Ich bin kürzlich nach 30 Jahren als Bauunternehmer in den Ruhestand gegangen. Meine Frau und ich leben jetzt in einem neuen Zuhause, das ich in Colorado gebaut habe. Es ist hoch in den Bergen (Höhe: 10.000 Fuß; Heizgrad Tage: 8.500) und hat 2.000 Quadratmeter konditionierten Raum durch eine Fußbodenheizung beheizt.
Das Colorado-Haus des Autors hat 2.000 Quadratmeter konditionierten Raum., Seine kombinierten durchschnittlichen Kosten für Wärme und Warmwasser betragen nur 20 US-Dollar pro Monat, eine Zahl, die er der engen Konstruktion, den programmierten Thermostaten und der Effizienz seines tanklosen Warmwasserbereiters zuschreibt.
Während die meisten Heizsysteme ihr heißes Wasser entweder von einem Tank-Warmwasserbereiter oder einem gusseisernen Kessel beziehen, werden die Wärme und das Warmwasser (Warmwasser) meines Hauses beide von einem einzigen Rinnai Tankless — oder „on demand“ — Warmwasserbereiter bereitgestellt. Der Rinnai verbraucht deutlich weniger Energie als ein Tankheizgerät und kostet weniger als ein Kessel mit Wärmetauscher.,
Durchlauferhitzer sind eine bewährte Technologie mit einem track record von vielen Jahren für Heizung Brauchwasser (siehe „Installieren von On-Demand-Wasser-Heizungen,“ 2/06). Da jedoch nur wenige Auftragnehmer Erfahrung damit haben, sie für Strahlungswärme zu verwenden, können Informationen über ein zuverlässiges Systemdesign schwer zu finden sein. In meinem Fall dauerte die Perfektionierung eines Systems einige Versuche und Irrtum.
Ich halte den Aufwand für lohnenswert: Während der zwei Jahre, in denen ich das System hatte, haben die Wärme-und Warmwasserkosten für zwei Personen im Durchschnitt weniger als 20 US-Dollar pro Monat betragen.,
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass mein Haus superisoliert ist (R-35 Wände, R-50 bis R-60 im Dach) und eine hervorragende Sonneneinstrahlung nutzt. Wenn die Sonne draußen ist, was oft in diesem Bereich der Fall ist, brauchen wir tagsüber überhaupt keine Wärme. Wir ergänzen unseren Heizbedarf am Abend auch mit einem Holzofen, den wir sowohl für Komfort als auch für Ambiente genießen.
Schließlich verwenden wir einen programmierten Thermostat, der die Temperatur auf 62°F in der Mitte des Tages und in der Nacht begrenzt, und 70°F von 6 bis 8 Uhr und 6 bis 22 Uhr
Warum Tankless?,
Tankless Wasser Heizungen nehmen sehr wenig Platz (mine measures 13 1/2 inches wide by 23 inches high by 9 inches deep), montiert werden kann auf jede Fassade und bieten nahezu endlose Warmwasser.
Trotz der Tatsache, dass die Geräte nicht häufig für Strahlungswärme verwendet werden, sind sie eine ideale Wärmequelle für diese Anwendung, da ihre Ausgangstemperaturen leicht an die Bedürfnisse des Strahlungssystems angepasst werden können. Mein Rinnai liefert Wasser von bis zu 180°F, was für die 110°F bis 120°F mehr als ausreichend ist, um mein Strahlungssystem zu betreiben., (Viele der tanklosen Einheiten für Warmwasser haben eine maximale Ausgangstemperatur von 140°F, aber diejenigen, die zum Heizen verwendet werden, sollten höhere Grenzen haben.)
Die Wirtschaftlichkeit der Verwendung eines tanklosen Warmwasserbereiters zur Versorgung von Warmwasser und Heizung ist ebenfalls sehr attraktiv. Die Gesamtkosten für mein System betrugen rund $ 5,000, ohne Arbeit: $ 1,100 für die tanklose Heizung, $ 1,400 für die PEX-Schläuche und $2,400 für die verschiedenen Komponenten, Steuerungen und Armaturen.
Obwohl ich eine Tankeinheit für nur 200 US-Dollar hätte bekommen können, werden die zusätzlichen Kosten des tanklosen Modells durch seine Energieeinsparungen mehr als ausgeglichen., Die Energieeffizienz eines Heizgeräts wird als Dezimalzahl ausgedrückt, die als Energiefaktor oder EF bezeichnet wird. Ein tankloser Warmwasserbereiter hat einen EF dazwischen .82 .87, was bedeutet, dass es 82 Prozent bis 87 Prozent seines Energieeintrags in Wärme umwandelt. Tank-Einheiten haben einen EF um .Daher verbrauchen sie erheblich mehr Energie als ihre tanklosen Gegenstücke.
Eine Ausnahme bildet der Polaris von American Water Heater Co., die einen EF von ungefähr hat .95. Jedoch, seine $3,000 Kosten-fast dreimal so viel wie mein Rinnai — war zu hoch für mich zu rechtfertigen., Ich hätte auch einen gusseisernen Kessel benutzen können; seine EF von .80 ist in der Nähe eines tankless, aber die Kosten waren mehr als $ 3.000.
Auswahl einer tanklosen Heizung
Ein tankloser Warmwasserbereiter kann mit Strom, Erdgas oder Propan betrieben werden. Ich habe nur propangetriebene Modelle in Betracht gezogen, weil ich dort kein Erdgas habe und weil der Preis, den ich für Strom bezahle, eine elektrische Einheit nicht wirtschaftlich machbar macht.
Mein Gerät ist ein Direktentlüftungsmodell, das Außenluft zur Verbrennung verwendet, ein wichtiges Merkmal in einem engen, gut isolierten Zuhause., Theoretisch kann es an jeder Außenwand und sogar draußen in einigen warmen Klimazonen installiert werden. Ich habe meine im Schlammraum in der Nähe der Schalttafel installiert.
Meine einzige Beschwerde ist, dass der Geräuschpegel meiner Heizung manchmal beanstandbar sein kann. Der Schlammraum in meinem Haus befindet sich neben dem Schlafzimmer im ersten Stock, und in Zeiten starker Nachfrage „surgt“ die Tankless-Einheit und erzeugt ein ziemlich lautes Geräusch. Wenn ich es noch einmal machen müsste, würde ich das Gerät nicht neben ein Schlafzimmer stellen.
Die Heizung verfügt über eine Fernbedienung mit einem digitalen Monitor, mit dem ich die Temperatur des aus dem Gerät austretenden Wassers erhöhen oder senken kann. Ich habe es auf 140°F eingestellt, was heiß genug ist, um alle meine Bedürfnisse mit Holz-und Fliesenböden zu erfüllen., Aber ein Klempnerfreund, der einen in einem Haus mit Teppichböden installierte, musste die Ausgangstemperatur auf 170°F erhöhen, da Teppichböden mit einem bodeninternen Heizsystem am schwierigsten zu heizen sind.
Die Fernbedienung erfüllt auch andere Funktionen. Es können 12 oder mehr Fehlermeldungen angezeigt werden, die Sie auf Betriebsprobleme aufmerksam machen. Es kann auch die rate, die wasser fließt durch die heizung, und die tatsächliche ausgang temperatur.
Der wichtigste Teil bei der Auswahl eines tanklosen Heizgeräts ist die richtige Größe., Die richtige Dimensionierung erfordert, dass Sie ein genaues Bild von einem bestimmten Heizwärmebedarf eines bestimmten Hauses erhalten. Dazu müssen Sie eine Wärmeverlustberechnung durchführen.
Zahlreiche Quellen im Internet bieten Methoden zur Berechnung von Wärmeverlusten-oder Software, die dies kann-entweder gegen eine geringe Gebühr oder kostenlos.
Uponor (ehemals Wirsbo), ein Anbieter von Polyethylen-PEX-Schläuchen, bietet Software an www.uponor.com das berechnet nicht nur Ihre Wärmeverluste, sondern hilft Ihnen auch bei der Gestaltung des Verteilungssystems., Die Software gibt keine Wärmequelle an, aber sie funktioniert sowohl für einen tanklosen als auch für einen Tankheizer oder einen Kessel. Es ist kostenlos auf einer Testbasis zur Verfügung, mit denen das Unternehmen bedeutet 15 Anwendungen oder Design-Sitzungen. Wenn Sie die Software nützlich finden, können Sie eine permanente Kopie kaufen.
Im Allgemeinen sollte ein gut isoliertes neues Haus nicht viel mehr als 15 Btu pro Quadratmeter und Stunde benötigen. Für 2.000 Quadratfuß sind das 30.000 Btu pro Stunde.
Selbst ein schlecht isoliertes Haus dieser Größe sollte nicht mehr als 60.000 Btu pro Stunde benötigen., Die meisten Geräte, die Sie in Betracht ziehen sollten, haben eine Leistung von mindestens 150.000 Btu pro Stunde; In den meisten Fällen wird die Größe durch die Warmwasseranforderungen des Hauses bestimmt (siehe „Wie man eine tanklose Heizung dimensioniert“).
Größe einer tanklosen Heizung
Die richtige Dimensionierung erfordert, dass Sie wissen, wie viel Wasser das Haus in Spitzenzeiten verwendet, die ungefähre Temperatur der Stadtwasserversorgung oder Brunnenwasser und wie viel die Heizung benötigt, um dieses Wasser zu erhitzen, um die erforderliche Temperatur zu erreichen.
Die nachstehende Tabelle zeigt die Probenflussraten für verschiedene Geräte und Vorrichtungen., Die folgende Grafik zeigt die Temperaturflusskurve für eine Probenheizung, in diesem Fall eine mit einer Leistung von 180.000 Btu. Bestimmen Sie, wie viele Vorrichtungen oder Geräte gleichzeitig betrieben werden, addieren Sie ihre Durchflussraten und schauen Sie sich dann die Kurve an, um festzustellen, ob diese Einheit den Anforderungen des Hauses entspricht.
davon Ausgehen, dass das Haus erfordert einen Anstieg der Temperatur von 75°F., (Das ist der Temperaturunterschied zwischen dem 40°F Brunnenwasser und der erforderlichen Ausgangstemperatur von 115°F.) Die vertikale 75°F-Linie trifft die Kurve mit einer Durchflussrate von etwa 4,5 Gallonen pro Minute (gpm).
Dieses Gerät würde ausreichen, um gleichzeitig eine Dusche (2,5 gpm) und einen Wasserhahn (1,5 gpm) zu betreiben. Es würde jedoch nicht genug heißes Wasser für zwei Duschen mit jeweils 5 gpm liefern. In diesem Fall wäre die Lösung, zwei Heizungen zu installieren oder eine Heizung mit einer größeren Kapazität zu installieren.,
Obwohl sie hauptsächlich für Warmwasser verkauft werden, eignen sich Tankless-Heizungen tatsächlich gut für die Strahlungsheizung, die im Vergleich zu beispielsweise Warmwasser-Fußleisten bei niedrigen Temperaturen arbeitet. Die Verwendung der Einheit zur Strahlungsheizung hat also im Allgemeinen wenig oder keinen Einfluss auf die Größenberechnung.,
Probe Temperatur Kurve für eine On-Demand Einheit
Die ausgang in Btu von eine heizung groß genug zu liefern ein haus der inländischen heißer-wasser bedürfnisse ist in der regel ausreichend, um seine heizung bedürfnisse als auch. Wenn die Heizkreisläufe gleichzeitig mit dem Warmwasser laufen, kann die Temperatur in den Heizkreisläufen leicht sinken. Da heißes Wasser im Haushalt jedoch nur zeitweise verwendet wird, wäre dies selten ein Problem.,
Zum Beispiel liegt in meinem Fußbodenheizungssystem das Wasser, das von den Heizkreisläufen zur Heizeinheit zurückkehrt, nur 10°F bis 20°F unter der Zone-Design-Ausgangstemperatur von 110°F bis 120°F — viel höher als die 40°F des einströmenden Brunnenwassers.Sobald das Wasser in den Heizkreisläufen anfänglich erhitzt wurde, muss die Heizeinheit das Rücklaufwasser nur um 10°F auf 20°F erhöhen.
Andere Systeme können eine höhere einströmende Wassertemperatur, eine höhere Auslegungstemperatur oder einen höheren Heizbedarf haben., Aber in fast allen Fällen wird das strahlende Bodenwasser in den Schleifen niemals niedriger als Raumtemperatur sein. Konsultieren Sie unbedingt den Vertreter eines Herstellers, bevor Sie entscheiden, welches Tankless-Heizgerät Sie kaufen möchten.
Entwurf des Verteilungssystems
Als ich anfing, die Verwendung von Tankless für Strahlungswärme zu erforschen, fand ich im Internet mehrere Quellen, die die Verwendung eines offenen Verteilungssystems empfahlen, in dem die Warmwasserversorgung durch die Strahlungsschleifen fließt., Ich mag keine offenen Systeme (in der Tat verbieten einige Staaten sie); stagnierende Bereiche können sich in den Heizkreisläufen entwickeln, besonders im Sommer, was das Wachstum von Bakterien ermöglicht — einschließlich derjenigen, die Legionärskrankheiten verursachen.
Ich beseitigte gesundheitliche Bedenken durch ein geschlossenes System, in dem die Warmwasser-und Heizschleifen völlig getrennt sind. Durch die tanklose Heizung erwärmtes Wasser fließt direkt durch den Bodenschlauch, während ein Wärmetauscher Wärme für die Warmwasserversorgung liefert.,
Die inländischen heißer-wasser system., In meinem Warmwassersystem gelangt Wasser aus dem Brunnen in den Wärmetauscher und geht dann zu den Waschbecken, den Duschen, dem Geschirrspüler usw. Ich kaufte meinen Flachplattenwärmetauscher von www.houseneeds.com für 250 US-Dollar (solche Produkte sind auch in Sanitärversorgungshäusern erhältlich). Meine ist mit 240.000 Btu pro Stunde bewertet — etwas niedriger als meine Berechnungen angegeben, die ich benötigen könnte. Trotzdem kann ich duschen und gleichzeitig den Geschirrspüler laufen lassen., Ich habe nicht versucht, zwei Duschen gleichzeitig zu betreiben, aber das Hauptbad, das wir häufig benutzen, hat vier an der Wand befestigte Düsen, von denen jeder fast so viel Wasser verteilt wie ein Duschkopf. Wir können sie problemlos bedienen.
In einem gut durchdachten geschlossenen System befindet sich der Wärmetauscher im Primärkreislauf, während jede Heizzone von einem eigenen Sekundärkreislauf gespeist wird, wie in Abbildung 2.
Ich habe auf die harte Tour gelernt, dass der Wärmetauscher für das Warmwasser in der Primärschleife sein muss., Ich installierte es zunächst in einer eigenen Sekundärschleife, stellte jedoch fest, dass die Heizzonen genug Wasser stehlen würden, um zu verhindern, dass der Wärmetauscher genügend heißes Wasser an die Wasserhähne abgibt, und dass dies auch dann geschah, wenn die Wärmekreise nicht aktiv waren. Also habe ich die Rohrleitung neu konfiguriert, und jetzt fließt das gesamte Wasser im System durch den Wärmetauscher, bevor es zu den Sekundärschleifen geleitet wird.
Die primäre schleife muss eine pumpe bewertet für mindestens 6 gallonen pro minute zu 30 füße von kopf, die ist die messen der druck erstellt durch eine spalte von wasser 30 füße hoch., Eine Pumpe mit einer Nennleistung von 30 Fuß Kopf wird funktionieren, bis dieser Druck erreicht ist, An diesem Punkt kann sie kein Wasser mehr liefern.
Eine Unterdimensionierung der Primärpumpe führt zum Ausfall. Tatsächlich habe ich versucht, Geld zu sparen, indem ich eine Pumpe mit geringerer Kapazität in der Primärschleife verwendete, aber sie lieferte nicht genug heißes Wasser an die Wasserhähne; Ich musste schließlich eine Pumpe mit größerer Kapazität kaufen.
Sie müssen auch Ihren Warmwasserbedarf kennen, bevor Sie sich für einen Wärmetauscher entscheiden. Wie bereits erwähnt, ist die Leistung meines Warmwasserbereiters auf 140°F eingestellt., Bei Lieferung mit dem 140°F Wasser liefert mein Wärmetauscher Wasser bei einer Temperatur von etwa 130°F, was hoch genug für Duschen und die Spülmaschine ist.
Heizzonen. Jede meiner beiden Heizzonen enthält ein Mischventil, um die Temperatur auf 120°F für die Kellerzone und 110°F für die Hauptgeschosszone zu drosseln. (Ich wollte, dass die Temperatur im Erdgeschoss niedriger ist, um den vorgefertigten Holzboden zu schützen, den ich im Wohnzimmer installiert habe.)
Da der Wärmetauscher zuerst das heiße Wasser erhält, hat der gleichzeitige Betrieb der Strahlungszonen keinen Einfluss auf die Warmwassertemperatur., Es verursacht zwar eine geringfügige Änderung der Wassertemperatur auf dem Strahlungsboden, Dies ist jedoch wenig besorgniserregend, da das Warmwasser selten länger als einige Minuten gleichzeitig eingeschaltet ist.
Gelegentlich rufen sowohl die Zonenthermostate als auch das Warmwasser den Warmwasserbereiter an, daher ist es wichtig, alle elektrischen Verbindungen in einem Stromkreis zu halten. Keine der elektrischen Komponenten benötigt viel Strom.
Komponenten auswählen
Wenn Sie ein System mit einer Kombination aus Strahlungswärme und einem tanklosen Warmwasserbereiter installieren, benötigen Sie eine Vielzahl von Pumpen, Schaltern und Armaturen.,
Die Heizung sollte ein Ansaugwasserfilter-Sieb und das notwendige Entlüftungsrohr für die Verbrennung und Abluft haben.
Rinnai verkauft ein optionales Sanitärkit, das aus zwei Kesselabläufen, einem Überdruckventil und Kugelhähnen besteht. Ich kaufte es und installierte zusätzliche Kesselabflüsse, um das Luftsystem zu spülen., Wenn Sie Mischventile verwenden, benötigen Sie auch ein Temperaturmessgerät stromabwärts von jedem Ventil, damit Sie die Temperatur des Wassers im Bodensystem überwachen können.
Aufgrund der langsamen Reaktionszeiten für bodeninterne Strahlungswärme ist es wichtig, programmierbare Thermostate zu verwenden. Zum Beispiel mag ich niedrigere Raumtemperatur in der Nacht. Es dauert ungefähr zwei Stunden, nachdem der Thermostat die Wärme ausgeschaltet hat, damit die Luft im Raum abkühlt. Am Morgen erwärmt die Heizung den Boden etwa drei Stunden lang, bevor die Raumluft ihre Konstruktionstemperatur erreicht., Mein programmierbarer Thermostat berücksichtigt diese Bedingungen.
Damit mein System ordnungsgemäß funktioniert, habe ich festgestellt, dass die Thermostate, die die Zonenpumpen aktivieren, auch die Primärschleifenpumpe einschalten müssen. Zuerst habe ich meine Thermostate an ein Paar Relais angeschlossen, die die Zonenpumpen einschalteten, aber nicht die Primärschleifenpumpe. Am Ende habe ich sie durch ein einziges Taco SR503-EXP-Relais ersetzt, das an bis zu drei Thermostate angeschlossen wird. Wenn nun ein Thermostat Wärme benötigt, schaltet der Thermostat die Pumpe für diese Zone sowie die Primärschleifenpumpe ein.,
Ich habe einige Systemdesigns gesehen, bei denen die Primärpumpe ständig eingeschaltet bleibt, aber ich halte das für Energieverschwendung.
Durchflussschalter für Warmwasser. Zu beachten ist, dass die meisten tanklosen Heizungen über einen internen Durchflussschalter verfügen, der den Brenner mit einer Durchflussrate von 1/2 Gallonen pro Minute (gpm) oder höher aktiviert. Dies ist in Ordnung zum Duschen, aber ein kontinuierlicher niedriger Fluss von heißem Wasser — wie Sie zum Spülen von Geschirr oder während der Rasur verwenden könnten-wird nicht dazu führen, dass die Heizung zu feuern, was bedeutet, dass das Wasser nach kurzer Zeit kalt läuft.,
Um sicherzustellen,dass ich einen niedrigen Warmwasserfluss erzielen kann, habe ich einen Standard-120CV-Durchflussschalter hinzugefügt (a McDonnell & Miller Series FS6, erhältlich aus verschiedenen Quellen im Internet, einschließlich State Supply Co., www.statesupply.com), die Kontakte um 0.12 gpm schließt. Der Durchflussschalter aktiviert die Primärpumpe, die genügend Durchfluss durch die Heizung erzeugt, um sie zu feuern. Dies hat gut funktioniert und garantiert, dass das Wasser auch bei niedriger Durchflussrate heiß bleibt.,
Im Nachhinein
Abgesehen von der Position der Heizung würde ich an diesem Punkt nichts an meinem System ändern. Ich mag die Platzersparnis und die Flexibilität, die es mir gibt, Designtemperaturen anzupassen., Und weil ich ein relativ kleines, gut isoliertes Haus habe, läuft die Heizung selbst an den kältesten Tagen des Jahres nur sechs bis sieben Stunden pro Tag — oder weniger -, was zu einer ziemlich langen Lebensdauer führen sollte.
Bob Gleason wurde zum Maschinenbauingenieur ausgebildet und besaß 30 Jahre lang ein allgemeines Vertragsgeschäft. Jetzt im Ruhestand, er lebt in Twin Lakes, Colo.