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几个月前，我们完成了对一所房子的深度能源改造，我们希望它能实现净零能源——换句话说，我们希望它每年能产生和消耗一样多的能源。如果我们成功了，这将是我们的第一个净零项目。
设计一个零能耗住宅有两个关键策略:将房屋运行所需的能源降到最低;你可以最大限度地利用房屋现场产生的能量，通常使用光伏系统。简而言之，你创造了一个平衡消费和生产的能源预算。
在新家实施这些策略是相对简单的。事实上，高性能建筑行业的领导者多年来一直在建造零能耗住宅，有些甚至以市场价建造。(要了解更多关于马萨诸塞州转型公司的信息，该公司正在建造市场价格和可负担的净零能耗房屋，请点击在这里．)
现有的房子是一个更大的挑战
但现房就不是这样了。相反，改造房屋以实现净零能耗是一项相当大胆的事业。我们设计的大多数住宅都极力抵制这种野心。有几个障碍，包括我们相对恶劣的气候;我们住房的古老、建筑复杂的特点;房屋翻新的频率，而不注重效率;以及小地块的普遍存在，尤其是在城市环境中。
但在这个项目中，我们有两件事要做:一个相对方便的建筑，和高度积极的房主(更不用说我们一流的规划团队，由David Foley领导Holland and Foley建筑事务所）.
住宅相对简单的形式使我们能够叠加建筑外壳，并大大减少空气泄漏。这使得热损失降低到足够低的水平，我们能够显著缩小机械系统的尺寸，用三个微型裂式热泵取代现有的燃气锅炉，用于加热和冷却。(热回收通风确保了新鲜空气的稳定供应。)
同样重要的是住宅无遮阳的朝南屋顶，它支持11.7千瓦的光伏系统，预计每年产生15,000千瓦时，或房屋模型消耗的120%。(背景:根据能源信息管理局的数据在美国，马萨诸塞州家庭的平均年耗电量约为3.2万千瓦时，是这栋房子的2.5倍)。
这取决于房主如何让它发挥作用
现在要靠那些积极性很高的房主来实现净零能耗——也就是说，在他们的能源预算范围内生活。我们目前正在收集每月的使用和生产数据，以确定我们离这一目标还有多远。我们还在更细粒度的级别上进行监控，增加了我们能够达到目标的可能性。
的帮助下SiteSage monitor系统，我们正在收集每个电路的使用数据。密切监控有几个目的，其中最重要的是它可以告诉我们设备是否正常工作。当使用模式看起来不典型时，我们有时可以使用eMonitor来帮助我们实时排除故障。
我们还可以使用电路监测来帮助房主养成净零的“习惯”——给他们所需的反馈，使他们能在能源预算范围内生活。我们可以让他们知道，当他们面临超出预算和透支“能源账户”的风险时。
虽然在很多方面，住在零能耗的房子里比住在标准的房子里更容易(一方面，一个设计良好的零能耗房子从热的角度来看要舒适得多)，但零能耗的生活确实需要一些调整。许多关于操作和维护的传统智慧，特别是关于机械设备，并不能很好地适用于低能耗家庭。
例如，当微型裂热泵保持在一个相当恒定的温度时，它们的运行效率最高。monitor的数据可以帮助我们确定房主是养成了“设置并忘记”他们的小裂缝的净零习惯，还是又回到了使用挫折的习惯。
我们能否实现零能耗的目标还有待观察。如果我们这样做了，毫无疑问，房主方面经过深思熟虑的操作，在我们的监督支持下，将在我们到达那里的过程中发挥关键作用——至少与首先幸运地进入这样一所包容的房子一样重要。
保罗·埃尔德伦坎普(Paul Eldrenkamp)是Byggmeister的老板，这是一家位于马萨诸塞州牛顿市的设计/建造公司。瑞秋·怀特(Rachel White)是该公司的绩效经理。这篇博客是关于这个项目的系列文章中的第三篇，最初发表于Byggmeister网站．第一个和第二个帖子是为未来100年准备历史家园,零能耗计划．
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14日的评论
强迫人们呆在
强迫人们保持能源预算可能对积极的改造者和有环保意识的消费者有效，但对普通人来说并不适用。请注意，即使是对适度监管、建筑规范和安全饮用水的抵制，也是对许多选民言论自由的侮辱(直到他们自己遭受痛苦，然后他们才会责怪政府)。
因此，如果它的设计是净零，人们超过它，你可以简单地向他们收取额外的费用，“自由能源”是xkW，超过是零售费率，无论如何，未来可能会上涨。高油价引起了很多抱怨，但确实减少了消费。
每年32000千瓦时?别这么快!
说明平均质量。家庭每年使用32,000千瓦时，这让我觉得是不诚实的使用统计数据，根据相关的EIA报告，2009年马萨诸塞州家庭平均使用约1.1亿英热单位
考虑到马萨诸塞州绝大多数家庭使用化石燃料取暖，并且燃料燃烧在许多情况下构成了家庭总能源使用量的大部分，将1.1亿英热单位转换为等效电力是无效的。
对Curt Kinder的回应
Curt,
据我所知，这篇博客中讨论的房子是一个全电动的房子。作者写道，“我们能够显著缩小机械系统的尺寸，用三个微型裂热泵取代现有的燃气锅炉，用于加热和冷却。”
这座房子显然每年的能源预算为12,500至15,000千瓦时。由于这个能源预算涵盖了所有的东西——电器、照明、插头负荷、空间供暖和家用热水——因此将这个预算与马萨诸塞州房屋的平均能源使用量(包括空间供暖燃料)进行比较是完全合适的。
这房子是全电动的
是的，所描述的房子是全电动的。
这篇文章已经过时几个月了:我们现在知道，第一年房子的净能量为正，大约为8000千瓦时。因此，今年这位房主稍微放松了一下，邀请邻居们把自家内置酒窖的延电线连接到屋外的插座上。
kWh vs Therms
既然实现净零的价值很大程度上是经济上的，我认为不要混淆指标是很重要的。根据相关的EIA信息图，MA总能耗为1100热或32,000千瓦时。当我们转换成美元时，我们得到32,000 kWH = 0.1638 kW的年成本5241.60美元，但如果我们使用1,100 Therms (110MBTU) = 1,408美元的年成本1.28 Th。绝对会扭曲我们的投资回报率。马萨诸塞州的普通家庭。支付2500美元/年或208.33美元每月为所有住宅能源。
如果房子可以用5万美元进行ZNE改造，20年期4.5%的贷款每月将支付316.32美元(假设没有维护或更换)。
不是经济学
汤米,
如果说净零改造在经济学上有价值，那主要是在那些实际上没有做过的人当中。并不是说承担这样的项目没有其他原因。
回复Tommy Young
汤米,
考虑到30%的联邦税收抵免和马萨诸塞州可用的SRECs，巨大的回报来自屋顶光伏，这是一项任何人都不应忽视的高收益投资。
在绝缘升级、空气密封和效率提高方面的投资?这些都不是很好的投资——绝对不是。
完全同意——不是经济上的
说得对，保罗。我一直在做一些事情，并把它们归结为“支持我们当地的经济”;去当地的小啤酒厂，让经销商给我换油等等……我相信有很多理由去追逐ZNE，我也很欣赏那些这样做的人。
我在加州这里，我们被要求追求它——据说所有新的建筑必须在779个工作日内达到ZNE，时不时地有官员会提出对现有的ZNE进行强制改造的想法。加州的平均公用事业账单总额是140美元——如果我们减少50%的使用量，房主每月能支付70美元吗?
DER和Net-Zero
我知道我们以前都讨论过这个问题，但我要补充我的意见。从头开始建造一个节能的家(可以这么说)肯定比改造更容易操作。然而，应该注意的是，肠道和改造不应该与DER混淆。如果你只是因为想要做一个DER而专门做一个DER，它就不可能为自己买单。另一方面，如果你正在翻修一栋老房子(就像我们正在翻修1901年的维多利亚式房子一样)，并更新管道、旋钮和管道线路、20世纪50年代的火灾损坏等等，那么让房子变得超级高效的额外费用真的可以忽略不计。更好的门窗、额外的隔热材料等等所增加的费用实际上不到1万美元。这笔巨大的开支都是用于购置新房子，而不包括能效升级。在一个通常建造新(标准)住宅的地区，价格约为225美元/平方英尺，我们正在以不到100美元/平方英尺的价格翻修一座经典的砖砌建筑(除了外壳外，所有东西都是新的)，所以最终，比新建筑更便宜，但所有的效率升级。我们还没有添加光伏板!
回应马丁
“Curt,
据我所知，这篇博客中讨论的房子是一个全电动的房子。作者写道，“我们能够显著缩小机械系统的尺寸，用三个微型裂热泵取代现有的燃气锅炉，用于加热和冷却。”
这座房子显然每年的能源预算为12,500至15,000千瓦时。因为这个能源预算涵盖了所有的东西——电器、照明、插头负荷、空间供暖和家用热水——将这个预算与马萨诸塞州房屋的平均能源使用量(包括空间供暖燃料)进行比较是完全合适的。”
我从未怀疑过这个主题的家庭是全电动的，我也同意将它的能源消耗与马萨诸塞州的其他家庭进行比较是有效和有用的。
我坚持反对马萨诸塞州家庭平均每年消耗32,000千瓦时的说法。但事实并非如此。
2009年的EIA报告显示，马萨诸塞州家庭平均使用1.1亿英热单位。这可以转换为大约32,000千瓦时，但使用这一转换作为马萨诸塞州家庭平均消耗32,000千瓦时的陈述的基础，将需要:
1)平均质量。家是全电动的
2)也就是说，全电动住宅的所有热量都来自电阻
以上两种说法显然都是错误的——绝大多数家庭燃烧化石或木材燃料取暖。虽然少数几种全电动汽车可能只依赖于电阻热，但同样的操作成本将是严重的。现代的全电动大众家庭将不得不采用热泵来供暖，COP在2到4之间，以避免在冬天让他们的主人破产……这就是这篇文章和其他几个主张在北方气候区使用微型裂缝热泵的文章的主旨。
也许我错了，有数据支持这样的断言，即每年有32,000千瓦时通过马萨诸塞州普通家庭的公用事业电表，但我非常非常怀疑这一点。
对Curt Kinder的回应
Curt,
你显然误解了千瓦时是一个只适用于电的单位。它不是。我们可以用千瓦时或英制单位来测量能量;这两种单位之间的转换很容易，任何一种单位都可以用于电能或热能。
同样，我们可以用kW或BTU/h来测量功率;任何一种装置都可用于电力或火电。
举个例子:在美国，我们用BTU/h来衡量锅炉的功率，但在英国，他们通常用kW来衡量锅炉的功率。当一个英国管道工谈论一个30kw的锅炉时，这并不意味着它是一个电锅炉。通常是燃气锅炉。(例如，这里是一个英国网页的链接讨论燃气锅炉的大小(千瓦)。
如果这些概念对你来说是新的，你应该尝试一下这些转换因子:
1瓦= 3.4129 Btu/h
1 Btu/h = 0.2931瓦
1kw = 3412.9 Btu/h
1 kWh = 3,412.9 Btu
因此，马萨诸塞州家庭平均每年使用32,000千瓦时的能源并不意味着所有的能源使用都是电能。有些是电能，有些是热能。但是，要把它们加起来，我们需要使用一致的单位。如果你更喜欢使用英制单位而不是千瓦时，同样准确地说，马萨诸塞州的平均家庭每年使用109,212,800英制单位——一些以热能的形式，一些以电能的形式。
保罗·埃尔德伦坎普和雷切尔·怀特在这篇文章中讨论的房子能耗明显低于马萨诸塞州的普通房屋，正如作者准确地报告的那样。
回应马丁
马丁,
我没有这样的误解，我当然不需要在电力单位转换系数的教训。我在你上面的帖子中做了从MMBtu到kWh的转换。我希望你发布这些数据的目的是为了告诉别人，而不是侮辱我。
我坚持这样的断言，即这里的普通读者会将以千瓦时为单位的电量解释为电量，虽然说大众家庭每年使用32,000千瓦时在技术上可能是准确的，但它很有可能传达出严重错误的信息。
我知道其他国家使用不同的单位(具有讽刺意味的是，我们使用英国单位的热量输出，而他们使用千瓦)。
除非我们美国人开始以千瓦时为单位买卖天然气、丙烷、柴油和取暖油，否则以千瓦时为单位的能源消耗是错误的。
有人知道用千瓦时校准的油泵吗?以每千瓦时6美分的价格出售的汽油相当于每加仑2美元多一点。
根据你的推理，我可以准确地说我的22英里/加仑的汽车使用1.60千瓦时/英里。或者它的倒数——0.624英里每千瓦时……准确但在实际传达有用信息时毫无用处。
对Curt Kinder的回应
Curt,
我当然不是有意要侮辱你。我显然误解了你的话。我为我的误会道歉。
也就是说，在计算房屋的年度总能耗时，将能源单位从英制单位转换为千瓦时是非常常见的。我们一直在GBA这样做，能源信息管理局也是如此。计算一所房子的总能源使用是很常见的——一种包括用电量、家用热水和空间供暖的方法——除非你把所有形式的能源转换成一个共同的单位(千瓦时或英制单位)，否则没有办法计算出这样的总量。
如果你更喜欢BTU而不是kWH，转换很简单(你清楚地知道)。如果你愿意，可以称之为每年109,212,800 BTU。其实是一样的。
我相信你也知道，有两种方式来报告一个家庭的年度能源使用:现场能源或源能源。本文中讨论的总量是现场能量总量。
能量单位
马丁,
谢谢——我理解用一个简单的数字来传达和比较一个家庭的年能源消耗是多么有用。我发现很难将能量单位与资源分开——如果btu在手，则是燃烧了某些东西来获得它们;任何提到瓦特/千瓦时都必须涉及(至少在我看来)电能表。
现场能源和源能源是完全不同的情况，高度依赖于当地电力公司的发电组合，而这种组合又会随着一天中的时间和季节的变化而变化。
在未来几十年里，所有的“等效性”计算都将是魔鬼般的细节……我首先想到的是两件事:
1)纯电动汽车额定“每加仑英里当量”——典型的数字是100+，即使没有一滴汽油被燃烧，更不用说加仑了。
2) LED灯描述为白炽灯“瓦特当量”。60瓦、75瓦和100瓦的白炽灯泡基本上已经下架，取而代之的是节能灯，然后是led……在某种程度上，消费者将不记得新旧灯泡的比较。消费者最终是否会学会用流明来代替瓦，并在此过程中了解到性能指标是流明/瓦?诸如色温和显色指数等额外的考虑是否会使整个灯泡问题变得过于复杂，以至于普通消费者无法理解?
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