和探头的读数,您可以排除以下一些常见问题:

A. 低压跳闸——制冷剂不足,动力总成毛细管断裂;低水流或无水流;滤水器或滤网堵塞;蒸发器的管子上涂有防冻剂或泥浆,导致效率低下。

B、高压跳闸——水冷冷凝器流量不畅或无流量;由于水质差(很常见),水冷式冷凝器有矿物质堆积;风冷冷凝器被杂物堵塞或风扇不工作;冷冻水箱温度非常高(超过 80 华氏度以上)。

C. 油故障跳闸 — 可能由低过热、低油(由于制冷剂泄漏)或油泵损坏引起。

D. Freezestat — 水流不畅,或恒温器设置得太低。

E. 保险丝熔断或启动器跳闸 — 电机、压缩机或电线短路或过载。在再次尝试之前,请务必检查是否有接地或短路。

F. 系统运行但未达到恒温器设定值 — 蒸发器内部结冰,防冻剂故障导致热交换不良,系统负载太大,冷水机组无法处理。

G. 流量证明——水回路中的流量或压力开关出现低流量或无流量、水过滤器堵塞、水阀关闭、水管太小、流量开关桨损坏(很常见)。

5.Night Breeze

http://s3.amazonaws.com/zanran_storage/www.energy.ca.gov/ContentPages/3028329.pdf 制冷是用室外空气(若低过5F)换入室内,原室内作为废气排出,似乎可利用传统forced air系统的循环风扇功能,在回风管处加二选一;如不足使用再开空调。加热是用热水流经内部盘管加变速blower。

https://www.johnsoncontrols.com/-/media/jci/be/united-states/airside-systems/air-handling-units/files/be_appguide_economizerpressurization_ahu.pdf  http://www.taylor-engineering.com/Websites/taylorengineering/articles/ASHRAE_Journal_-_Economizer_Relief_Systems.pdf

6. Modulating condensing boiler - Combi Gas Boiler

用热水取暖的,有与热水器合一的:https://www.ecomfort.com/heating/modulating-condensing-boilers.html

7.Multizone

我目前用的是Carrier Infinity two zone,别家的控制器更廉价。更理想的低成本设计,是附加的控制器通过wifi接受多点的温度传感,1/2楼单damper分配,每楼的非卧室区可以关闭。Honeywell分区控制器适合常规WYG接线的HVAC设备价格不贵,每个分区均需damper而且要bypass damper,:https://www.youtube.com/watch?v=YyJ6nS-cnVk Ebay damper: SD 16 inch Belimo 3 wire Motorized。DIY双区双damper的话,开启是或逻辑,先达到温度的区关damper,后达到温度的区开两区damper再关电。性价比最好的是单个damper按比例控制两区,市面尚无此类产品,设想:开启是或逻辑,先达到温度的区按定时间隔递减damper角度,后达到温度的区关电。

各房间换有线/无线register的方案:https://www.youtube.com/watch?v=xbJfyo4pz_c http://zonefirst.com 

8. 3500及以上的两层楼房设计

8.1 两套分别供楼上楼下:很成熟的方案,缺点是Duct占空间大(可位于层间)。例如3600sqft,加州沿海处于2区故Btu=38×sqft,Ton=(sqft*30/1200 - 1),需两套68KFurance(如Goodman GMVC8 80K80% 4速$600)+3~3.5ton Aircon。Furnace用Rheem/Trane/Carrier/Goodman都行。每套也可分卧室/其它两区。有packaged系统不用布管焊管,减少了故障环节。还有一个可能就是空调只管楼上。

8.2 Ductless:效率高噪音小,LG最多带5个分机,加分水器(价格不菲)可支持更多内机。地域合适可以是heat pump兼顾电热制暖。比较适合屋子有限的情况如楼下,或者只管厅和卧室。地热水暖可与此配用。https://www.ecomfort.com/search-results.php?q=LG+Art+Cool+Gallery+Wall+Mounted+5-Zone+System 暖空笔记(11:ductless/window) - 博客 | 文学城 (wenxuecity.com)

8.3 高流量系统:管道细价格较贵因不普及。

8.4 辐射式制热制冷:无噪音。价格看是煤气>水暖>电暖。Pex地埋管可兼顾冷热,当然冷/热源是分开的因此需要两个三通阀,还要一个混水阀调节源温。但是冷水机比空调贵一倍。上述第六节的multiaqua是比较好的水冷暖机,同时制冷热还可用PV驱动。

https://www.pickhvac.com/boiler/ 现在发展到踢脚线内置水管地暖,比埋入地下的更可靠易装修升温快省能源。与常规Pex地埋一样要分水器,其实就是铝水管与踢脚线一起铝铸,活结工艺还是不如美国的快速廉价,现在美国公司楼的制冷制热都是用水,接头多半是clamp。缺点是踢脚板可能过热烫伤小孩。

8.5 省能源的办法: a) whole house如quiet cool是变频ECM风扇,吸风口有隔热叶片,然后是软管接吊装在屋梁上的风扇,因此噪音小,价格虽贵但保修15年,注意CFM常需3xsqft。b) 利用furnace的回风箱加damper 二选一用室外风冷却室内,或用水蒸发冷却器。 c) 屋顶用12"隔空层,例如天花上加R30再加5mm泡沫镀铝膜,然后是白色屋顶,支起12"隔空后再加PV板。

8.6 全用窗式空调 (参见暖空笔记11) 美的U型空调噪音仅42db,8/10/12K,wifi,目前无加热功能。

9. heatpump

暖空笔记(8:heatpump) - 博客 | 文学城 (wenxuecity.com)

登录后才可评论.