图片来源:克雷格·安德森
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这是克雷格·安德森系列文章中的第一篇，描述了他和妻子弗朗斯·帕斯卡尔(France-Pascale)在Low附近建造的离网房子Ménard, Québec。克雷格在博客上写了关于“七座山计划”的文章阳光了．
我和家人在安大略省渥太华兼职居住，我和妻子在那里分别为联邦政府和当地大学工作。虽然我一直想住在一个相对荒凉的乡村，但上下班和孩子们上学都不太现实，而且我妻子也无法一直忍受这种与世隔绝的生活。
于是，一个折衷方案诞生了:在城市里租一个合理的地方，在乡下建立我们真正的家。它将是我们夏天的全职家，冬天的周末度假胜地。
建造一个高效的绿色家园是我在实际实现之前思考了很多年的事情。
我从未正式学习过建筑学或建筑科学，但我在这方面的研究已经有十年了。当我第一次看到70年代的一些高效节能住宅设计时，我受到了极大的启发，尤其是当时的一些被动式太阳能设计。有像特隆布墙，大水箱的热质量的使用，地球与温室在家里，以及更多。
人们正在进行大量的实验，为未来建造创新的绿色住宅，希望大幅减少建造和运营住宅所需的能源。这个实验确实是必要的，因为随着我进一步阅读，我看到了对所有不起作用的东西的批评，导致了诸如发霉和夏天的严重过热。
虽然这里有很多有趣的想法，但显然我需要在其他地方获得更多的灵感。我继续研究了被动式太阳能设计的进一步研究，这些研究已经提炼出了一些最好的设计原则来利用太阳能这种自由能源。
远离电网使用能源
最近，我遇到了被动式房屋，这是另一种绿色建筑设计理念，几乎完全专注于减少建筑的能源使用量(被动式房屋的德语原文)。通过关注节能，建筑围护结构成为首要目标。大量的绝缘材料，最小表面积的紧凑形状，三层玻璃窗户，高气密性——这些都是允许加热(和空调)负荷下降的东西，如此之低(正如我在很多地方读到的)，一个房子只需要一个吹风机就可以加热。
至于电力负荷，现在有高效的电器和机械系统，再加上建造精良的外壳，将认证被动房屋的空间供暖能耗降低到典型老房子的10%左右。
我们的项目需要整合的第三个主要因素是可再生能源，这样我们就可以建造一个远离电网的家。不幸的是(也可能是幸运的，这取决于你的角度)，我们爱上的房子非常远离人迹罕至的地方，太远了，以至于引进电线的成本过高。
对我来说，建造一个完全脱离电网的房子既便宜又有趣。对于可再生能源来说，今天是一个非常激动人心的时代，太阳能电池板的价格急剧下降，新型电池刚刚问世，它们更强大、更可靠，而且比以前的电池更便宜。我并不是唯一一个认为可再生能源是未来的人，看到这个未来的到来并成为它的一部分是一段很长的旅程。
最后，还要考虑建筑风格。以任何一种风格建造一个高效的家都是可能的，只要建筑形状相对紧凑，我特别被一些当代风格所吸引。我在一些地方看到过一种被描述为“当代山”的住宅风格，其中有我们借鉴的风格元素，包括单坡棚屋顶、深悬挑、使用大量大尺寸木材，以及与自然环境的紧密对齐。
我的印象是，这种风格目前在太平洋西北地区最流行。我想说的是，为风格提供了最大灵感的单栋住宅来自Finne Architects的Nils Finne他建造的家在苏必利尔湖岸边
建筑地点及朝向
房子四周环绕着森林，从森林中可以看到南面的一个小山谷，在房子以西约150英尺(约合457米)处可以看到河流的后湾。我们选择了一个山顶的位置，很大程度上是因为那里可以看到风景。这个位置的另一个优势是，无论是被动太阳能还是主动太阳能，它都能很好地向南暴露，而且它比周围的低地地区少得多，因为它更干燥，风更大。
然而，风是一把双刃剑，因为我们更多地暴露在风暴和冬天的鞭打风中，这可能会增加我们的供暖负荷，也让我在一个特别猛烈的夏季风暴中看到树木倒下，落在房子20英尺内。
我们开辟的空地刚好够盖房子和院子，不到半英亩。在房子的北面、西面和南面，这意味着森林开始距离房子只有20英尺。东南方是一个长满草的院子，大得足以覆盖化粪池，东侧是一个停车场，我们的太阳能电池板塞在空地的北侧，以减少树木的阴影。
不像我们地区大多数沿着水边建造的房子，我们的房子看不到水。我们目前可以看到海水，这实际上使海湾的景色更加特别。
树木被巧妙地保留了下来，这样房子在夏天就能得到很好的遮蔽，从南方，尤其是抵御午后来自西方的炎热阳光。实现这一目标的最佳方法是使用落叶树，如红橡树和糖枫树，这样在树叶繁茂的夏季，房子就会尽可能地留在阴影中，而在冬天，没有树叶，阳光就能直射进来。我们场地上现有的较大的树木有助于确定我们将房子设置在哪里，以便最好地利用阴影。
计划最好的阳光照射
我读过的经验法则是，房子应该面向南方15度以内，以利用被动式太阳能加热，但在我们的场地上，我们能够完美地将我们的房子面向太阳。这意味着在太阳日中午，太阳直射到房子的南侧窗户。
这种完美的东西朝向带来了一些意想不到的好处。一是我们的整个房子就像一个日晷;人们可以简单地通过太阳射入窗户时投射在地面上的阴影的角度来判断时间。而且，在春分和秋分的时候，日出和日落会透过东西两侧的窗户照到整个房子。今年春天我注意到，在楼下的浴室(房子的东北角)，春分前后的日落是房间里唯一能受到阳光直射的时间。
被动式太阳能设计原则建议使用较长的东西轴线，窗户尽可能集中在南侧。这使得南墙和窗户可以吸收冬天的阳光，同时最大限度地减少东西面在夏天会过度加热。我们在这个逻辑上加倍努力，把我们的家变成了一个从东到西拉长的长方形，南面的面要高得多，满是窗户。
与此同时，北侧是一个山坡，只有几个小窗户;北窗总是在阴凉处，所以在冬天不断地失去热量。我们只打破了被动式太阳能设计的一个规则，安装了许多朝西的窗户，但这是一个值得的交易，可以捕捉到河流的景色，而树木为西部提供了良好的夏季遮阳。
所有的大窗户，尤其是在楼上，它肯定有把外面的东西带进我们家的效果。景色随着季节的变化而变化，在夏天和秋天，由于树上所有的叶子都被遮蔽了，在冬天，视线更清晰。这让我们能够真正地沉浸在南部的山谷和山丘中，以及西部的河流中。
使树木变薄
为了弄清楚房子的细节，它的朝向，以及要保留或砍伐哪些树，我花了很多时间观察太阳图(上图)。它将大量的信息打包到一张图表中，显示了一天的长度，太阳在地平线上的角度，同时还显示了它在每日东向西运动中的位置——而且一年中每天都在做这些事情。通过一些测量和计算，我可以想象太阳在一天中和季节中如何在房子里玩耍，并计划窗户、遮阳和太阳能电池板。
总之，我们对我们家的选址非常满意。我最近读到过对于应用被动式太阳能原理是否值得，有一些疑问在超级绝缘住宅的时代，但我仍然不会改变任何事情。尽管我们做了很多工作来最大限度地利用太阳能，但同时我们能够满足所有的美学目标，包括内部和外部。
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15个评论
同意
几年前，我用你提到的许多相同的原理建造了一个被动式太阳能住宅。虽然我基本上同意那些声称建筑气密和大量绝缘非常重要的人，但我完全同意你的观点，我不会改变任何关于包括被动式太阳能的事情!
离网太阳能被动式房屋远景。
我还在等着看到一个完全靠光伏和电池运行的离网房子……没有备用发电机。当然，寒冷的气候在亚利桑那州算不上什么挑战。现在有几个加拿大的房子看起来可以用大约10千瓦的光伏、热泵和一些蓄热装置来实现。当然，如果他们使用一点木头或丙烷，那很容易，但我想看看是否已经取得了突破……纯PV。12月是唯一一个棘手的月份，但如果对热量的需求足够低，那么这是可能的。
寒冷的那几个月
12月降水量最少，但1月和2月更冷。
对Aaron Gatzke的回应
亚伦,
没有电网的房主不太关心寒冷。我们嘲笑寒冷。我们唯一关心的就是日照。
12月是最黑暗的一个月，也是唯一日照最少的一个月，这就是为什么对于没有电网的房主来说，12月是最具挑战性的一个月。
对评论的回应
对文来说，我很想让这个地方完全不用丙烷，但这似乎还不可行。我认为下一代电池需要的是真正降低价格，这样我们就可以储存电力，以度过晚秋和初冬可能出现的较长时间的雨/雪/云。我计划最终到达那里，但还得等几年。此外，即使是目前最好的寒冷天气热泵也在与我们每年最冷的几周作斗争，因为每年冬天都有一段时间气温低于-25摄氏度(-10华氏度)。
至于太阳能电池板是否有充足的阳光，存在两种不同的困难。11月实际上是这里日照最糟糕的月份，白天较短，云雨较多。但我发现更大的挑战是在初冬、12月和1月让电池板不被雪覆盖。一周可能会下好几天雪，如果我不去清理积雪，它们就会消耗好几个小时的阳光来清理积雪，即使我真的把雪弄掉了，我通常也得等太阳把下面的一层冰剥掉。至少现在，我需要让备用发电机保持良好的工作状态。
在加拿大，融资是如何运作的?
除了一些独特的硬通货贷款人，我的理解是，在美国，房主无法获得融资，除非他们有能力与公用事业(即电力)挂钩。
加拿大在这方面有什么不同吗?
对Chris M的回应
克里斯,
我在佛蒙特州的邻居新建了一座离网的房子，并顺利地从当地银行获得了30年期的普通抵押贷款。
融资
为加拿大大部分抵押贷款提供保险的CMHC积极推广离网住房。
@Martin。所以他们没有电?
我只是在谈论访问，而不是实际上必须被绑定。
如果他们没有途径，那对他们有好处!
对Chris M的回应
克里斯,
最近的电线杆大约在一英里之外，因此接入电网将花费超过2万美元。
我不清楚他们是否有渠道。归根结底是钱的问题。
远离电网，没有后援
温，我们在明尼苏达州有个好朋友几十年来都没上过网。他们没有备用发电机，他们还用他们的系统为电动汽车充电。http://geopathfinder.com/Solar-Electricity.html
回复Craig Anderson
是的，一定有一群离网的人正在考虑下一个飞跃。电池是一回事……一束束的锂在你伸手不可及的地方闪闪发光，但储热可能是寒冷气候下太空热量的秘密武器。Thorsten Chlupp在阿拉斯加恶劣的气候和黑暗的冬天里有5000加仑的储物柜。他没有做到这一点，14000个硬盘，但它使9000个硬盘看起来很容易，尤其是在加拿大，我们实际上在北纬52度以下有一些冬天的阳光。一旦我们发现12月份总能耗低于800千瓦时的房子，我们就知道离网/无发电机/无化石燃料的黄金果实已经触手可及。现在在新斯科舍省有一些房子在这个范围内。也许到2020年，我们将开始看到尖端技术的出现。
对吉姆的回应
吉姆，你朋友在明尼苏达州的房子看起来不错。看起来他们的大部分供暖都来自于整个冬天使用砖石炉。这是一种很好的取暖方式，但前提是你有时间和精力基本上每天都在那里生火。我们在家里的时候用木头取暖，但不幸的是，我们不能整个冬天都待在那里。我认为Ven所指的是所有能源使用都来自太阳能电池板的可能性，这意味着它可能不需要持续关注。这就是问题的棘手之处——据我估计，在冬天的平均日子里，我们每天需要大约60千瓦时的热能。现在，在我们没有使用化石燃料或木材的离网家庭中，这将是一件非常昂贵的事情。
对Ven的反应
我对储热技术的研究足以让我看到它的应用充其量还处于实验阶段。根据你的评论，我看了Chlupp最近的一些作品，他有5000加仑的家用储油罐。虽然原则上听起来很有趣，但你知道是否有关于这些大型储热系统的实用性的数据吗?安装成本、维护成本、可靠性、系统组件寿命等?我也看到了目前在季节性热能储存方面的一些其他工作(如下所述:https://en.wikipedia.org/wiki/Seasonal_thermal_energy_storage)．虽然我很乐意做一些实验，但如果它有更多的记录，我就会更适应这个想法。
回复克雷格关于蓄热的问题。
欧洲(瑞士和爱尔兰)已经在被动住宅(单一家庭和多住宅)中进行了一些储热实验。嗯…当然，它们是有效的。毕竟我们只是在处理一个大水箱，有人需要说“确保它不泄漏”吗?
我有一个3000加仑的地面超级绝缘罐，最初安装用于与室外气化木材锅炉一起使用。它在地板辐射热下工作得很好。我现在使用两个室内木火炉，从那里获得所有的热量(10,000平方英尺的超级绝缘离网房子)。然而，我想开始使用我的12千瓦光伏阵列的多余能量来储存一些季节性热量。我已经知道这个系统的工作原理，用木材锅炉来储存热水是很常见的，所以人们所做的只是用电而不是木材来加热。为了获得一个2000平方英尺的被动式住宅的整个季节的热量，需要大约3000千瓦时的存储，这可以用一个10,000加仑的地下超级绝缘罐来完成。当然，如果在冬季使用光伏和空气转水热泵来补充夏季/秋季已经在水箱中的存储，那么水箱可以更少。这在技术上没有什么新东西，除了被动式房屋是过去季节性储存实验中缺失的减少因子。随着热量需求减少90%，储存再次变得可行。不同的储罐，经济效益会有很大不同。但光伏现在也处于一个新的低价区，所以以前的解雇必须从新的成本角度进行审查。
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