Jag har nyligen gått i pension efter 30 år som bostadsentreprenör. Min fru och jag bor nu i ett nytt hem jag byggt i Colorado. Det är högt i bergen (höjd: 10.000 fot; uppvärmning grad dagar: 8.500) och har 2000 kvadratfot konditionerat utrymme värms upp av ett golvvärme system.
författarens Colorado hem har 2000 kvadratfot av konditionerat utrymme., Hans kombinerade genomsnittliga kostnader för värme och varmvatten är bara $20 per månad, en siffra han krediter till tight konstruktion, programmerade termostater, och effektiviteten i hans tankless varmvattenberedare.
medan de flesta strålningssystem får sitt varmvatten från antingen en tank-typ varmvattenberedare eller en gjutjärn panna, mitt hem värme och tappvarmvatten (DHW) tillhandahålls båda av en enda Rinnai tankless-eller ”on demand” — varmvattenberedare. Rinnai använder betydligt mindre energi än en tankvärmare och kostar mindre att installera än en panna med värmeväxlare.,
tanklösa varmvattenberedare är en beprövad teknik med många års erfarenhet av uppvärmning av varmvatten (se” installation av varmvattenberedare på begäran”, 2/06). Men eftersom få entreprenörer har erfarenhet av att använda dem för strålningsvärme, kan information om tillförlitlig systemdesign vara svårt att hitta. I mitt fall tog perfektion av ett system lite försök och fel.
jag anser att ansträngningen är värd: under de två åren har jag haft systemet, värme-och varmvattenkostnaderna för två personer har i genomsnitt mindre än $ 20 per månad.,
det är viktigt att notera dock att mitt hus är superisolerat (r-35 väggar, r-50 till r-60 i taket) och utnyttjar utmärkt solexponering. Om solen är ute, som det ofta är i detta område, behöver vi inte värme alls under dagen. Vi kompletterar också våra uppvärmningsbehov på kvällen med en vedspis, som vi trivs för både komfort och atmosfär.
slutligen använder vi en programmerad termostat som begränsar temperaturen till 62 ° f mitt på dagen och på natten och 70 ° F från 6 till 8 och 6 till 10 p. m.
varför Tankless?,
Tankless varmvattenberedare tar upp mycket lite utrymme (min mäter 13 1/2 inches bred med 23 inches hög med 9 inches djup), kan monteras på alla ytterväggar, och erbjuder nästan oändliga varmvatten.
trots att enheterna inte ofta används för strålningsvärme, är de en idealisk värmekälla för den här applikationen eftersom deras utgångstemperaturer lätt kan matchas med strålningssystemets behov. Min Rinnai ger vatten upp till 180 ° F, vilket är mer än tillräckligt för 110 ° F till 120 ° F som behövs för att köra mitt strålningssystem., (Många av de tanklösa enheterna för DHW har en maximal utgångstemperatur på 140 ° F, men de som används för uppvärmning bör ha högre gränser.)
ekonomin att använda en tanklös varmvattenberedare för att leverera både varmvatten och uppvärmning är också ganska attraktiva. Den totala kostnaden för mitt system var runt $ 5,000, inte inklusive arbetskraft: $ 1,100 för tankless värmare, $ 1,400 för PEX slangen, och $2,400 för de olika komponenter, kontroller och beslag.
Även om jag kunde ha fått en tank-typ enhet för så lite som $ 200, är den extra kostnaden för tankless modellen mer än kompenseras av sina energibesparingar., Energieffektiviteten hos en uppvärmningsanordning uttrycks som en decimal som kallas dess energifaktor eller EF. En tankless varmvattenberedare har en EF mellan .82 och .87, vilket innebär att den omvandlar 82 procent till 87 procent av sin energitillförsel till värme. Tank-typ enheter har en EF runt .59, så de använder betydligt mer energi än sina tanklösa motsvarigheter.
Ett undantag är Polaris av Amerikanska Varmvattenberedare Co., som har en EF av ungefär .95. Men dess $ 3,000 kostnad — nästan tre gånger så mycket som min Rinnai-var för hög för mig att motivera., Jag kunde också ha använt en gjutjärn panna; dess EF av .80 är nära en tankless, men kostnaden var mer än $3,000.
välja en tanklös värmare
en tanklös varmvattenberedare kan drivas med el, naturgas eller propan. Jag ansåg bara propandrivna modeller eftersom jag inte har naturgas där jag bor, och eftersom priset jag betalar för el inte gjorde en elektrisk enhet ekonomiskt genomförbar.
min enhet är en direkt-ventilationsmodell, som använder utomhusluft för förbränning, en viktig egenskap i ett tätt, välisolerat hem., Teoretiskt kan den installeras på någon yttervägg, och även utanför i några varma klimat. Jag installerade Min i mudroom nära den elektriska kretspanelen.
mitt enda klagomål är att ljudnivån för min värmare kan vara stötande ibland. Mudroom i mitt hus ligger bredvid sovrummet på första våningen, och i tider av stor efterfrågan stiger den tanklösa enheten”, vilket skapar ett ganska högt ljud. Om jag var tvungen att göra det igen, skulle jag inte placera enheten bredvid ett sovrum.
värmaren innehåller en fjärrkontroll med en digital bildskärm som låter mig höja eller sänka temperaturen på vattnet som kommer ut ur enheten. Jag satte den på 140 ° F, vilket är tillräckligt varmt för att möta alla mina behov med trä och klinkergolv., Men en rörmokare vän som installerade en i ett hem med heltäckningsmatta golv var tvungen att höja utgångstemperaturen till 170°F, som Heltäckningsmatta golv är ungefär den svåraste att värma med ett golv strålande system.
fjärrkontrollen utför även andra funktioner. Det kan Visa 12 eller fler felmeddelanden som varnar dig för driftsproblem. Det kan också visa den hastighet som vatten strömmar genom värmaren och den faktiska utgångstemperaturen.
den viktigaste delen av att välja en tanklös värmare är att se till att den är rätt dimensionerad., Korrekt dimensionering kräver att du får en korrekt bild av ett visst hem värmekrav. För att göra det måste du köra en värmeförlustberäkning.
många källor på Internet erbjuder metoder för att beräkna värmeförluster — eller programvara som kan göra det — antingen för en nominell avgift eller gratis.
Uponor (tidigare Wirsbo), en leverantör av polyetenpexrör, erbjuder programvara på www.uponor.com det kommer inte bara att beräkna dina värmeförluster, men också hjälpa dig att utforma distributionssystemet., Programvaran anger inte en värmekälla, men det kommer att fungera också för en tanklös som för en tank-typ värmare eller en panna. Det är tillgängligt gratis på försöksbasis, genom vilket företaget betyder 15 användningar eller design sessioner. Om du hittar programvaran användbar kan du köpa en permanent kopia.
i allmänhet bör ett välisolerat nytt hus inte kräva mycket mer än 15 Btu per kvadratfot per timme. För 2000 kvadratfot, det är 30.000 Btu per timme.
även ett dåligt isolerat hus av denna storlek bör inte behöva mer än 60.000 Btu per timme., De flesta av de enheter du bör överväga kommer att ha utgångar på minst 150,000 Btu per timme; i de flesta fall dimensionering kommer att bestämmas av hem DHW krav (se ”hur man Storlek en Tankless värmare,”).
hur man storleksanpassar en tanklös värmare
korrekt dimensionering kräver att du vet hur mycket vatten hemmet kommer att använda under toppperioder, den ungefärliga temperaturen i stadens vattenförsörjning eller brunnsvatten, och hur mycket värmaren behöver värma det vattnet för att nå den nödvändiga temperaturen.
tabellen nedan visar provflödeshastigheter för olika apparater och inventarier., Diagrammet nedan visar temperaturflödeskurvan för en provvärmare, i detta fall en med en utgång på 180.000 Btu. Bestäm hur många armaturer eller apparater som ska drivas samtidigt, lägg upp sina flödeshastigheter och titta sedan på kurvan för att avgöra om den enheten kommer att uppfylla hemmets behov.
anta att hemmet kommer att kräva en temperaturökning på 75°F., (Det är skillnaden i temperatur mellan 40 ° F brunnsvatten och den önskade utgångstemperaturen på 115°F.) Den vertikala 75°f-linjen möter kurvan med en flödeshastighet på ca 4,5 gallon per minut (gpm).
denna enhet skulle vara tillräcklig för att köra en dusch (2,5 gpm) och en kran (1,5 gpm) samtidigt. Det skulle dock inte ge tillräckligt med varmt vatten för två duschar vid 5 gpm vardera. I så fall skulle lösningen vara att installera två värmare, eller att installera en värmare med en större kapacitet.,
även om de säljs främst för tappvarmvatten, är tanklösa värmare faktiskt väl lämpade för strålningsvärme, som arbetar vid låga temperaturer jämfört med till exempel varmvatten baseboard. Så att använda enheten för strålningsvärme i allmänhet har liten eller ingen effekt på dimensionering beräkningen.,
Provtemperaturkurva för en on-Demand-enhet
produktionen i BTU av en värmare som är tillräckligt stor för att leverera ett hems hushålls varmvattenbehov är vanligtvis tillräcklig för att möta dess uppvärmningsbehov också. Om värmecirkulatorerna råkar vara igång samtidigt som det inhemska varmvattnet, kan temperaturen i värmeslingorna sjunka något. Men eftersom hushålls varmt vatten används endast intermittent, skulle detta sällan vara ett problem.,
till exempel i mitt strålningsgolvsystem är vattnet som återvänder till värmeenheten från värmeslingorna endast 10°F till 20 ° F under zonkonstruktionens utgångstemperatur på 110 ° F till 120 ° F-mycket högre än det inkommande brunnsvattnets 40 ° F. Så när vattnet i värmeslingorna har värmts upp från början måste värmeenheten höja returvattnet endast ca 10 ° F till 20 ° F.
andra system kan ha en högre inkommande vattentemperatur, en högre konstruktionstemperatur eller större värmebehov., Men i nästan alla fall kommer det strålande golvvattnet i slingorna aldrig att vara lägre än rumstemperatur. Var noga med att konsultera tillverkarens representant innan du bestämmer vilken tanklös värmare som ska köpas.
designa distributionssystemet
När jag först började undersöka användningen av tankless för strålningsvärme hittade jag flera källor på Internet som rekommenderade att använda ett öppet distributionssystem, där DHW-utbudet strömmar genom strålningsslingorna., Jag gillar inte öppna system (i själva verket förbjuder vissa stater dem); stillastående områden kan utvecklas i värmeslingorna, särskilt på sommaren, vilket möjliggör tillväxt av bakterier — inklusive de som orsakar Legionärssjuka.
jag eliminerade hälsoproblem genom att använda ett slutet system, där DHW och uppvärmningsslingorna är helt separata. Vatten som värms upp av den tanklösa värmaren strömmar direkt genom golvröret, medan en värmeväxlare ger värme för varmvattenförsörjningen.,
varmvattensystemet för hushållsbruk., I mitt DHW-system går vatten från brunnen in i värmeväxlaren och går sedan till diskbänkarna, duschar, diskmaskinen och så vidare. Jag köpte min platta värmeväxlare från www.houseneeds.com för $ 250(sådana produkter finns också på VVS-försörjningshus). Min är rankad på 240.000 BTU per timme-något lägre än mina beräkningar indikerade att jag kanske behöver. Ändå kan jag ta en dusch och köra diskmaskinen samtidigt., Jag har inte provat att köra två duschar samtidigt, men huvudbadet, som vi använder ofta, har fyra väggmonterade strålar, som var och en sprider nästan lika mycket vatten som duschhuvud. Vi kan driva dem utan problem.
i ett väl utformat slutet system kommer värmeväxlaren att ligga i primärslingan, medan varje uppvärmningszon matas med sin egen sekundära slinga, som i Figur 2.
jag lärde mig det hårda sättet att värmeväxlaren för DHW måste vara i primärslingan., Jag installerade den först i sin egen sekundärslinga, men fann att värmezonerna skulle stjäla tillräckligt med vatten för att hålla värmeväxlaren från att leverera tillräckligt med varmt vatten till kranarna, och att detta hände även när värmeslingorna inte var aktiva. Så jag konfigurerade om rörledningen, och nu strömmar allt vatten i systemet genom värmeväxlaren innan det skickas till sekundärslingorna.
den primära slingan behöver en pump som är klassad i minst 6 gallon per minut vid 30 fot huvud, vilket är måttet på trycket som skapas av en kolonn med vatten 30 fot hög., En pump som är klassad vid 30 fot huvud kommer att utföra tills det trycket uppnås, vid vilken tidpunkt det inte längre kan leverera vatten.
Underdimensionering av primärpumpen kommer att orsaka fel. Faktum är att jag försökte spara pengar genom att använda en lågkapacitetspump på primärslingan, men det skulle inte leverera tillräckligt med varmt vatten till kranarna; jag var så småningom tvungen att köpa en större kapacitetspump.
Du måste också känna till ditt behov av varmvatten innan du väljer en värmeväxlare. Som jag nämnde tidigare är min varmvattenberedares utgång inställd på 140 ° F., När den levereras med 140 ° F vatten, min värmeväxlare levererar vatten vid en temperatur av ca 130 ° F, vilket är tillräckligt hög för duschar och diskmaskinen.
värmezoner. Var och en av mina två värmezoner inkluderar en blandningsventil för att strypa temperaturen ner — till 120°F för källarzonen och 110°F för huvud-golvzonen. (Jag ville ha den huvudsakliga golvtemperaturen lägre för att skydda prefinished Trägolv jag installerade i vardagsrummet.)
eftersom värmeväxlaren får varmvattnet först påverkar inte strålningszonerna samtidigt varmvattentemperaturen., Det orsakar en mindre förändring i strålningsgolvets vattentemperatur, men det är lite oro eftersom DHW är sällan på i mer än flera minuter åt gången.
Ibland kommer både zonens termostater och DHW att kräva att vattenvärmaren är på, så det är viktigt att hålla alla elektriska anslutningar på en krets. Ingen av de elektriska komponenterna kräver mycket ström.
välja komponenter
om du installerar ett system med en kombination av strålningsvärme och en tanklös varmvattenberedare, behöver du en mängd olika pumpar, strömbrytare och beslag.,
värmaren ska ha en inloppsvattenfilterskärm och det nödvändiga ventilationsröret för förbrännings-och avgasluften.
Rinnai säljer ett valfritt VVS-kit, som består av två pannavlopp, en övertrycksventil och kulventiler. Jag köpte den, och installerade ytterligare panna avlopp för att underlätta rensning av systemet med luft., Om du använder blandningsventiler behöver du också en temperaturmätare nedströms från varje ventil, så att du kan övervaka temperaturen på vattnet i golvsystemet.
på grund av de långsamma svarstiderna för golvvärme är det viktigt att använda programmerbara termostater. Till exempel, Jag gillar lägre rumstemperaturer på natten. Det tar ungefär två timmar efter att termostaten stänger av värmen för att luften i rummet ska börja svalna. På morgonen värmer värmaren upp golvet i ungefär tre timmar innan rumsluften når sin designtemperatur., Min programmerbara termostat tar hänsyn till dessa förhållanden.
för att mitt system ska fungera korrekt har jag funnit att termostaterna som aktiverar zonpumparna också måste slå på primärlooppumpen. Först kopplade jag mina termostater till ett par reläer som slog på zonpumparna men inte den primära slingpumpen. Jag slutade ersätta dem med en enda Taco SR503-EXP relä som ansluter till så många som tre termostater. Nu, när en termostat kräver värme, slår termostaten på pumpen för den zonen såväl som den primära slingpumpen.,
Jag har sett några systemdesigner som lämnar primärpumpen på hela tiden, men jag anser att ett slöseri med energi.
Flödesomkopplare för tappvarmvatten. Något att vara medveten om är att de flesta tankless värmare har en intern flödesomkopplare som aktiverar brännaren med en flödeshastighet av 1/2 gallon per minut (gpm) eller högre. Detta är bra för duscha, men ett kontinuerligt lågt flöde av varmt vatten — som du kan använda för att skölja disk eller medan rakning – kommer inte att orsaka att värmaren brinner, vilket innebär att vattnet kommer att springa kallt efter en kort tid.,
för att säkerställa att jag kan få ett lågt flöde av varmt vatten, lade jag till en standard 120CV flödesomkopplare (en McDonnell & Miller Series FS6, tillgänglig från flera källor på Internet, inklusive State Supply Co., www.statesupply.com) som stänger kontakter vid 0.12 gpm. Flödesomkopplaren aktiverar primärpumpen, vilket skapar tillräckligt med flöde genom värmaren för att få den att brinna. Detta har fungerat bra, vilket garanterar att vattnet håller sig varmt även vid låg flödeshastighet.,
efterhand
bortsett från placeringen av värmaren, skulle jag inte ändra något om mitt system vid denna tidpunkt. Jag gillar verkligen utrymmesbesparingar och flexibilitet det ger mig att justera designtemperaturer., Och eftersom jag har ett relativt litet, välisolerat hus, går värmaren i endast sex till sju timmar per dag — eller mindre-på även de kallaste dagarna på året, vilket borde ge en ganska lång livslängd.
Bob Gleason utbildades som maskiningenjör och ägde en allmän kontraktsverksamhet i 30 år. Nu pensionerad, bor han i Twin Lakes, Colo.