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客人的博客

加拿大离网:房屋的能源模型

在最后一刻决定寻求LEED认证,促使能源使用评估和HERS指数报告

图1 / 4
超级绝缘离网住宅获得了23分,这意味着这座房子的能耗应该是标准建筑的23%。
图片来源:图1:克雷格·安德森
超级绝缘离网住宅获得了23分,这意味着这座房子的能耗应该是标准建筑的23%。
图片来源:图1:克雷格·安德森
HERS指数克雷格·安德森在加拿大的离网住宅。 热损失:这个文件显示了通过各种建筑部件的热量损失。 第二版的热量损失报告,这本法语书提供了更多细节。

这是克雷格·安德森的一系列帖子之一,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”的文章阳光了克雷格以前的文章列表,请参阅下面侧栏中的“克雷格·安德森的博客”列表。

我们最初并没有打算为我们的家做任何正式的能源模型。实际上,这只是因为我们在最后一刻决定寻求LEED认证(将在即将发布的文章中介绍)。

LEED流程的一个要求是对房屋的能源效率进行评估,这包括对建筑物的大小、朝向、绝缘、电器等进行相当完整的描述。利用所有这些不同的信息,并应用一些关于典型家庭如何使用房屋的标准假设(例如,热水淋浴的量,恒温器温度等),能源建模者能够将一个家庭的总能源使用估计放在一起。

图2(下面)显示了我们的“家庭能源评级证书”,它提供了总体估计,包括关于家庭、系统和所有用途的预期能源使用的主要细节。为了将房子归结为一个数字,许多效率专家使用了HERS指数。这是对模型房屋与符合2006年国际节能规范的房屋所消耗能源的评估。从证书上可以看到,我们家的HERS分数是23分,而参考家的总分是100分。

虽然我实际上不会进行计算,但这个数字是模型房屋使用的能量百分比,与参考相比,通过我们的光伏板等自行发电进行了调整。根据正在建造的典型住宅的标准,我们的地方将外部能源需求降低了70%以上。

比较估计和实际使用情况

在这里,我发现最有趣的数据是能源消耗的粗略细分,单位是每年千瓦时(kWh/年)。我们家预计每年使用19,271千瓦时,其中4,785千瓦时来自太阳能电池板,其余15,465千瓦时由丙烷提供。

那么,这与我们2015年的实际使用情况(2014年11月至2015年11月)相比如何?在那段时间里,我们用了400加仑的丙烷,总共消耗了10800千瓦时的能量。衡量我们的太阳能电力使用的最佳指标实际上是一年中插头负载所消耗的能量,为1400千瓦时。

由于几个原因,这个数字实际上远远低于我们预期的太阳能发电贡献。首先,电池在使用的第一年就没有很好地老化,不能保持应有的电量;其次,浪费的电力比预期的要多,因为如果不使用,电池充满,多余的电力就无法节省。

我正在组装一个系统来使用这些多余的电力,一旦它启动并运行,我就会把它写下来。不用说,这使得我们今年的实际能源使用量为12,200千瓦时,远低于模型预测的19,271千瓦时。这并不奇怪,因为我们只有大约一半的时间住在家里,我们在家里的时候用木头取暖,可能比一般家庭更少洗澡,使用更少的科技玩具。我可以想象,如果我们在那里全职工作,我们实际的能源使用量最终会与模型的预测非常相似。

估算热损失

另一组有趣的细节来自于模型,包括通过建筑围护结构的所有不同组成部分的热量损失的估计。(参见下面的图片#3和#4:第一份文件是英文的,然后是更详细的法文文件。英文中的一些文字在栏目中是错误的,但在图表中是正确的)。

为了保持kWh,我将使用来自法语文件的数字。主动供暖系统所需的总热量为9,286千瓦时(参考家庭的25%)。这一数字如此之低的部分原因是由于被动式太阳热量通过所有窗户获得,达到4306千瓦时/年。综合这些数据可以看出,该住宅所需的总供暖中,超过31%是由阳光透过窗户提供的。

我已经看了足够多的被动式太阳能供暖文献,知道这大概是一个人应该在家里使用被动式太阳能供暖的最高温度,除非一个人愿意忍受在温暖的阳光明媚的冬天和春天不受欢迎的过热。即使在我们住的地方,我发现在2月和3月阳光明媚的日子里,如果没有锅炉或炉子,房子的楼上可以超过30摄氏度(86华氏度)。事实上,我发现在二月的蓝鸟日打开窗户,穿短裤对精神是有好处的。

关于这个加热分解的另一个伟大的事情是,它显示了多少热量损失预期从家庭的每个组成部分。毫不奇怪,上面的墙壁是最大的组成部分,因为它们比家里的任何其他部分占据了更多的表面积。由于覆盖这么大的面积需要大量的材料,墙壁将是家里升级最昂贵的部分之一。第二大贡献者是空气渗透,为2,783千瓦时/年。当房子完工一半时,一个鼓风机门测试显示,在50帕斯卡下,我们的气密性为每小时1.47次换气,但正如我过去所述,房子现在可能更紧了,热量损失比模型显示的要低。

混凝土板和基础墙,分别为2314千瓦时和1435千瓦时,可能是我唯一希望增加隔热的地方。增加更厚的硬质泡沫隔热层并不那么困难或昂贵,而且我相当肯定,进行这种升级是合算的。我想目前情况的一个好处是,在夏天,楼下的卧室总是比较凉爽,即使在夏天最热的日子里,没有任何空调,也能睡得很舒服。

太阳能的力量

我只是想强调主动和被动太阳能在减少对其他能源的需求方面的有用性,通常是化石燃料。如果我们要消除通过窗户获得的太阳能,并断开太阳能电池板,该模型表明,我们将需要23,230千瓦时/年的丙烷电力,或860加仑。然而,我们已经通过窗户获得了4306千瓦时的热量。

这个模型不包括今年秋天增加的新太阳能电池板,加上原来的安装,每年将产生大约9,850千瓦时的电力。正如我上面提到的,我正在组装一个系统,将这些多余的电力用于冬季的空间供暖和夏季的家庭热水供暖。如果我能够利用所有这些过剩的产能,这将意味着我们对丙烷的总需求将下降到预计的9,074千瓦时。考虑到我们使用的能源已经比示范项目少得多,我希望明年将丙烷的使用量减少三分之一。

随着技术的不断进步和价格的不断下降,我已经可以看到这一天的到来,也许在15年或20年后,我们和像我们这样没有电网的家庭可能会在不耗尽银行的情况下放弃丙烷。我期待着有一天,我所有的能量需求都能从太阳的照耀下得到满足。

接近被动式房屋标准?

我们家最初的灵感之一是被动式房屋标准。我在另一篇博客文章中讨论过这个问题,但简单地说,这是一个大大减少家庭取暖和供电所需能源的标准。该标准允许每年15千瓦时/平方米的采暖,这对于加拿大渥太华的气候来说是很难满足的。

即使我们做了所有的事情来建造一个更好的家园,模型仍然表明我们每年的耗电量为47千瓦时/平方米,大约是被动式房屋认证所允许的耗电量的三倍。在加拿大东部,只有一小部分家庭获得了这一认证,我在这里交谈过的一些专业人士认为,在我们的气候中,这种低供暖要求不是一个合理的目标。这里比这些标准的发源地(主要是德国)要冷得多,在那里这个数字更有意义。

在这里,寻求认证的当地家庭需要有大约两英尺厚的墙壁。我们觉得在这里建造一个“相当不错”的房子更有意义,然后通过可再生能源等方式来弥补一点差异。在未来,几乎可以肯定,随着绿色建筑技术的改进和越来越广为人知,以及技术创新不断产生更好的产品,达到和超过被动式房屋标准将变得更加容易。

6个评论

  1. STEPHEN SHEEHY||# 1

    计划v.实际
    对于任何认证制度,是否有任何有组织的尝试将实际能源消耗与预测进行比较?显然,居住者的行为和天气会导致实际的能源消耗在不同的房子和每年都有所不同,但实际性能不是唯一真正重要的事情吗?就此而言,是否存在一种评级系统,它只关注业绩,并在一年或五年的实际数据后进行认证?

  2. brendanalbano||#2

    回复:计划与实际
    我相信在最终认证之前,活体建筑挑战赛需要一年的实际数据。

  3. STEPHEN SHEEHY||# 3

    活建筑挑战赛
    看起来LBC需要数据,但也需要遵守一长串的标准,这些标准可能会让几乎所有人都感到沮丧。我以为PH值很复杂!

  4. 专家成员
    马尔科姆·泰勒||# 4

    斯蒂芬。
    是的,但你最终得到了一个活的建筑。这肯定值点什么。

  5. GBA编辑器
    马丁Holladay||# 5

    对马尔科姆
    马尔科姆,
    “我的框架是云杉做的
    所有的云杉都死了,
    我的沙发是皮革做的
    皮革又红又死。
    我得了死楼忧郁症……”

  6. 专家成员
    马尔科姆·泰勒||# 6

    马丁
    做得很好。我无法与之相比。

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