图片来源:所有照片:Ajahn Sona
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伯肯森林修道院是不列颠哥伦比亚省山区的一个静修中心。它位于北纬51度，海拔4000英尺，每年经历约9000度(华氏度)。这些建筑大约有15年的历史。
我们离网了。最近的电力线在4英里之外，将电网电力引入需要大约20万美元。(当然，那样的话，我们还得付电费。)它现在是，将来也会是。
多年的离网经验
我在这里生活了14年，从现实母亲有时严厉的教学方法中获得了许多脱离电网的经验和知识。我应该提一下，在过去的28年里，我一直是一名佛教僧人。这无关紧要，我所受的训练就是找到简单而充足的生活方式。我相信，我们做事的方式也适合舒适的美国生活方式，所以我希望你可以把这些策略中的任何一种应用到你自己的房子里，无论是离网还是通电。
我不会对进化过程进行过多的详细介绍，但重要的是要注意到我们的第一套光伏(PV)面板，额定功率为1.8千瓦，安装成本约为每瓦10美元。在这个价格下，与我们的12千瓦久保田液冷1800转柴油发电机相比，光伏系统仍然有意义。(顺便说一下，久保田发电机是所有发电机中最省油的。)我们用它给一组电池充电，这进一步优化了发动机的效率。
你想知道发电机的效率有多高?约32%。你从一加仑柴油中获取的能量大约是其潜力的三分之一。柴油价格波动;在加拿大每加仑至少4美元，有时甚至5美元。这意味着每千瓦时50美分的电力，加上发电机的生命周期成本——所以可能再加20美分。因此，高成本电力(每千瓦时70美分)的残酷现实会让你一夜之间变成发明家/经济学家/极简主义者。
光伏成本正在快速下降
时间快进，从使用了7年的80千瓦时湿式铅酸电池组，到使用了6年的80千瓦时免维护AGM铅酸电池组，再到现在:我们现在有了一个最近安装的40千瓦时AGM免维护Surrette电池组。注意，这个银行的大小是前两个银行的一半。我们最新的电池组的成本:8000美元;平均寿命，8岁。
电池组变小的原因是:光伏阵列从2009年的1.8千瓦增加到3.4千瓦，然后在2014年11月增加到11.4千瓦!
这是太阳能的一个惊人飞跃。为什么?经济性是这样的:额外的8千瓦阵列由一名电气工程师和两名电工以每瓦3美元的价格安装。没有补贴，没有退税，没有特殊交易。唯一不新鲜的是之前安装的逆变器。
离网生活的新时代已经到来。旧的公式必须重新审视。
监测是必不可少的
我用复杂的设备仔细监控所有系统，如Pentametric电池监视器，柴油发电机上的小时计数器，TED 5000全屋监视器，以及每日笔记和观察。12月是最糟糕的月份，平均有47小时的明媚阳光(每天约1.5小时)。
现在我们有了更大的光伏阵列，我们的柴油使用会发生什么?2013年12月，当我们有一个3.4千瓦的光伏阵列时，柴油运行时间为60小时。2014年12月，我们新的11.4 kw光伏阵列，发电机运行时间仅为10小时。嗯。
我们距离100%离网太阳能还差50千瓦时。发电机的运行时间出现了7次，每次都不超过10千瓦时。结论?一个额定为20千瓦时的额外电池组将使发电机全年归零!现在，这可能对你们这些上网的人没有多大意义，但任何不上网的人都知道，在我们这些住在森林里的人中间，这在传统上是不可能的。
再想想，我的霍比特同胞们，再想想!
降低电力需求
现在的问题是:“这值得吗?”为了回答这个问题，我必须扩展视图以包括其余的设置。
这是主楼的快照。它占地1万平方英尺。(是的，你没听错。)它有12间卧室。它可以容纳15人，另外8人可以使用这些设施(睡在8个独立的“小房子”里)。总共24人使用5个洗手间，淋浴，烹饪，4台电脑，所有LED照明，一个300英尺深的钻井，冰箱，冰柜等。
现在我们的平均人口是12到15人，但每年都有数百人涌入。我们的平均电力需求每天只有12千瓦时!
是的，我们如何做到这一点有一个深刻的背景故事。我的意思是，我们说的是每人每天3 / 4千瓦时，所有的现代设施，包括四片烤面包机、微波炉、双冲水马桶、4个淋浴、压力泵、一个井泵、两个冰箱和一个冰柜。(冰箱和冰柜加起来每天消耗1.2千瓦时。他们在一个很大的“凉爽的房间”里。)
因此，如果不使用超高效电器仔细控制我们的电力需求，我们的100%离网太阳能社区是不可能的。
冬天没有多少阳光
我们的气候在冬天不适合太阳能。实际上，美国的任何地方都至少和我们一样好，甚至更好。当然，美国东部也有类似的太阳能资源。但事情是这样的:一年中有9个月，我们的产量将是我们电力需求的7倍!啊，这问题真不错。(这个问题是我们自找的，是我们自找的!)
那么，我们要用多少生活热水呢?(你可能已经猜到我确切知道有多少了。)我在为整个房子供应的95%效率的20000btu /h丙烷按需热水器上安装了一个水表:8000btu /天，如果我们考虑到一个普通的电热水器水箱，则为23.5千瓦时。简单:我们有高达50千瓦时在许多天剩余。现在我们可以通过使用热泵热水器将能耗降低到9千瓦时，但我们需要节省吗?这是一个尖锐的问题。
我们计划很快生产一款电动汽车，以消除部分过剩的电力生产，但两者加起来每年可以轻松供应9个月。
成本效益分析
回到经济学。节省多少丙烷?大约1000美元一年。
节省多少汽油?2000美元。
柴油和发电机寿命磨损多少?也许800美元。每年节省大约3700美元。
离网设置的回收期(光伏和电池回收期)是10年。这包括相当短的电池寿命(8年)和相当长的太阳能电池板寿命(30年)。
超级绝缘有助于减少我们的能源需求
我将以对这所巨大房子的简要描述作为结束。它是超级绝缘的，天花板是R-80。墙的范围从R-60到R-20(在南墙)。最大的创新是我们所有窗户用的R-25聚酯和桦木胶合板隔热百叶窗。这栋建筑里有1350平方英尺(约合1350平方英尺)充满氩气的低辐射双窗格窗户。当发现这栋建筑的玻璃太厚时，我们在约500平方英尺的玻璃上永久安装了R-30隔热外部百叶窗，留下约850平方英尺的窗户暴露在外。这些窗户装有向内打开的铰链式R-25百叶窗。大多数是在顶部铰接，尽管有些是侧面铰接。
比起其他功能，这些密封密封的隔热百叶窗比任何神奇的机器或三层玻璃的德国奇迹窗更能保持热量，而且便宜得多……少了80%。(如果需要，我很乐意详细说明)。在晚上的12到16个小时里，我们的窗户基本上没有热量流失。在白天，当太阳能板打开时，就能获得太阳能。这是一个双赢的局面!一年中有八个月，我们都是开着面板的。
空间供暖由两个室内高效柴炉提供。我们每年烧5株本地采集的冷杉。(不列颠哥伦比亚省是柴火之国的沙特阿拉伯。)我们不需要电风扇来流通空气。
虽然整个地板都有辐射热分布，但我们从来不使用它。(另一个学习经验)。因此，对于空间供暖，我们每年需要大约75 MBTU，在一个9000度的供暖区。不坏。这不是被动式住宅(这种大小的房子需要50 MBTU)，但它不需要热回收通风机!我们用5个浴室风扇和2个厨房风扇进行排气通风。自然空气净化也可以通过70种大型室内植物进行——这是美国宇航局推荐的空气净化方法(不是开玩笑)。
顺便说一下，厨房在烹饪时通过玻璃门与主楼完全隔离，因此空气污染不会扩散到整个房子。(这个设计细节可能会流行起来;这种厨房隔离是19世纪大房子的标配。)
总而言之，空气好，光线好，氛围好，经济实惠。谢谢你，绿色建筑顾问，为建筑提供了这么多好的想法。我受益匪浅。
总结:我们所有能源的总使用量是每年35000千瓦时。这种规模的被动式节能房的补贴是每年11万千瓦时。因此，我们每年使用的能源(总千瓦时)比被动屋的限额少70%。值得反思的事情。
Ajahn Sona出生在加拿大。作为一个外行，他的背景是古典吉他演奏。他在西弗吉尼亚州的Bhavana协会被任命为小乘佛教僧人。1994年，他在不列颠哥伦比亚省彭伯顿附近建立了第一个伯肯森林修道院。2001年，Ajahn Sona在不列颠哥伦比亚省坎卢普斯以南的最后一个地点建立了Birken。Ajahn Sona在GBA网站上以笔名“Ven Sonata”发表评论。
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13个评论
在光滑的吗?
我不觉得你的大楼玻璃太厚了。在10,000 s.f.的情况下，1300 s.f.的玻璃似乎不算多。这张照片当然没有尖叫出这栋建筑有很多窗户。无论如何，我认为隔热百叶窗的想法很聪明。如果有人早上忘记打开朝南窗户的内置式百叶窗，是否会担心百叶窗和窗户之间会积聚热量?还是说这没什么好担心的?
你还说你不使用地板辐射热。你不是第一个在GBA上这么说的人。我想知道你是否可以扩展一下你的经验，更多地谈谈你安装的辐射热。
回复安东尼奥·奥利弗
1350平方英尺是建筑面积的13.5%。这在过去被认为是一个合理的比例。很多被动式房屋设计会认为即使是三层釉也太过分了。我们现在是8.5%，白天仍然充满了光线和风景。这是一个正在进行的关于适当窗户尺寸的实验，因此请注意，我们使用外部r30面板将大教堂的天花板窗户减少了500平方英尺，如果我们愿意，这些面板是可以打开的。我们等了一年，从来没有感觉到损失，所以他们仍然密封，但窗口仍然在那里，如果我们可能想要更多的春秋季太阳能收益……不幸的是，这些巨大的窗户是朝东的，因此每年有4个月都会因为早晨的阳光照射而过热。如果朝南，它们可能会被打开。
是的，是的，是的。如果在阳光直射的情况下关闭，室内封闭板很容易使双窗玻璃破裂。除非他们被驯服了。我们很多房子的东侧都装有8英尺长的滑动门。他们不会破裂，但你可以让垫圈融化。普通的单釉可能不会破裂，因为似乎是两层玻璃之间的温差导致了内层玻璃的破裂。在打开和关闭内部百叶窗方面，我们有像军队一样的纪律。我们确实在5x10的厨房窗户上安装了封闭的外部百叶窗，这样当夏天西流的阳光可能在夏天过热时，它可以在下午关闭。当然，所有朝西的窗户在下午之前都没有破裂的危险，因为在夏天下午1点左右才有阳光直射。
百叶窗是一个值得尊敬的传统，需要更新。我的想法是内部关闭百叶窗是最容易的，他们不受天气的影响。它们比漆黑的夜窗还好看。如果它们是浅色的，加上一点led筒灯，它们可以在晚上给你窗户开口的地方带来美丽的光线。其次，为了防止开裂，可以安装一个非常轻的织物外部百叶窗或面板，与内部面板同时关闭。它不需要绝缘。它只是一种直接的光阻挡剂。它可以从内部通过卷绕器或按钮关闭。
外面的百叶窗非常有效，就像我提到的，比三层玻璃窗户要好得多。我们的价格是30卢比，但即使是40卢比也没有大的费用或困难。毕竟这只是一扇门，一扇窗，这是多么容易啊!
你问的是辐射热。我们用了11年，还有一个室外木质锅炉。它工作得很好，在1万平方英尺的范围内提供均匀的热量，加上家庭热水，再加上第二个1100平方英尺的附属建筑。这是我们能想到的唯一加热方式，因为一开始这些建筑只有r20的墙壁和r40的天花板
没有窗板。顺便说一下，每年需要40捆木材!我们开始绝缘的升级和发明，意想不到的副作用是我们不再需要室外锅炉和辐射热。木材的使用现在大约是5线，房子加热均匀，没有循环泵或空气管道。这样就减少了85%的木材，而且柴油发电机产生的电力也大大减少了。还有，不要到外面去喂炉子。
室外木材锅炉是整个讨论领域，如果有人感兴趣，我可以详细回复。
非常有趣的
非常感谢对您的系统进行简洁而详细的审查。对热水系统很好奇。你现在有一个电热水器(或预热器)在9个月的PV生产过剩?还是只使用丙烷热水器?我通读这篇文章时，不太明白。
回复rjp
在过去的两年里，我们完全依赖丙烷热水。在过去的12年里，一个双丙烷热水箱和第二个带铜盘管的室外木材锅炉传热的水箱。因此，我们现在将用一个尚未安装的大型电暖炉进行实验。我正在观察新的pv系统，看看它是否像预测的那样运行…到目前为止一切顺利。一个完整的地面超级绝缘3000加仑的储水箱已经安装在地下的杂物间里，所以我可能会选择电加热，因为它可以容纳大约300万英热单位。我可以根据需要将水预热到丙烷，也可以使用一个单独的带线圈的电水箱，既可以使用低温预热的储存水，又可以将其提高到125度的安全温度，用于小型储存。我也可以使用一个简单的室外分体式热泵到3000加仑的水箱中，如果我想在春夏秋季得到3-5的c.o.p.。当然，每年至少需要2个月的丙烷。这里的实验几乎一直在进行。
Ajahn
谢谢你有趣的博客。考虑到你在那里的情况，把你的PV系统描述成超大的会对它造成伤害。在生产它的时候有多余的电力输出，而不使用任何能源，并且与替代方案相比，首先安装它的好处有一个非常令人信服的经济分析，使它听起来恰到好处。把过剩的电力生产视为一个问题，就像说“我的蜜蜂今年产了太多的蜂蜜”。
我同意你的观点
我同意你的观点，厨房隔离可能会流行起来，至少在50-100年后。推动这一趋势的将是家用机器人，而不是健康或室内空气质量问题。是的，我完全相信机器人总有一天会为我们做饭(在某些情况下已经是这样了)。
你做过什么来减少做饭的工作量吗?我猜大部分都是用丙烷代替了电力。如果是这样的话，你有没有想过在一年中有一段时间重新使用电动汽车的经济效益?虽然这对大多数人来说并不可行，但对于你的情况来说，这可能并不太麻烦。
用电做饭
唐纳德，是的，我正在考虑全用电烹饪。我们已经在使用电烤面包机、微波炉、热水器、电磁炉，唯一不用的是炉子和烤箱。我们用丙烷。一年大约有9个月的时间，所有的电力烹饪将不再是一个问题(这在过去是不可想象的…不了)。唯一的问题是:感应电阻还是普通电阻?如果你有很多kw，诱导可能没有意义，节省30%。烹饪一天只消耗3千瓦时，我们甚至没有注意到这一点。电池在上午10点就满了，所以你最好找到一些方法来使用接下来两个小时将涌入的20千瓦时。顺便说一下，我们所有的烹饪都是在中午之前完成的，我们晚上不吃东西，但我们可能会在下午烧水喝茶。
百叶窗
你能再详细介绍一下百叶窗吗?这是我目前正在考虑的事情。你们用什么做垫圈，有冷凝的问题吗?
快门的细节
外部百叶窗是2x8框架与玻璃纤维电池r 28。窗户一侧的1/2英寸胶合板漆成白色。外部侧，外部t -111侧板。周围要小心填缝。室内面板是桦木橱柜级胶合板，1/4“窗户边，1/2”房间边。框架是fir 1“x4”。建立框架，并附上一面完成钉子和胶水。使用3.3“聚异氰脲酸酯纸面绝缘。将整个表面涂胶，然后将胶合板的另一个面涂胶并钉好。它是一种非常坚硬的面板，不会扭曲，而且很轻。 Now it can close to the window trim. Or inside the window frame but you must build a 1"x1" interior frame for the panel to meet. Both ways will work, it is just aesthetics. We did our first ten with neoprene closed cell gasket with reasonable success ...small amounts of moisture. Then we switched to open cell foam gasket with great success...virtually no condensation.
我曾试验过，在冬天，在零下30度的温度下，北浴室的窗户将打开的电池垫圈的面板关闭三个月。当我打开做水分检查时，绝对是零水分!这是令人惊讶的，因为通过面板到冰冷的玻璃是零渗透，特别是在潮湿的浴室气氛中。这是我进行这项测试的第二年，绝对没有发生结冰或水分积聚的情况。
我们也使用标准的门垫片，就像在外部面板的常规外部门框上一样。它们更容易做，因为面板是在窗户外面，保持温暖，不会积聚任何水分。
滑动面板是最棘手的。像铰链面板一样建造它们。我们的尺寸很大，8'x8'。使用2x4的框架。很难描述我们的密封技术，但可以这样做:在窗户周围建造一个2x4的外部框架。将1x6与唇悬垂到2x4框架的内部。底部滑面为强化地板，面板框架底部有相应的强化板。所以当它们相遇时底部的表面是完全密封的。关闭的垂直侧对接打开单元垫圈。拖尾侧有一个2“橡胶条从车库门关闭。它只是与一个“半圆”的垂直木条相遇，面板在关闭或打开时滑动。 The top gasket is flush to the window side and contacts the horizontal surface at the top inch of the horizontal interior top 1" of the panel ( a picture would be better!) sliders are much more difficult to seal, however if you are serious you can do it just like a sliding glass door or sliding window. If I had to do it again i would devise two little clamps that suck the panel in to the gasket when closed and are released before opening. I may yet modify them, however moisture has not been a major problem, but we are mercifully in a dry winter climate zone.
伟大的帐面价值的!
谢谢你写得这么好。如果你今天从零开始，你认为你还会买1800转的发电机，还是把钱花在更多的电池板和电池上?
如果让我重来一次
谢谢你的问题。按照今天的价格，我会100%使用太阳能光伏和电池，而不是发电机。这在2014年之前是不可能的。这是所有老的离网类型将不得不得到他们的思想。即使在冬季光线不太理想的情况下，这也是完全可能的。发电机的成本和20年节省下来的燃料应该花在什么地方?这就是问题所在。
作为一个粗略的公式(当然，假设你已经优雅地优化了你的冬季电力需求)，足够的pv在一小时的阳光直射下(上午10点到下午2点之间)提供一天的需求。对我们来说，这是11.4千瓦时。对于一个小家庭来说……大概6千瓦时。接下来:存储……一个好的免维护电池组可以使用2.5天。这意味着我们有40千瓦时，我们有25千瓦时可用。
现在是新的思考部分。:在最黑暗的3个月里，你只需要运行发电机大约15-20次。为了取代这只可怕的野兽，我建议:你能找到的最便宜的低生命周期湿式铅酸电池组……大约50千瓦时。准备每年20次将其排放到90% !你看，有些东西已经完全改变了。我们现在只在冬天偶尔刮一下底。高生命周期电池寿命太长!这是异端!但恐怕是逻辑上的异端。每年20个周期，400个周期就是20年……超出这个范围是不必要的，也是不明智的。 I t should be Wet lead because you only water it once per year and equalize it once per year so maintenennce is not an issue. But how do you charge it? You will frequently have days even in December where two good days in a row occur, your high cycle battery is already full by 11 am! ... now charge the clunker up for its next use.
所以这与旧的公式完全不同，多年来我一直是正统的非网格主义的虔诚追随者，当时它运行得很好……现在再想想一切!好吧，如果我们一年连两天果汁都做不出来怎么办?好吧，胆小的猫，给自己买一个市场上最便宜的2千瓦燃气发电机，准备好每年花5美元在燃气上。
优秀的文章!我希望英国
优秀的文章!我希望GB会允许你包括照片和图表。直到3年前，我一直担任认证能源顾问(安大略省)和太阳能评估员。我们试图建议人们如何提高他们的房子的效率，主要是在保温方面。对我来说，缺失的一个环节是通过窗户散热。当时，我做了很多关于市场上的百叶窗和百叶窗的研究，这些都是密封和绝缘的。可提供的很少。
我最终发现了卷筒式绗缝/绝缘百叶窗，它们在轨道上运行，并将自己密封在窗框上。我花了很大的钱买了一个，用于我的滑动玻璃门，在冬天和夏天的表现都比较满意。
我相信制作精良的隔热百叶窗是有市场的(不管人们是否知道)。你愿意分享你的设计吗?我在上面的一个评论中读过你的描述，但图表会更好。我最近没有看(目前在非洲工作)，但如果英国没有这样做，一篇专注于隔热百叶窗的文章将是一个好主意!
再次感谢你非常实用的故事!
Dave Klassen的回复
戴夫,
GBA确实允许博客作者添加照片。如果你看一下文章底部的缩略图，你可以看到作者Ajahn Sona包含了他的隔热百叶窗的两张照片(图3和图4)。
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