图片来源:RESNET
一个能源迷的更多思考
任何参与“能源之星家庭”计划的人都可能听说过“HERS指数”，这是一种对新建或现有房屋的能源效率进行评分的方法。例如，阿肯色州维护的一个网页解释说，“EPA要求符合能源之星标准的房屋必须采用最佳实践，管道紧凑，并且比HERS评级者确定的HERS指数得分为85或更低的标准节能至少15%。”
知道HERS指数衡量一个家庭的能源效率是一个很好的起点。不过，深入了解一下该指数是如何计算的，以及它究竟衡量的是什么，还是很有用的。
定义HERS指数
住宅能源服务网络(RESNET)于2006年建立了HERS(家庭能源评级系统)指数。RESNET是一个总部位于加州的全国家庭能源评级机构和能源效率抵押贷款机构协会。一个家庭的HERS指数越低，这个家庭的能效就越高。
为了计算房屋的HERS指数，评级员使用计算机程序-最常见的是，快速眼动/速度。(RESNET也已批准其他三个软件程序，以计算社会服务指数)。在评级者将有关房屋的数据输入程序后，REM/Rate将被评级的房屋与“参考房屋”进行比较。参考住宅是一个想象的住宅，其大小和形状与被评级的住宅相同。换句话说，参考房屋的大小不是固定的;当一个房子被评级时，它总是与一个与评级房子大小相同的参考房子进行比较。
参考房屋的窗户面积或窗户朝向与被评估房屋不同;相反，参考home中的窗口面积假定为…
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28日评论
参考主页窗口
马丁,
参考房屋“外壳”可能具有与被评级房屋相同的尺寸、周长和表面积。
它的窗户面积或窗户朝向与被评级的房屋不同。
我相信参考住宅的窗户面积占地板面积的18%，窗户在朝向上均匀分布。
提高HERS指数的简单方法是设计小于18%的窗户面积，并仔细定位和遮阳窗户。
和…你的设计将消耗更少的能源
贝尔斯的误解
Allison Bailes的结论是，EPA的家庭能源标准“忽视了房屋的物理特性，只关注居住者行为的影响”，这延续了对该标准的误解。Yardstick确实反映了房子的物理特征:如果我在保持我的行为不变的情况下给我的房子增加了隔热层，那么Yardstick的分数会变得更好。重要的一点是，尺度同时反映了身体特征和行为选择，而HERS分数保持了行为选择不变，或者至少试图保持不变。
EPA标准和HERS评分之间一个更重要的区别是，前者衡量的是实际的能源使用情况，而后者是基于建筑工程模型的预测能源使用情况。但这种预测只能和能源模型一样准确，而且正如费尔雷和戈尔茨坦所指出的那样，HERS能源模型并没有很好地校准到实际的能源使用情况。
大卫·费伊
EnergyMetrics
墙和屋顶朝向
我最近开始玩快速眼动/设计(非常类似于快速眼动/速率……与HERS指数一起使用的软件模型之一)
该软件确实考虑了窗户方向和窗户遮阳…
但据我所知，它没有考虑到墙壁或屋顶平面的方向或阴影。
我认为REM/Design软件似乎非常有用……但并不完美
也许这将是设计半被动房屋的一个很好的工具
也许REM/Design可以作为HHPP(HalfassiveHausPlanningPackage)。
对约翰·布鲁克斯的回应
约翰,
非常感谢您纠正我对参考房中窗口面积和窗口朝向的误解。我已经编辑了博客的文本，以反映你的更正。
版本3
看起来ES版本3正在改变参考住宅的玻璃参数
http://www.energystar.gov/ia/partners/bldrs_lenders_raters/downloads/V3HERS_IndexTargetProcedure.pdf
形状和方向不一样
参考房屋可能与被评级的房屋具有相同的表面积和周长…
它的形状和方向不一样
另一个对约翰·布鲁克斯的回应
约翰,
我刚和菲利普·费尔雷通过电话。我们讨论了参考家和额定家是否有相同的形状和方向的问题。简短的回答是，确实如此。
长话短说，“这很复杂。”并非所有resnet认可的软件程序都使用相同的能量建模引擎来计算HERS指数。这些能量建模引擎的差异有时需要不同的建模方法。
一些模型允许参考住宅拥有面向不同方向的窗户，而不是设置窗户的墙壁;其他模型则不然。对于允许参考住宅的窗户朝向与墙壁不同的方向的模型- Phil Fairey将这种情况描述为“不需要从几何角度关闭建筑物的模型”-窗户是抽象的数学结构，而不是坐在墙上的窗户。墙可能面向东南，并被建模为东南墙，但窗户被假设面向南-没有任何解释这在几何上是如何可能的。这是一个数学方程，不是真正的房子。
其他模型偶尔会改变参考房屋(但不是额定房屋)的方向45度或一些其他旋转量，以迫使窗户面对真正的基点。
大多数resnet认可的软件程序允许但不要求评级员输入所有必要的数据，以确保参考房屋与评级房屋的形状相同。匆忙的评分员有时会简化房屋形状以简化数据输入——这种方法显然是允许的。
她的改变
早期，HERS的最高分是100(最低能源使用)，然后评级系统被颠倒，因此0是效率的目标。我相信这源于零净能源概念的引入。
遵从性工具的有限性
当我曾经在REM/Design中构建大量的能量模型用于改造分析时，我很快就学会了快速输入数据的技巧。所有以上等级的墙壁都作为单一输入进入。当墙壁被分解成它们的实际比例时，分析根本不会改变，因为，正如其他人提到的，墙壁没有方向或阴影输入。如果你想将热损失或加热/冷却能量的使用分摊到给定的墙壁上，只需计算其占总墙壁面积的比例。据我所知，REM/Design中的计算/模拟并不是非常详细，也不是动态的。我不相信它是一个小时模拟模型，这意味着它是使用某种程度的天箱分析，泵出一个年度能源使用数字，基于许多简化。你甚至没有提供，比如说每月的能源使用描述，这将提供一点有用的信息。我确信设备尺寸和设计负荷只是基于ASHRAE 98.5%的条件。不幸的是，这些都不能帮助建筑设计师理解他们所做决定的综合动态影响。你不知道给定房间的温度在特定方位，邻接，内部负荷等情况下是怎样的。 This is the crux of the problem, REM/Design is not a design tool, it's just a compliance tool. Those looking for nuanced answers to complex problems will be befuddled.
我认为，一个更好的选择是FSEC的Energy Gauge。Energy Gauge至少使用DOE2后端进行每小时的模拟，这意味着它正在运行合法的天气文件，并且能够提供每小时的能量、温度等输出。这些功能可以使其更有用，同时仍然执行HERS评分分析。还有其他仿真工具更有用，但不提供HERS分析。当然，据我所知，这些程序都没有合理的自然通风/渗透模型，这使得它们对于分析动态通风选项几乎毫无价值。
问布伦南·莱斯一个问题
布伦南,
你写的是"所有高于等级的墙都作为单一输入输入"你是说REM/Design不能区分细长的房子和立方体吗?两个房子的模型是一样的?
你的意思是，该系统甚至没有为南立面、东立面、北立面和西立面的区域输入单独的输入?
贝尔斯的误解…还是没喝咖啡?
大卫·费伊，你说得很对。我一定是在写那篇评论(大约两年前)的时候，还没有喝够咖啡，把我写的东西和我真正知道的联系起来。当然，“尺度”考虑到了房屋的物理特性。我真不知道我还能怎么写，即使是在大清早。
墙的输入
马丁，是的，你说得对那些墙没有方向也没有房子的形状。评估师能影响这一点的唯一方法是改变特定墙壁类型的框架因素。窗户获得方向并被分配到墙壁上，但如果一个房子只有一种类型的墙壁，那么它就只能有一种墙壁输入，并且对于REM来说，它看起来是一样的，无论它是一个立方体或一个细长的盒子或一个复杂的形状混合体。
对Allison Bailes的回应
艾莉森,
谢谢你的评论。为了反映你对这个话题更明智、更有咖啡因的看法，我编辑了引用你的话的段落。
另一个对Allison的回应
艾莉森,
我用自己的速记来形容你所说的“形状复杂的大杂烩”——杰西·汤普森(Jesse Thompson)所说的那种有“18扇飘窗和天窗的房子(里面都是难以密封、难以隔热、难以隔热的过渡建筑)”的房子。——是一座“有垛口的房子”。
令人惊讶的是，REM/Rate无法区分有锯齿的房子和立方体。他们的表现当然不同。
[稍后编辑:实际上，我看到REM/Rate确实区分了一个有锯齿的房子和一个立方体，尽管很粗糙。REM/Rate知道，每平方英尺的室内空调空间比立方体有更大的外表面面积，因此在冬天的晚上，每平方英尺的室内空调空间比立方体损失更多的热量。然而，REM/Rate似乎并不能解释与睡眠相关的其他问题。
我喜欢!
那座有洞的房子。这是个好主意!
快速眼动缺乏输入细节可能令人惊讶，但这是事实。现在在能源建模领域有很多工作要做，所以我想我们将来会看到一些改进。
回应凯文·迪克森
凯文,
我同意你的观点，实际能源使用(以kWh, BTU或美元衡量)比HERS或任何基于条件建筑面积的系统(包括被动式房屋)更有用。基于区域的指标允许大型房屋获得很高的评级，即使它们使用了大量的能源。
在你链接到的博客页面上进行了很好的讨论。谢谢。
很棒的文章，我们可以解释这些差异，如果我们尝试…
马丁在解释HERS指数评级方面做得很好，即使只有5000字。他是正确的，实际的能源使用可以在地图上到处都是，与HERS指数评级有关。如果你仔细观察乘员的负荷和习惯，这些差异通常可以用相对数学的术语来解释。它们可以被量化，并且通常会显示由RemRate(或类似的)程序预测的估计能源使用将是相当准确的。
我最近为我们位于俄勒冈州米切尔的约翰·戴化石床国家纪念碑的画山单元的低净零能耗住宅进行了统计。这是一个国家公园的护林员小屋，里面只有一个人。HERS得分为-15，这表明该房屋应比2006年IECC标准的房屋多产生15%的能源。通过从PV产生的预测能量中减去预测的能源使用，我计算出了多少剩余。这一盈余相当于2006年IECC样房用电量的15%。我用这个数字来计算代码屋的能源使用预测，从那里我可以生成许多其他有用的数据。我能够计算的一件事是，如果没有安装PV, HERS的分数会是多少(是的，我可以让HERS评分者提供这个数据，但我就是喜欢处理数字…)然后我用房子运行的前四个月的实际发电量和实际使用量来生成一些有趣的数字。
我们学到了一些东西:
1.如果没有光伏，这所房子将被评为HERS 43，但它的运行情况就像HERS 27一样。
2.这栋房子被评为HERS -15级，但实际操作却像是HERS -41级。
从表面上看，似乎她的评级真的搞砸了，但不是那么快!房子里只住着一个人，除了周末，那个人白天根本不在家。RemRate计划中的假设是，这个房子至少由两个人居住，这将使洗衣、淋浴、烹饪和许多其他生活功能的数量增加一倍。如果我们看看在没有光伏的情况下，HERS评级的差异，并比较居住者负荷相关项目的预测能源使用，很容易看出，对于这个家庭，每个居住者将使用相当于HERS 16的能源，而信封(用于供暖和制冷)将使用HERS 11。从预测的43减去16，因为只有一个居住者，而不是两个，这个房子的表现和设计完全一样。
关于产生的额外剩余能量，请记住，大约有16%的剩余能量是由于只有一个居住者。我相信其余的原因是因为太阳能电池板在一年中凉爽的春季产生了更多的能量，而在夏季，发电能力实际上可能会下降。我们目前使用的是2月到5月的数据，所以我们还需要8个月的数据才能得出关于能源生产的最终结论。由于天气变化，同一栋房子的光伏系统的产量每年相差超过20%是很常见的。
总之，我认为进行实际能源使用比较的最好方法是将它们与HERS预测联系起来，然后使用可测量的居住者行为来解释差异。这可以以完全客观的方式完成，并提供可重复的结果。
“太复杂了”
让我们看看，这个行业最好的解释者之一Martin Holladay用了5000字来解释她的评分。我只是一个当地的小房屋建筑商。我怎么能向购房者解释清楚呢?
既然我想建房子，而不是花时间向没有上过she所需课程的客户解释一个评级系统，我就拒绝HERS和LEED -H。
我可以想象一个基于实际家庭能源使用和温度数据的基于性能的评级系统。评级不能对未建成的房屋进行评级，因此它倾向于那些已经建造了一些房屋并收集了数据的建筑商。这将是一个简单的每年美元的数字，就像美国环保署对电器的评级一样。
定制房屋的未建成等级必须由该建筑商从其他类似的房屋中插入。
更多详情请浏览http://greenbuildingindenver.blogspot.com/2010/10/leed-for-homes-rating-system.html
开垛口
"Crenellation -围绕城堡顶部建造的城墙，有规则的缺口，用于发射箭或枪"....“沿护墙(设防的墙)顶部的图案，最常以墙顶部的多个规则的矩形空间的形式出现，箭或其他武器可从中射出，尤用于中世纪的欧洲建筑中。”因此，这不是建筑小玩意的通称，只会间接影响能源使用——护墙墙容易漏水，如果你不想和邻居打起弓箭来，通常会带来比它们更大的麻烦。我同意用一个词来形容对能源性能产生负面影响的建筑形式的任意复杂性是有用的——命名野兽以便驯服它。但这个不太符合要求。希望我有更好的建议。有人知道吗?
对詹姆斯·摩根的回应
詹姆斯,
你太字面化了，詹姆斯。这是一个诗意的飞跃——试图用一个词来概括一个概念。
(我可以向你保证，我知道什么是crenellation。)
不过，我总是愿意听取其他诗人和造词人的建议。发明了。
形成脓包
也许能更贴切地比喻一下。表示初级封闭的爆发，传达了一种很好地固执己见的不受欢迎和丑陋的感觉，不可能与初级含义混淆。
关于相关话题:我想说，不是所有的天窗和天窗都不好，如果这是暗示的话。我非常熟悉许多规范计划中过多的这些特性，但我发现，如果使用得当，它们可以成为架构品味的有用补充。如果执行得当，能源损失并不需要很大，实际上通常可以比增加额外的平方英尺来实现相同的功能少。例子:我们在一个用作瑜伽工作室的房间里增加了一个飘窗，为学生的物品提供了必要的临时存放空间，同时也增强了美观。另一种选择是将房间的宽度扩大两英尺，不仅是在工作室层面，还包括下面的卧室套房。我也许应该补充说，当我们在海湾的四面建造这样一扇窗户的时候，我们并没有在上面涂上玻璃，而深侧墙的反射光是很好的。
显然，像这样的架构复杂性使得HERS分析更加困难。我们努力使我们的房子易于建造，但绝不会为了施工方便而牺牲终身功能。同样地，我也不愿意根据相对能源性能的抽象计算简单程度来设计住宅。
词汇的建议
詹姆斯,
“脓疱”就行。我喜欢它。
或者更进一步，“腺鼠疫”怎么样?也就是说，布满了泡泡。
如果我心情不好，我可以把它们都结合起来——“这个长着刺孔、长着脓疱的淋巴腺怪物是一场能源灾难!”
更多关于REM和其他建模
Allison，感谢你的到来并加入我的帖子，回答Martin关于在REM中建模表面/墙壁的问题。Martin，这些工具不能解释所有真实世界中有洞的家庭的互动，这并不奇怪。它们是简化的工程模型，在稳态条件下工作得最好，在这种情况下，建筑最直接地反映了模型本身的底层逻辑。我认为这就是为什么高度隔热房屋的热性能与建模工作很好地吻合，因为实际组装的性能更像工程模型所假设的那样。我猜REM会给进入的墙面分配一些锅炉板的纵横比，并进行某种加权分析，试图解释太阳日照的影响……也许这是一厢情愿的想法。当然，如果这个工具的全部目的是产生一个资产评级，即与一个与真实房屋的朝向不同的基准房屋进行比较，那么谁会真正关心单个墙壁的朝向……在某种程度上，准确性已经被抛到窗外。同样，这就是为什么我更喜欢其他建模工具，它们的唯一目的不是产生资产评级。
她的是一个移动的目标!
请注意，2006年获得评级的同一套房屋在2012年的得分将有所不同。怎么啦？
如果你很难理解这一点，那么就把它带到一个合乎逻辑的终点:
最终，IRC规范可能会要求所有家庭实现净能源成本为零。此时，参考家庭的HERS分数将同时为100分和0分。那么你将拥有一个毫无价值的标准评级系统。
回应凯文·迪克森
凯文,
你所说的“2006年评级的同一套房子，到2012年将会有不同的评分”，并不适用于大多数家庭。自2006年以来，对HERS指数的唯一调整是最近对大型住宅的电器和杂项能源使用预算进行了小幅调整。大多数家庭的得分仍然与2006年首次引入HERS指数时一样。
关于2012年即将发生的变化，你有什么特别的信息吗?如果一个重大的变化即将到来，这将是一个惊喜，我和菲利普·费尔雷。
请注意，IECC和IRC的变化不会影响HERS指数，因为HERS指数仍然以2006年国际节能守则为基础。没有任何自动机制会随着IECC的变化而改变HERS指数的计算——也没有任何政治运动来实现这一点。
能源之星
马丁,
谢谢你告诉我真相。“能源之星”与IECC/IRC挂钩，并随着代码的变化而变化。然后我错误地跳到了她的那一步。LEED-H是否与2006年挂钩?
对凯文·迪克森的第二个回答
凯文,
据我所知，在LEED家庭项目下获得的能源积分与家庭的HERS指数挂钩。当然，没有什么能阻止USGBC在未来改变能源要求或LEED家庭使用的评分系统。
谁想出来的?
我不明白她的意思。
1)如果必须(或应该)基于物理并计算能源使用量(千瓦时)，为什么要给出一个没有单位的数字?
2)窗户朝向好的房子确实有好处，但形状好的房子就没有好处了。
显然，用任何软件都很难预测实际的能源消耗，因为它非常依赖于居住者的行为。我对有人提出HERS系统的唯一解释是，他们害怕被起诉。无论如何，我的观点是:使用kWh/ (SF / a)，如果SF/Person的比率很高，就会受到惩罚。我也希望看到净零排放运动。我们知道这是可能的，而且充电并不像大多数人想象的那么多。
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