更换暖炉记
我们于2019年4月搬入这幢位于卡尔加里西北Brentwood社区的老房子。该房屋建于1965年，已经历了半个多世纪的风风雨雨。就是这样的一幢老房子，我们购买时已经拼尽了全力，再无余力考虑其它。搬入后一切从简，能不买的就不买，能凑合用的就凑合用着。基于这个原则，虽然一开始就发现其暖炉（furnace）过于古老（1965年的设备），工作噪音过于巨大，但想到更换它需要5000刀以上，于是觉得这个噪音也不是不能忍受。
时间进入2024年秋，一天与朋友聚会时闲聊，说起他们家的水电燃气账单与我们相比便宜不少。这一下深深刺激了我们，究其原因主要区别就是暖炉。我们的暖炉热效率仅60%左右，而现在的高效炉子热效率高达96%以上，大量能源被白白浪费了。加之现在碳税高涨，更是加重我们的负担。
痛定思痛，遂决定更换暖炉并开始询价。共询价了两家公司，分别是朋友推荐的华人安装公司，另一家则是与Costco合作的西人公司。两家公司都是采用Lenox公司的产品，华人公司报价在$5,500左右，西人公司报价在各种优惠之后实际约$6,600左右。但西人公司采用的是更为安静的E97系列，相比华人公司的M96系列设备贵$900左右,刨除设备差价，实际两家报价差价仅为几百刀（基本上差价就是税费，注：华人公司为含税价格）。我家领导倾向于西人公司，我考虑到安装过程需要很多沟通协调事宜，鉴于我的英语水平，更倾向于华人公司。最终领导拍板由我全权决定，因此与华人公司签约安装。今年貌似安装暖炉人很多，华人公司这段时间非常繁忙，签约后差不多一个月才排期到我们安装。
10月30日，天气晴朗，安装公司如期前来安装暖炉。三个师傅从早上9点半一直干到下午3点半，拆除原来老旧机器、布管线、适配新机器安装环境（包括排水管、通风管道衔接，接电、接气、控制线路等等），历时6小时完工。
我在旁观看了整个的安装过程。在我看来，对于暖炉（Furnace）这个产品，工厂实际上只是完成了标准化生产那一部分工作，某种意义上讲它只是个半成品。所有与现场适配、对接都是在安装过程中完成的。每一套房屋都有不同具体情况，必须针对性适配安装，并配上适当的温控器才算是完整可用的产品。因此安装质量的好坏很大程度上影响产品运行是否可靠和用户体验的好坏感受。这也是Lenox厂方严控安装公司资质的原因，并要求只能是其指定的安装公司方可安装。
尽管在安装之前我们与安装公司讨论了很多技术细节：比如炉子进气管与排气管安装什么位置，温控器（Thermostat）的选型及线路问题等等。但在实际安装过程中仍然遇到新问题😥：原以为我的老炉子到温控器位置有4根控制线，扩线后可以达到6根控制线，可实现完整功能。拆开后才发现风扇控制的两根线实际上不是信号控制，能够用于信号控制的仅有两根。而对于新炉子实现加热、加湿等高级智能控制等功能，至少需要6根线。鉴于临时从起居室走廊（原温控器位置）穿线到地下室，在不破坏原装修情况下的不可能实现性，只能退而求其次选择2线扩4线的阉割功能方案。温控器不能对湿度进行控制，两根线用逻辑扩展成的4根线。还有另外一个影响，因没有常电线为nest温控器供电，因此必须定期为nest温控器充电才能正常工作。这也给日后使用带来极大地不方便😭😭😭。
这里需要科普一下控制暖炉的设备：温控器（Thermostat）相关知识。如果说暖炉是居住在加拿大严酷寒冬的最重要的核心设备，那么温控器就是暖炉的大脑。暖炉能否高效工作，使室内空气各方面达到舒适宜人，并达到节约能源的目的，很大程度上取决于温控器是否能做到合理的科学地控制暖炉。温控器的演变大致从机械式 → 电子式 → 可编程式 → 智能温控器。最古早的机械式温控器使用双金属片的物理性质来控制温度。当室内温度变化时，双金属片受热或冷收缩，引起电路的通断，从而控制加热或制冷设备。电子式温控器仅仅改进了温度监控手段，由机械式改为电子监控，提高了监控温度的精度。但无论是机械式还是电子式温控器均属较为落后的温控器，很难实现精确控制，达到节能环保的目的。第三代可编程温控器允许用户设定不同时间段的温度。例如，可以设置白天和夜晚、工作日和周末不同的温度，帮助节约能源。相对前两种温控器来说，已经进步巨大。然而在信息化、智能化的今天仍然存在很多不足，有巨大提升空间。例如不能远程控制，也不能实现根据复杂情况智能调控温度、湿度。例如当控制器判断家里没有人时，可自动设置节能模式。再例如，智能温控器还可以监控湿度，联动控制加湿器，使室内温湿度始终保持宜人。
理所当然，借由这次更新换代，温控器也一步到位升级到智能控制器，即便这次因为线路原因未能实现完整功能，但是也完胜第三代可编程温控器，阉割版智能控制器大概可以叫做“三代半温控器”😂😂😂。
当天下午，安装师傅离开后，我再次检查暖炉工作情况时，发现另一个问题：湿度控制存在逻辑错误。理论上加湿控制由两个控制信号决定，即暖炉是否在工作和湿度是否在设置目标湿度之下，同时满足两个条件时加湿器才工作，逻辑表达为“与”的关系。检查发现，只要空气湿度在手动设置湿度之下时，无论暖炉是否工作，加湿器都在供水。但因为暖炉并未工作，实际上未能实现加湿功能，只是白白浪费水。好在是华人公司，沟通无障碍，立即打电话告知这个问题。很快师傅就上门调整了接线，承诺如果我穿好6芯线缆，可以随时预约他们前来重新接线，实现完整功能。
旁路式全屋加湿器实现原理：
加湿器设计用于与暖炉（furnace）系统共同运行。其主要原理是在暖炉的输出端和输入端加入一条旁路，分流部分已加热空气通过加湿器加湿后反馈到暖炉输入端。当室内湿度低于控制所设置湿度并且暖炉风扇运行时，加湿器热水控制阀打开，热水流向加湿器内的蒸发滤网并均匀地分布在滤网上；从暖炉出风口分流引入的干燥的热空气通过充满水分的蒸发滤网后变成暖湿气流再次反馈汇入暖炉（furnace）的进气通道，这样加湿的空气以蒸汽形式携带水分并在家中循环，实现全屋加湿（见下图）。
下午师傅调整接线后，我以为暂时可以平稳地运行一段时间，直到我穿好6芯电缆待他们来重新接线为止。然而在傍晚时分，暖炉在控制器作用下开始保持设定温度的例行运行，我在起居室忽然听见楼下传来霹雳啪啪声响，当即冲到地下室，发现是加湿器电子水阀不断发出的声响。立即将加湿器控制器关闭，声音消失。这证明加湿控制部分依然存在问题，只能待到换线后一并解决。到了晚上，控制器突然没有反应，检查发现：额～居然是控制器电量耗尽，这也太费电了吧😥。综上诸多问题更坚定了我要重新布线的决心✊。
取下控制器来进行充电。充电时开始穿线工作，既然原控制器安装位置无法实现无损穿线，于是改变思路考虑从客厅通风口穿一根线到地下室。这个方法已经有实现过，前些天才完成了地下室路由器到客厅网线安装。但是当时有一根不用的电话线，我只需要将网线连接在那根不用的电话线上，拉动即可轻松完成穿线。当时唯一需要解决问题就是网线的水晶头较大，不能通过原来较小的线孔，对那个穿线孔稍作扩大让水晶头能够通过后就轻松搞掂。这次不一样，没有可以拉拽的线。首先需要穿一根穿线通过地下室天花板封闭区。好在几年前曾在万能的淘宝购买过一根穿线神器---钢丝编织线，它具有一定强度和韧性，非常容易通过那些狭窄不方便的区域。但是它也容易被吊顶那些框架阻拦而不能到达。好在设备安装区域没有吊顶，可以看见已装修吊顶区域的通道，试着用带钩的长竿去钩它，努力多次后终于钩中将穿线神器穿了过来，随后就轻松完成线缆的穿透，时间也过去了两三个小时。
再回头去看控制器充电情况，居然没有充电电量显示，理论上也该充满电了吧，将控制器插上基座，启动，等待控制器启动完成。噫～出错了，整个系统都不工作！哭死😭😭😭。反复启动数次，最终均为错误代码E74（见下图），刚刚安装的暖炉（Furnace）彻底罢工。
夜了，洗洗睡。一夜忐忑不安：担心主板故障，担心不能及时修好如何迎接即将到来严酷寒冬。到了早上，屋内气温仅有10°，如同住在冰窟。迫不及待联系了安装师傅，将上述情况反馈并告知我已穿好一根6芯电缆。师傅答应下午下班后他们来重新接线，随后提醒我炉子不工作估计是因为接线松动的原因，建议我自行检查一下。
上午闲在家里，虽然已经完成穿线，但是还需要把穿过来的线布在适当的位置（如下图）。考虑专业和美观，需要隐蔽走线，最后这1米用了一个多小时，想尽各种办法并在墙角不显眼位置开了一个洞才完成。完成后，想起师傅的提醒，于是到地下室检查接线。打开暖炉面板，果然发现有1根线松动，上紧松动的线头。然后到楼上启动控制器，控制器显示正常，暖炉又开始工作，心上一块石头亦落地。
下午16点，师傅如约上门前来重新接线，大约20-30分钟全部完成，至此终于实现了暖炉和Google nest 温控器的完整功能。即温控器可以实现两级精准加热控制、湿度调节、温度控制智能学习、互联网远程控制等高级功能。
后记
对于这次更换暖炉，我个人非常满意。首先整个房屋安静了许多，再也不被半夜炉子工作发出那种巨大的轰鸣声所折磨了，居住品质得到了巨大提升😊。其次可以实现互联网远程控制室内温湿度，并具有智能学习功能，达到节能环保、舒适的目的🎉。更让人喜欢的是，以前困扰我湿度控制问题这次可算彻底解决了✨。尽管过程经历了一波三折（后面具体说明），但最终结果是完美的。仅是以上三条就足够值回更换炉子的花费，何况更换炉子带来节能减排效益，理论上每年可节省500-600天然气费用，十年完全收回投资花费😆😆😆。
关于湿度这块，以我这几年亲身体验来看，湿度对完美居住的舒适度影响非常巨大，过于潮湿和过于干燥均会对人产生不良影响并让人感觉不舒服。但是湿度也不能简单看相对湿度值的高低，这里借鉴体感温度这个概念我引入新词即“体感湿度”。当暖炉持续加热工作时，出风口持续流出温暖干燥空气，此时就算室内湿度处于人的舒适区，但我们实际感受仍然非常干燥，尤其是在睡觉时间更为明显。可以确定的是其体感湿度远低于实际湿度。因此每当暖炉工作同时，让加湿器也开始工作，这样达到舒适的体感湿度。看起来这个问题解决了，其实不是。一直加湿带来明显副作用：室内湿度过大，导致外面处于极端低温时期窗户凝结蒸汽水并结冰。解决此问题唯一办法就是降低室内湿度，于是只好牺牲人的舒服性关闭加湿或者将加湿目标值设定为较低数值。这是一个两难困境，以前一直没有完美解决方案。
现在，在更换了设备后有了接近完美地解决方案。彻底告别手动控制湿度，可以非常方便地通过手机APP设置，且APP支持目标湿度值和时间段分别控制。我设置目标湿度为55%，并将加湿工作时间设为睡觉时间（23时——08时），这样既达到人舒适湿度范围，也减少了门窗水汽凝结。白天因为各种活动，如煮饭、洗漱等等增加室内水汽，关闭加湿并不会导致空气干燥。使用几天后，感觉非常不错，看似完美解决了加湿自动控制难题。我还是太乐观了，这次安装师傅小哥又给我埋了一个小坑。他按照他的使用习惯将加湿器启动设为仅湿度控制，如果出于迅速达到目标湿度值目的，他这样设置也没有错。按照他的设置，只要湿度低于目标值，加湿器加电通水，同时暖炉风扇也协同工作，只是风扇转速仅达正常值的30%，因此非常安静，于是整夜加湿器和风扇都在默默地工作。但实际呢，当暖炉不工作时因为没有热空气加湿蒸发效果非常一般，加湿效果可想而知。整夜开着加湿一方面白白浪费了大量热水，另一方面风扇运转会将室外冷空气抽入，也损失了很多热量。更关键的是，当室内温度低于设定值后开始运行时，可能因为之前不断加湿达到目标湿度值而不工作。也就是说我本意是解决体感湿度较低问题，变成一边白白浪费水资源和热量，一边可能需要加湿的时候加湿器并不运行。当搞明白这些设置问题时，我打电话给安装公司，寻求解决办法。他们回答我说可以在nest进行设置，修改加湿器运行触发机制为heat +humify。但是这个设置菜单隐藏较深，反复进入设置未能找到相关选项，最终还是通过You tube的教程完成设置。
这下总算是达到接近完美自动湿度控制，经过几天运行观察，家里湿度始终维持在50%左右，睡觉时如果启动了加热工作，同时会触发加湿器工作，这样再也不觉得空气干燥，且窗户也几乎没有冷凝水出现。bingo！
关于暖炉（furnace）运行噪音方面，这和风扇转速高度相关，我在设备运行手册查到相关数据。详见下表。
最初安装师傅将转速设为最大，风扇啸叫声相当明显。将此问题反映给安装公司，老板亲自来调降转速到C-档，噪音明显降低。但是在楼上房内仍能听到一些运行声音，经过我仔细检查，发现进风口（return air）金属网格会产生共振蜂鸣声，取下后声音明显减弱。于是将金属网格内部贴了双面胶，减轻共振。之后把所有的这种进风网格都进行了消音处理。这样暖炉（furnace）工作时，呼呼的气流声还是比较响，但运行那种啸叫声几乎不可闻。
一点点后悔，对于我们这种仅1千300多尺房子，其实安装68000BTU炉子就满足需要，其风扇转速比88000BTU规格的炉子要低不少。一方面设备便宜200刀左右，一方面还更安静。相关数据见下表。
