[转载]冬季取暖在美国-下半部分

2022-03-18 21:14阅读：

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冬季取暖在美国-下半部分

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供热系统类型（Types of Heating Systems）

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

一、中央供暖（Central Heat）

1、炉子（Furnaces）

北美大多数家庭，依靠中央炉子供热。炉子的工作原理，是通过管道，吹入热空气，通过空气调节器或格栅，将热空气输送到整个房间。这种类型的加热系统，被称为管道式暖风分配系统或强制式暖风分配系统。炉子可以由电力、天然气或燃油驱动。

空气被“空气处理器”的炉膛风扇推动通过热交换器，然后被强制送入热交换器下游的管道。在炉子里，燃烧后的产物，通过烟道管道排出建筑物。旧的“大气”熔炉直接排放到大气中，仅仅为了使废气保持足够的热，从而安全地通过烟囱上升，就浪费了大约30%的燃料能量。目前的最低效率炉通过使用“诱导器”风扇将废气通过热交换器并在烟囱中引入气流，从而大大减少了这种浪费。“冷凝式”熔炉的设计目的是通过将废气冷却到低于华氏140°F的温度下回收大部分逸出的热量，此时废气中的水蒸气冷凝为水。这是高效炉（或锅炉）的主要特征。它们通常通过侧壁和塑料管通风。

在燃气炉内或燃油炉内，燃料与空气混合并燃烧。火焰加热金属热交换器，在那里热量被传递到空气中。

美国能源部目前正在制定新的熔炉标准，并将于2016年春季最终确定。现行的熔炉标准自1987年以来一直没有更新。

加热系统控制装置调节加热系统各部件的开启和关闭。从你的角度来看，最重要的控制是恒温器，它可以打开和关闭系统，或者至少是分配系统，让你保持舒适。典型的强制通风系统有一个单独的恒温器。但是，在供暖系统中还有其他的内部控制，例如“上限”开关，它们是一套无形但却至关重要的安全控制措施的一部分。

矿物燃料炉或锅炉的效率是单位输入能量（燃料）产生的有用热量的量度。燃烧效率是最简单的衡量指标；它只是系统运行时的效率。燃烧效率就像你的汽车在高速公路上以每小时55英里的速度行驶的每加仑英里数。

在美国，炉子效率由最小燃料利用率（AFUE）来调节。AAFUE估计季节效率，平均峰值和部分负荷情况。AFUE说明在实际操作条件下发生的启动、冷却和其他操作损失，并包括空气处理器、诱导风机和控制装置所用电的估计值。AFUE就像你的汽车在加满油之间的里程数，包括高速公路行驶和停走的交通。AFUE越高，炉子或锅炉的效率就越高。

2、锅炉（Boilers）

锅炉是专用热水器。当炉子在热空气中传递热量时，锅炉系统将热量分配到热水中，当热水通过暖气片或其他设备时，热水就会散发出来。冷却水随后返回锅炉重新加热。热水系统通常被称为循环水系统。住宅锅炉通常使用天然气或取暖油作为燃料。

在如今在家庭中不那么普遍的蒸汽锅炉中，水被煮沸，蒸汽将热量传给房屋，冷却时在散热器中凝结成水。通常使用石油和天然气。

锅炉不是使用风扇和管道系统，而是使用泵，通过管道将热水循环到散热器。一些热水系统通过地板上的塑料管循环水，这是一种被称为地板辐射供暖（地暖）的系统。重要的锅炉控制包括恒温器、水温调节器和调节循环和水温的阀门。

虽然成本不小，但一般来说，安装“区域”恒温器和带有循环系统的单个房间的控制器，比使用强制空气，要容易得多。一些控制装置是新锅炉的标准配置，而另一些控制装置可以增加以节省能源。

与炉子一样，冷凝式燃气锅炉相对常见，而且比非冷凝式锅炉效率高得多（除非采用非常复杂的控制）。燃油冷凝式锅炉在美国并不常见，原因有以下几点：潜热潜势较低，以及常规燃油可能造成更大的污染。

3、热泵（Heat Pumps）

热泵只是双向空调。在夏天，空调的工作原理是把热量从相对凉爽的室内转移到相对温暖的室外。到了冬天，热泵就反过来了，利用电力系统从寒冷的室外吸收热量，并将热量排放到室内。几乎所有的热泵都使用强制的热风输送系统来将热空气输送到整个房间。

有两种比较常见的热泵。空气源热泵冬季以外界空气为热源，夏季以室外空气为热源。地源热泵（也称为地热、地热换热器或GX）从地下获取热量，那里的温度常年保持不变。空气源热泵比地源热泵普遍得多，因为它们更便宜、更容易安装。然而，地源热泵的效率要高得多，而且经常被那些打算长期呆在同一个房子里，或者有着更可持续生活的强烈愿望的消费者所选择。如何确定热泵在您的气候条件下是否合理，将在“燃料选择”下进一步讨论。

虽然空气源热泵的安装方式与中央空调非常相似，但地源热泵要求在地下埋一个“环路”，通常埋在长而浅（3-6英尺深）的沟渠中或一个或多个垂直钻孔中。具体使用的方法将取决于安装者的经验，你的地段的大小，底土和景观。或者，有些系统会吸入地下水并将其通过热交换器，而不是使用制冷剂。然后，地下水被送回含水层。

因为热泵中的电是用来传递热量而不是用来产生热量的，所以热泵可以输送比消耗更多的能量。传递的热能与消耗的能量之比称为性能系数（COP），其典型值在1.5到3.5之间。这是一种“稳态”测量方法，不能直接与采暖季节性能系数（HSPF）相比较，HSPF是一种季节性措施，用于评定空气源热泵的加热效率。这些措施之间的转换并不简单，但地源机组通常比空气源热泵效率更高。

二、直接加热（Direct Heat）

1、燃气空间加热器（Gas-Fired Space Heaters）

在某些地区，燃气直接加热设备很受欢迎。这包括壁挂式炉、独立式炉和落地式炉，所有这些炉具都缺乏风管系统，并且热量输出相对较小。因为它们没有管道，所以它们对于加热单个房间最有用。如果需要为多个房间供暖，则必须将房间之间的门打开或使用另一种供暖方法。更好的模型使用“密封的燃烧空气”系统，并通过墙壁安装管道以提供燃烧空气并带走燃烧产物。这些单元可以提供可接受的性能，特别是对于卧室和主房间之间的温差较大的客舱和其他建筑物。该模型可以用天然气或丙烷以及一些燃烧的煤油进行燃烧。

在一些地区，燃气直接加热设备很受欢迎。这包括壁挂式炉、独立式炉和落地式炉，它们的特点是缺乏管道系统和相对较小的热量输出。因为他们没有管道，他们是最有用的温暖一个房间。如果需要对多个房间进行供暖，则房间之间的门必须保持打开，或者需要另一种加热方法。更好的形式使用“密封燃烧空气”系统，管道穿过墙壁安装，既提供燃烧空气，又带走燃烧产物。这些单元可以提供可接受的性能，特别是对于可接受卧室和主要房间之间较大温差的小屋和其他建筑物。该形式，可以用天然气或丙烷燃烧，也可以用煤油燃烧。

2、不通风的燃气加热器：一个坏主意（Unvented Gas-Fired Heaters: A Bad Idea）

没有排气孔的燃气或煤油空间加热器已经销售了数十年，但是出于健康和安全的原因，我们强烈建议不要使用它们。它们被制造商称为“无排气”燃气采暖设备，包括壁挂式和独立式加热器以及带有未真正连接到烟囱的陶瓷原木的明火燃气壁炉。制造商声称，由于产品的燃烧效率非常高，因此对建筑居民而言是安全的。但是，仅当您保持附近的窗户打开以获取足够的新鲜空气时，此主张才有效-这违反了补充热量的目的。危险包括暴露于燃烧副产物，如通风中所述和氧气消耗（这些加热器必须配备氧气消耗传感器）。由于这些危害，至少有五个州（加利福尼亚州，明尼苏达州，马萨诸塞州，蒙大拿州和阿拉斯加）禁止在家庭中使用它们，美国和加拿大的许多城市也禁止使用它们。

3、电力空间加热器

便携式（插入式）电加热器价格便宜，但使用成本高。这些电阻加热器包括“注油”和“石英红外”加热器。它们将来自墙上插座的电流直接转化为热量，例如烤面包机或熨斗。如“选择新系统”中进一步解释的那样，要传递与天然气或石油可在现场提供的相同数量的有用热量，将花费大量电力。一个1500瓦的插入式加热器几乎将使用15安培分支电路的全部容量；因此，增加更多的负载将使断路器跳闸或使保险丝烧断。每小时运行1500瓦特设备的成本很容易计算：这是您的电费的1.5倍（每千瓦时分）。以全国平均水平（12美分/千瓦时的电费）计算，该加热器每小时的运行成本为18美分-迅速超过其购买价格。另一方面，对于间断使用，例如，如果替代方案需要大量投资来改善特定区域的管道系统，则这是“最糟糕的”解决方案。请记住，电阻加热通常是最昂贵的加热形式，因此极少推荐使用。

“电子踢脚线加热”是另一种电阻加热，类似于插入式空间加热器，只是硬接线。它具有两个主要优点：安装成本低，并且易于安装单个房间恒温器，因此您可以降低不使用房间的热量。除非房屋是“超级绝缘（保温）的”，否则所有电阻系统的运营成本通常都很高。

4、木材燃烧和颗粒炉（Wood-Burning and Pellet Stoves）

如果您喜欢堆放木材并堆放火炉或火炉，则在农村地区取暖非常有意义。木材价格通常低于天然气、石油或电力。如果您自己砍柴，则可以节省很多。在美国部分地区，燃木污染物一直是一个问题，导致美国环境保护署（EPA）实施了管制燃柴炉具污染排放的法规。因此，新型号非常干净。与木炉相比，颗粒炉具有许多优点。它们比木炉污染小，为用户提供了更大的便利、温度控制和室内空气质量。

5、壁炉（Fireplaces）

燃气（和大多数木材）壁炉基本上是房间装饰的一部分，提供温暖的光芒（和一种处理秘密文件的方式），但通常不是有效的热源。传统的安装方式是依靠从房间吸入的空气进行燃烧和稀释，壁炉通常会损失比它提供的热量更多的热量，因为有太多的热空气通过该装置，必须用外部冷空气代替。另一方面，如果壁炉配有密封玻璃门、外部空气源和良好的烟囱挡板，则可以提供有用的热量。

三、最先进的供暖设备（State of the Art Heating）

地板辐射热（地暖）通常是指在地板下的管道中循环热水的系统。这会使地板变暖和，进而使使用房间的人感到温暖。它是高度可控的，被其提倡者认为是高效的，而且安装成本很高。它还需要一个非常有经验的系统设计师和安装人员，并限制地毯的选择和其他地板饰面：你不想“覆盖”你的热源。

无管道、小分割、多分割。在北美以外的地区，住宅管道系统相对较少。“无管道”热泵广泛应用，它通过制冷剂管路而不是水或空气来分配能量。在太平洋西北部进行的大型现场试验表明，它们可以具有良好的寒冷天气性能，并且在替代电阻加热的地方非常经济划算。像地源系统一样，市场的相对不成熟有助于确保整个住宅多分割系统具有较高的价格。

一些国家正在认真研究热电联产。基本前提是使用一台小型发电机来满足房屋的一些电力需求，并回收废热（通常超过燃料热值的70%）来加热房屋（循环或水-空气系统）并制造生活热水。这些系统还没有普及。他们很可能在高取暖费的房子里拥有最好的经济性，因为有些房子不可能是隔热的，比如坚固的石头房或砖房。

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新房的最佳供暖方式

鉴于2009年平均每个家庭每月要花费近100美元用于家庭供暖和制冷成本，因此选择新住宅的供暖方式可能会是一个重要的选择。选择加热方式应考虑成本，气候和业主的个人需求。温和地点的房屋通常不需要与寒冷地区安装的房屋相同的重型供暖系统。在决定新房的最佳供暖方式之前，请花点时间分析可用的选择。

电力

电阻加热使用风扇或鼓风机使空气循环通过电加热线圈进入居住空间。电加热炉使用管道将加热的空气带入居住空间，踢脚线和壁式加热器在居住空间内的加热线圈上直接循环空气。电力提供清洁，安全的供暖选择，但效率不如天然气或其他选择。电热选项最适合没有极端寒冷天气的温和气候。

天然气

美国天然气协会指出，由于天然气的可靠性，便利性和效率，天然气是美国最受欢迎的家庭供暖形式。天然气供暖系统使用燃气燃烧器通过强制通风或辐射供暖系统为房屋供暖。天然气也可以用来加热水。通常不会引起气体爆炸的罕见可能性。与电加热相比，高效的天然气加热系统可节省大量成本，是寒冷气候下的有效选择。

地热热泵

如果您居住在温和的气候中，传统的空气源热泵可能是不错的家庭供暖选择。对于气候较冷的地区，地热热泵（GHP）可能是更好的选择。地热热泵使用恒定的地球温度作为热交换介质，而不是外部空气。这使GHP可以极其高效地运行并节省资金。这种泵还可以在夏季冷却空气。

主动式太阳能加热

如果您的新房屋将处于较冷的气候中，但在冬季没有阳光直射，那么主动式太阳能供暖系统可能是您的最佳选择。主动式太阳能加热系统使用太阳能来加热空气或液体。热量被传递到居住空间或存储系统中。尽管有源太阳能系统的基本安装成本可能很高，但较低的运营成本可以提供大量的长期节省。

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