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暖空筆記10: 係統設計及比較

(2018-04-05 18:34:00) 下一個

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

亞洲最常用的空調是無風管熱泵,多亦可製熱,可一拖多。內外機通過組合管連接,內含冷媒液氣管、下水管、電線傳感線等,內機同樣含蒸發器風扇水盤,外機是冷凝器壓縮機風扇等,內外空調管道不超過5/8吋,Flare喇叭口螺帽連接,力矩有要求,越粗的力矩越大但不超過80Nm(59FtLbf)。維修閥類似,以Carrier為例,外機內置冷媒適合管道10-25英尺,更長管道按0.16(9-18K機器)/0.32oz(24-30K機器)加。順便說說國內大電流軟電線的加長是每側分三股交叉對接後,每股變直角纏繞,兩側繞向相反,最後加焊錫膠布。

這類ductless與heat pump類似工作。如果用光伏板,至少夏天可以很省能源。LMU480HV 4噸外機可拖8台內機。可用BDU: Branch Distribution Unit和Branch,最長接近100英尺。連接用Flare即擴喇叭口,彎頭要計長,粗管有加液口。有智能手機和診斷軟件。所謂mini split的內機居於中央空調和ductless之間,多置於閣樓對天花板開孔。這類係統與中央HVAC相比的優點是省管道空間,可DIY省錢,效率高噪音低;缺點是無法鋪到每個房間例如浴室。Carrier和Midea美的合資:http://carriermideaindia.com/, 最好Mitsubishi保修12/10年,其次LG為7年,Gree Vireo/+價廉物美保修短,Blueridge由Midea生產,保修壓縮機為5年部件1年。https://www.pickhvac.com https://www.furnacecompare.com

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

安裝:https://www.youtube.com/watch?v=DzVJiSQNbew 國內的安裝有專業水準的絕少。如加氟步驟如下:空調運行在製冷態,擰下低壓(粗管)管上的加氟口銅帽。把氟瓶打開一點點,讓氟的氣體慢慢出來排去加液管裏的空氣,大概5秒種。然後把氟管快速的連接在加氟口上擰緊。全開氟瓶,R22加到0.4-0.5Mpa(58-72.5psi),R410A是0.7-0.8MPa(108.5-116psi),因為兩者的32F冰點分別為57.5psi和102psi,加少了結霜嗬)。排氣對於R410a絕對不行,對R22勉強可用壽命縮短。要說10年來有點變化,是安裝的不如屋主了:https://www.jdbbs.com/thread-5801986-1-1.html。抽真空到-0.1Mpa的說法,等於是如此問答:抽真空到多少啊?抽真空到真空啊。模擬表根本看不出細節,當然你可以抽過夜。美國DIY: https://makercise.com/diy-mini-split-ac-install/ 這人在抽空時沒有開啟頂針閥,隻抽空了軟管而非line set就放冷媒,結果是多花600刀補救。

拆卸收氟:接表閥觀察壓力,無泄漏時加電製冷運行15分鍾,關閉維修口高壓閥,這樣壓縮後的混合液不能外出,待低壓2-5psi時關低壓閥關機斷電。這樣氟就收到外機裏可以拆機了。

Mini-Split or Slim:

海爾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

小口徑分區: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,適合ADU

https://hvacdirect.com/3-5-ton-15-5-seer-airquest-heat-pump-system-id23729.html 3.5ton可加5/7/10KW輔助加熱,一般不需要。3/8+7/8管,8/2 30A開關,單級噪音68db。R410A 9.92Lbs。Midea生產但與Carrier有合作。NXH642GKA(36x36x32.1)/ FCM4X4800AL(21 1/8"Wx22 1/16"x53 7/16") ,Variable Speed. 這個要裝在attic要考慮其高度,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

非主流產品,價格高,風管節省空間,例如8吋光纖主管道開有多個2吋風口,製冷時每口約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 傳統空調的規則是每噸400CFM,靜態壓力低(規則是不大於0.5),大麵積薄線圈,少量濕度被移除。Hi-Velocity係統因管徑小,CFM較低(每噸250CFM),相同的冷卻量需用更厚的線圈(能消除更多的濕氣如由傳統空調的50%降至45%)和更高的的靜壓(1.6-2.1in.WC)來實現,因此有人覺得不舒服。係統模塊包括排風、加熱(缺省為空箱)和製冷。3-4噸用的風扇是1HP(240V4.5A,850/550rpm)。鍋爐,熱水箱,熱泵和地熱係統都可以用作Hi-Velocity的熱源,或者用slide-in電熱帶線圈。冷凝機組,冷卻器,熱泵和地熱係統都可以用作冷卻源。風扇有三種設置:製冷時是高速,加熱時速度可調,非製冷加熱時是可調恒速,比頻繁開關更省能源。coil內有Low ambient control類似冰箱除霜防止結冰。定時器允許每24小時啟動一次五分鍾的水循環。https://www.youtube.com/watch?v=dGfTPFr66vM 傳統產品如果用較高的靜壓,風管麵積可直接減低40%,但是材料要好,例如410CFM房間原用Flexible 10"靜壓0.1改用鐵管7"時靜壓0.38,6"時靜壓0.78,:https://www.cdicurbs.com/ductcal HiVol將CFM減半靜壓數倍的方法最小化了風管尺寸。這類係統與中央HVAC相比的優點是減少管道空間缺點是太貴,可能適合空間小的古董房。

http://hvac.place/Hi-Velocity-35-50-Ton-115-Volt-1-Speed-Blower-Module-w-Hot-Water-Coils_p_2586.html  網頁有設計施工文檔。

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

當水變為蒸汽時吸收的熱叫汽化熱。家用蒸發式空氣冷卻器利用風扇將室內溫暖的空氣,通過水潤濕的墊子進行冷卻,空氣被冷卻至20度然後流通,冷空氣持續循環並產生微風,環境溫度會降低4至6度。蒸發冷卻器在一天中最熱的時候以及濕度水平低於60%時最為有效。例如ZoneA,它包括加州的中北部。

麵積為450平方呎高8呎的房間需要的SWAMP cooler為:450 X 8/2 = 1800CFM。便攜式蒸發冷卻器的過濾器和水幕應每2周用溫水和溫和清潔劑清潔一次,以避免灰塵,汙垢,黴菌和黴菌積聚。淡季來時需將其擦淨,排幹水箱,清潔過濾器和水幕,運行風扇30至60分鍾以其幹燥再作存儲。旺季使用窗式設備前請更換防潮墊,清潔泵並為電機加油(如有必要)。

Youtube上有維修及DIY實例 (https://www.youtube.com/watch?v=18hepTiAILk )。假設你有一個Furnace的Blower,就可以用它做一個Swamp cooler。首先是安裝Blower的框架,Blower開口就是冷風出口,假設機器在屋頂外則開口朝下。框架四圍是Walmart的Duracool pad,裏麵用garden塑料格網支撐。框架下是個水盆,自來水管通過水麵檢測自動注水且無溢出,水盆裏有水泵把Fountain小水泵到框架上沿環繞一圈的1/2"PVC水管,水管往下是一排小孔,使得水流經cool pad再回到水盆。Blower吸入外界空氣,經過水簾排出冷卻後的空氣。Blower出口處有塊插板在冬天防止冷空氣進入。還有就是產品電機是皮帶驅動減速的,而Furnace的是直接驅動的,前者耗電少。

假如我要為現住房二樓加一個,可以利用側麵attic的進風口,cool pad和水盆放室外,電機放attic,這樣外露體積小,又不怕漏水。Attic溫度降了,室內自然也好,且Attic內是高溫幹燥環境效率也好。為免出風過早發散可以分段。我不明白Swamp cooler為何要放屋頂,側麵背陽處不是更好?

4. 冷水機Chiller

https://www.uponorpro.com/~/media/extranet/files/manuals/nonoptimized/radiant%20cooling%20design%20manual%20-%20rcdm.ashx  ASHRAE標準55-2010定義了10定義了四個可控因素:氣溫,輻射溫度,濕度,風速。傳統HVAC忽視輻射溫度。輻射采暖和冷卻係統的平均輻射溫度(MRT)是舒適性的關鍵因素。

露點: 低過此溫度空氣中的水分會凝結。露點溫度Tdp~=T-(100-RH)/5,此處T和RH是溫度和相對濕度,公式中可看出相對濕度100%意味著結露,輻射式水冷係統需防止結露。例如85/95°F RH 50%的屋內露點溫度大概是64/74°F,30%時為50/59°F(http://www.dpcalc.org),因此冷水管高於露點溫度2°F即可防止結露。油管說製冷用5/8 pex管限於300'間隔6",輸入輸出溫差對製冷約5F,製熱10(家用)~20F(商用)

冷水機與空調的不同是輸入輸出的是水箱裏的水,coil是浸在水箱中,循環靠水泵。

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",整片薄鋁板嵌入pex水管成型後埋入,下半覆板厚0.5"。輻射式無風機,關鍵是露點控製。

https://www.deltapyramax.com/pdf/pdf-dpe/Radiant_heating_and_cooling_Brochure.pdf 集成到地板結構中的Roth係統管道實現輻射冷卻,由傳感器避免地板表麵溫度下降超過19°C(DIN 1946)或0.1-1.1米處的溫度變化超過2°K。集成露點監控器能有效的防止因氣候和空間濕度變化造成的冷凝。冷卻水可通過地麵的管道、冷水機或自來水產生。同時用於冷暖時管道在踢腳較好,牆壁最好但布局受限。

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+電瓶供電。目前的chiller可同時製冷熱水。產品: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?

實驗室用的冷水機,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,後者刺激呼吸道是電子煙成分之一。美國2019年8月報道的電子煙導致肺部的致死案,其實可能是冠狀病毒。 混水最低溫度的配比對於Ethylene Glycol和Propylene Glycol分別是67%和100%。

PolyScience CA05A1T1-41DA1N,120V60Hz17.4A,R-134a 370g,GWP1430,Hi/Lo=260/70psi,made in USA.說明書簡陋,

個人覺得,不考慮體積效率的話,冷水機用於家庭意味著冷媒循環隻在機內,外麵的隻是水管 (加州無需考慮冰點故用水即可),維修便於。

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

根據儀表和探頭的讀數,您可以排除以下一些常見問題:

A. 低壓跳閘——製冷劑不足,動力總成毛細管斷裂;低水流或無水流;濾水器或濾網堵塞;蒸發器的管子上塗有防凍劑或泥漿,導致效率低下。

B、高壓跳閘——水冷冷凝器流量不暢或無流量;由於水質差(很常見),水冷式冷凝器有礦物質堆積;風冷冷凝器被雜物堵塞或風扇不工作;冷凍水箱溫度非常高(超過 80 華氏度以上)。

C. 油故障跳閘 — 可能由低過熱、低油(由於製冷劑泄漏)或油泵損壞引起。

D. Freezestat — 水流不暢,或恒溫器設置得太低。

E. 保險絲熔斷或啟動器跳閘 — 電機、壓縮機或電線短路或過載。在再次嚐試之前,請務必檢查是否有接地或短路。

F. 係統運行但未達到恒溫器設定值 — 蒸發器內部結冰,防凍劑故障導致熱交換不良,係統負載太大,冷水機組無法處理。

G. 流量證明——水回路中的流量或壓力開關出現低流量或無流量、水過濾器堵塞、水閥關閉、水管太小、流量開關槳損壞(很常見)。

5.Night Breeze

http://s3.amazonaws.com/zanran_storage/www.energy.ca.gov/ContentPages/3028329.pdf 製冷是用室外空氣(若低過5F)換入室內,原室內作為廢氣排出,似乎可利用傳統forced air係統的循環風扇功能,在回風管處加二選一;如不足使用再開空調。加熱是用熱水流經內部盤管加變速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

用熱水取暖的,有與熱水器合一的:https://www.ecomfort.com/heating/modulating-condensing-boilers.html

7.Multizone

我目前用的是Carrier Infinity two zone,別家的控製器更廉價。更理想的低成本設計,是附加的控製器通過wifi接受多點的溫度傳感,1/2樓單damper分配,每樓的非臥室區可以關閉。Honeywell分區控製器適合常規WYG接線的HVAC設備價格不貴,每個分區均需damper而且要bypass damper,:https://www.youtube.com/watch?v=YyJ6nS-cnVk Ebay damper: SD 16 inch Belimo 3 wire Motorized。DIY雙區雙damper的話,開啟是或邏輯,先達到溫度的區關damper,後達到溫度的區開兩區damper再關電。性價比最好的是單個damper按比例控製兩區,市麵尚無此類產品,設想:開啟是或邏輯,先達到溫度的區按定時間隔遞減damper角度,後達到溫度的區關電。

各房間換有線/無線register的方案:https://www.youtube.com/watch?v=xbJfyo4pz_c http://zonefirst.com 

8. 3500及以上的兩層樓房設計

8.1 兩套分別供樓上樓下:很成熟的方案,缺點是Duct占空間大(可位於層間)。例如3600sqft,加州沿海處於2區故Btu=38×sqft,Ton=(sqft*30/1200 - 1),需兩套68KFurance(如Goodman GMVC8 80K80% 4速$600)+3~3.5ton Aircon。Furnace用Rheem/Trane/Carrier/Goodman都行。每套也可分臥室/其它兩區。有packaged係統不用布管焊管,減少了故障環節。還有一個可能就是空調隻管樓上。

8.2 Ductless:效率高噪音小,LG最多帶5個分機,加分水器(價格不菲)可支持更多內機。地域合適可以是heat pump兼顧電熱製暖。比較適合屋子有限的情況如樓下,或者隻管廳和臥室。地熱水暖可與此配用。https://www.ecomfort.com/search-results.php?q=LG+Art+Cool+Gallery+Wall+Mounted+5-Zone+System 

8.3 高流量係統:管道細價格較貴因不普及。

8.4 輻射式製熱製冷:無噪音。價格看是煤氣>水暖>電暖。Pex地埋管可兼顧冷熱,當然冷/熱源是分開的因此需要兩個三通閥,還要一個混水閥調節源溫。但是冷水機比空調貴一倍。上述第六節的multiaqua是比較好的水冷暖機,同時製冷熱還可用PV驅動。

https://www.pickhvac.com/boiler/ 現在發展到踢腳線內置水管地暖,比埋入地下的更可靠易裝修升溫快省能源。與常規Pex地埋一樣要分水器,其實就是鋁水管與踢腳線一起鋁鑄,活結工藝還是不如美國的快速廉價,現在美國公司樓的製冷製熱都是用水,接頭多半是clamp。缺點是踢腳板可能過熱燙傷小孩。

8.5 省能源的辦法: a) whole house如quiet cool是變頻ECM風扇,吸風口有隔熱葉片,然後是軟管接吊裝在屋梁上的風扇,因此噪音小,價格雖貴但保修15年,注意CFM常需3xsqft。b) 利用furnace的回風箱加damper 二選一用室外風冷卻室內,或用水蒸發冷卻器。 c) 屋頂用12"隔空層,例如天花上加R30再加5mm泡沫鍍鋁膜,然後是白色屋頂,支起12"隔空後再加PV板。

8.6 全用窗式空調 (參見暖空筆記11) 美的U型空調噪音僅42db,8/10/12K,wifi,目前無加熱功能。

 

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