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一旦被宣传为比传统的水箱式热水器更节能的家庭和企业提供热水的选择，当考虑到甲烷排放时，天然气的主要成分和导致气候变暖的超级污染物，燃气无水箱热水器可能对气候没有那么好斯坦福大学研究人员的研究．
这些即热式热水器会释放出两倍的未燃烧甲烷，因为每次使用热水时，它们都会点燃燃气燃烧器，释放出一股甲烷。即使只使用少量的水，比如洗手或冲洗杯子，也是如此。
事实上，气体即热式热水器中未燃烧的甲烷比二氧化碳具有更高的全球变暖潜能值(GWP)86倍在20年的时间里。少量未燃烧的甲烷通过热水器烟道逃逸到大气中，很快就会累积起来，与罐式燃气加热器(也称为储气热水器)相比，无罐热水器的节能效益大大抵消了。
在加州家庭中，水暖是最大的燃气使用量，在全国家庭中仅次于空间供暖。如今，该州销售的绝大多数新热水器都使用燃气。即热式加热器可以节省能源，因为它们使用电子点火而不是指示灯，而且它们也不需要在水箱中储存水，在水箱中水会逐渐失去热量，直到重新加热。然而，这种传统的数学方法只考虑了能源消耗，而二氧化碳(CO2)排放，气体燃烧的主要副产品。斯坦福大学的研究发现，气体即热式热水器泄漏的甲烷(CH4)作为储气罐的类型。
用户不知道的是，每次即热式热水器点燃或关闭燃烧器时，都会释放出一股甲烷，这主要是由于不完全燃烧造成的:
典型的甲烷排放时，即热式热水器打开和关闭，显示“开脉冲”和“关闭脉冲”在开始和结束每次热水抽取。量化天然气热水器的甲烷排放量。
当燃烧器打开时，即罐式加热器排放的甲烷也是罐式加热器的两倍多，即罐式加热器未燃烧的甲烷的总和为0.93%，而罐式加热器为0.39%。
这看起来很小，但如前所述，甲烷的能量是CO的86倍2从20年的吸热角度来看。少量的泄漏累积起来会产生很大的影响。事实上，虽然从理论上讲，即热式热水器比水箱加热器节能22%，但这一优势在一定程度上被更高的甲烷排放所抵消。NRDC估计，根据研究结果考虑甲烷排放量时，即热式热水器与煤气炉相比只减少了14%的排放，而不是传统估计的22%。
这种轻微的气候优势的气体无罐比罐加热器是相形见绌的50%至70%提供的减排电热泵热水器，并最终降低到零排放，因为电网变得100%清洁，比如在13个州有100%清洁电力的目标．热泵模型还有另一个关键的好处:它们有助于清洁空气，消除空气污染气体燃烧造成的空气污染这损害了公众健康。
对气候和清洁空气目标的影响
燃气即热式热水器目前的市场份额很小，仅占美国燃气热水器销量的2%左右。虽然斯坦福大学的研究样本量相对较小，只有35台热水器，排放数字将在更大规模的研究中得到完善，但方向很明确:甲烷排放是气候方程的一个关键部分。
考虑到甲烷会强化什么其他研究已经发现:我们不能仅仅通过提高能源效率来达到建筑清洁能源的目标，例如从煤气罐改为即热式热水器。相反，我们必须将我们的家庭和建筑从化石燃料转向清洁高效的电力空间和热泵形式的水加热技术，热泵的效率是最高效的天然气技术的三到五倍，而且也可以帮助迈向100%清洁能源电网．
从新建筑开始
首先要从新建筑开始:我们需要从一开始就建造房屋，以节省未来的房主以后升级的更高费用。这必须包括使用清洁高效的热泵用于空间和水加热，而不是化石燃料的炉子和热水器。
加州有一个独特的机会在这一领域发挥领导作用34个市县这些地区已经通过了当地的建筑法规，要求或大力鼓励电力建设，将新建筑从无气储气罐转变为热泵热水器。
现在是时候停止建造使用加州能源法规目前青睐的无气式热水器的新房子了:它们只比储气式热水器的效率略高，而且它们将房主锁定在更高的排放、污染和环境中公用事业费用．
每年只有不到1%的房屋建成，但新建筑对市场有着巨大的影响(每个新房子都需要新设备，而现有建筑的热水器每10到15年才会更换一次)。新建筑也是最具成本效益的电力时代。
现在计划升级热水器
热水器可以使用10到15年，而且更换成本很高。当你的热水器接近使用寿命，考虑升级到一个电动热泵热水器。即使你目前使用煤气加热水，电热泵热水器也比最好的燃气热水器效率高得多，它将在其使用寿命内节省能源和金钱。一定要研究可用的选择，如果可能的话，在热水器发生故障之前进行更换，因为在你可以计划的情况下升级比在紧急情况下升级更容易。
如果你正在考虑使用一种无水箱的电动热水器，考虑一下:虽然它们没有甲烷问题，但它们消耗的能量是热泵热水器的三倍，花费很高，而且它们对气候的影响可以说并不比燃气热水器更好。这是因为当用户需要热水时，它们会消耗大量的电力，而这往往与电网电力需求增加和发电厂排放增加的时间相吻合。这使得电网转型为100%清洁能源以清洁空气并避免最严重的气候危机变得更加困难。我们需要高效的灵活的热泵热水器，不是效率低和不灵活的电即热式模式。
减少甲烷排放的小贴士
如果你的热水器仍然有很大的寿命，斯坦福大学的研究有一个有趣的建议，关于如何在每次你的即热式热水器打开和关闭时最大限度地减少甲烷气泡。
如果你把水槽或浴室的水龙头把手举起来，即使你不需要热水或甚至不需要热水，你也可能无意中导致热水器着火并释放出这些甲烷气体。研究人员测量了6个单把手厨房水龙头触发热水器所需的角度，发现当把手处于正中央时，这6个水龙头都能触发即热式热水器。
如果你不需要热水，确保你的水槽把手完全向右移动，这样它就不会无意中需要热水了。
所有类型的热水器都存在这个问题，最终需要通过水龙头的能源效率标准来解决。与此同时，你可以通过向右移动手柄来大大减少这些影响，当时间到来时，可以升级到清洁能源和超高效的热水器。
方法指出:
比较最低效率装置分别为0.81和0.63均匀能量因子，这是最常见的销售型号。
的温室气体净影响14%与该研究的18%有所不同，因为NRDC使用了更常见的最低效率模型，而不是斯坦福研究中样本的平均效率。
Pierre Delforge是自然资源保护委员会的高级科学家，负责建设脱碳、气候和清洁能源项目。本文最初发表于NRDC专家博客并经允许在此转载。
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22日评论
>即热式热水器开关时的甲烷排放
不要让“小的调整”分散了真正重要的问题。
是时候停止建造使用无气即热热水器的新房了
是时候从家里完全消除天然气(以及丙烷和石油)了。纯电动汽车。
有趣的文章。我从来都不是即热式热水器的大粉丝，除非在某些特定的应用中。这个新信息给了我更多弹药。电动汽车似乎是更好的选择。
所有电器的问题是电炉/电炉的可靠性和可维修性。在一个光谱上，气源是最便宜的获取和维修，而在另一个光谱上，感应光谱非常昂贵。最便宜的感应炉灶的价格通常是最便宜的燃气灶的3倍。
电阻范围在中间。简直是两个世界中最糟糕的。
带有缓冲罐和太阳能光伏板的热泵似乎是最可行的方法。还会有天然气发电机以备紧急情况。天然气在平衡的能源组合中占有一席之地，需要谨慎使用。
“热泵+储水”是否会超越生活热水，应用于空间供暖，这将是非常有趣的。否则，将需要更昂贵的电网升级。在一月份凉爽的气候下，晚上7点的负荷将大大超过目前的夏季峰值。
乔恩，你能详细解释一下吗?
空调的效率比同等的热泵低得多，因为压缩机产生的废热被泵进房子里，而不是废物，所以我希望这能有所帮助。供暖负荷峰值将出现在最冷的午夜，而不是晚上7点，除非你担心供暖需求和正常峰值的叠加?
>空调比同等的热泵效率低得多
在凉爽的气候中，假设AC(夏季冷却)的最大delta-T为25华氏度(从内到外)，热泵加热的最大delta-T为70华氏度。后者将使用更多的峰值功率。除非时间改变，否则这意味着电网升级。
>供暖需求与正常峰值的叠加
是的，谈到整个电网的峰值使用。我可不想在半夜里这样。
啊,谢谢!
在住宅公用事业采用智能电表和分时计费之前，现场存储，无论是以热或电(或其他形式)的形式，都不会真正起飞。如果晚上7点的电费是早上7点的2倍，人们就会投资于技术来降低成本。在那之前，不太可能。
我同意。不幸的是，政客们害怕激怒公用事业公司和化石燃料供应商。所以我们没有得到足够的动态定价，煤电厂关闭，公用事业规模的太阳能，风能，全国范围的智能电网，反映其真实成本的化石燃料价格，等等。解决这些问题，正确的细节(如热水器煤气泄漏少)将随之而来。
按时间计费作为一种解决方案并非没有缺点。
它假设从/到的最佳时间保持相对不变——或者人们会接受/适应构成“高峰”时间的时间表的变化。
在寒冷的气候条件下，暖通空调的成本已经转移到晚上，因为晚上会变得更冷。
电动汽车的广泛使用也可以将负载转移到夜间。
由于新冠疫情，越来越多的人在家工作，固定时间也减少了，这也在时间和地点上改变了负荷，这在一年前也是很难预测的。
对于住在老房子里的低收入居民来说，这尤其困难，因为这些老旧/低效的暖通空调设备和电器占了他们使用量的更高比例。对于他们来说，除了关闭暖通空调系统并尝试不使用暖通空调系统外，他们可以做的事情很少。
对于他们来说，租房也是很常见的——这意味着即使他们有钱投资，也无法进行效率更新。从房东的角度来看，只要该地区的大部分房屋都差不多，只要他们不是支付水电费的人，他们就几乎没有动力升级。
一种计费模型，其中零售费率是公用事业公司购买电力的批发费率加上加价。不是一个固定的时间基准。公用事业公司将被要求有一个机器友好的网站，每小时预测第二天或下周的电价。该算法可能会使用一天中的时间、天气预报、星期几、假日等来预测费率。大多数家电都已经安装了微处理器，因此新的家电可以升级以获取速率信息，并选择最佳时间运行，而无需额外成本。
当你设置洗碗机时，你会默认在下午5点之前完成，这样你下班回家时就能洗干净了。机器决定最佳的开始时间，无论是立即，凌晨1点，上午11点还是其他时间。对你来说最重要的是在你回家准备晚餐前把它做完。房子里的大多数大能源消费者都可以调整运行时间，将部分或全部的电力消耗转移到一天中较低的时间。我不禁相信，这将比我们目前使用所有可再生能源和为数不多的核电站为电网供电所需的大量能源储存便宜得多。
Kurt—您所描述的核心在行业中被称为需求响应，这是公用事业公司在升级基础设施时纳入“智能电网”的众多元素之一:
https://www.epri.com/research/programs/063638
请注意，让设备自己计算何时转移负载就变成了博弈论中的囚徒困境的变体——如果预测说下午2点将是最便宜的速率，在设备之间没有协调的情况下，它们利用这一信息最自然的事情就是将负载转移到下午2点。
最坏的情况是，你有500万个交流电机在同一时间启动运行，高启动电流导致停电。
一般的解决方案是在设备之间引入一些双向通信，以及一些协调告诉它们该做什么的东西(例如:实用程序告诉谷歌它想要从下午2-3点转移一个5兆瓦的目标，然后谷歌随机选择每个邮政编码中50%的Nest用户发送信号，在1:45-2到3之间的随机时间将他们的设定值降低2度)。
一些公用事业公司正在与电动汽车公司和恒温器制造商进行试点，以测试这一总体理念，但在大多数地方，支持进行这类预测和决策的基础设施，一直到电路层面，仍在建设中。
从更人性化的角度来看，即使是基本的问题，如“有百分之多少的客户会选择加入需求响应程序?”，“客户会多久选择无视信号来改变使用?”，以及“客户更信任公用事业公司还是科技公司来控制他们的设备?”仍在研究中。
请注意，你仍然存在我上面提到的问题——能够负担得起配备更先进电子设备的新电器的客户与那些要么负担不起升级电器，要么只能负担得起配备旧电器的公寓/住宅的客户之间的差距。如果有人因为买不到更高效的洗碗机而受到惩罚，这是一个好的经济政策吗?
我们需要看到消费层面的真实成本和节省，以保证投资。在安大略，我们确实为出口电力付费，峰值电价偶尔会超过1千瓦，但消费者看不到这一点。通过允许节省(和费用)在系统中涓涓细流，这将真正有助于证明存储的合理性。
我个人认为每家每户都能得到100-200美元的服务很疯狂。我希望我能得到15-20次的服务，并使用当地的电池缓冲器。为了保证我的峰值不超过20安培，我应该得到一个非常好的价格。所有基础设施的设计都是为了将峰值负荷带回发电源，这意味着更多的电线、更大的导体、更大的变压器、开关设备等。
我有一个完整的家用电表，很少超过2000w，所以我很乐意接受一个3000w的电池缓冲服务，比如0.05kw的固定费率。在内部，我的基础设施可能会激增到7000w。
离网生活的又一个打击……
我有一个新的“节能”即热式冷凝丙烷热水器。从环境的角度来看，它们更好吗?它们释放的甲烷少还是多?
它们不会释放甲烷。它们释放出的丙烷量大致相同。这篇文章讨论的是在每个循环的开始和结束时未燃烧的气体。
丙烷的全球变暖潜能值只有二氧化碳的3倍。我不会担心的。只要保持设备的必要维护。
因为二氧化碳是衡量温室气体的标准单位，人们似乎认为对等(或接近对等)没什么可担心的。丙烷的全球变暖潜能值是二氧化碳的3.3倍，而甲烷(又名天然气)的全球变暖潜能值大约是二氧化碳的25倍。在所有情况下，全球变暖潜能值都不是最好的测量方法，因为它是基于100年的尺度。我们只有十年，也许最多二十年的时间来控制碳排放，而不是一百年。在较短的时间尺度上，温室气体的影响被放大。我希望有一个10年和20年的全球变暖潜能值标准化，但我不知道任何。
脱离电网的生活方式可能是一种影响较小的生活方式，但如果你试图保持传统的美国生活方式，那么生活在一个拥有共享基础设施的社区中，你会受到较小的破坏。
“在所有情况下，全球变暖潜能值都不是最好的测量方法，因为它是基于100年的尺度。”
时间刻度的用处取决于一个人想要传达什么。我同意，在传达气候变化问题的严重性或解决问题的时间有限方面，100年的时间尺度并不是最好的衡量标准。
如果目标是比较各种燃料，GWP100是一个很好理解和长期存在的测量方法。使用GWP20量表会增加指标的复杂性并降低透明度，并且需要在方法论上达成共识，如本文所述:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6711200/
我并不是在吹毛求疵，只是想指出GWP100指标虽然不完善，但还是有用的。
布莱恩，谢谢你，你的回答比我的更清楚更全面。我同意GWP100是长期存在的，在某些方面是有用的，而GWP20(或10)则是另一回事。但面对气候变化，用100年的尺度来衡量我们的排放对气候的影响是没有意义的。我们本质上是在衡量错误的东西，并使用答案来做出重大决定。
有趣的是，从炼油厂到发电厂，再到我的房子，再到用热泵加热:当考虑所有因素(传输损耗，发电厂效率)时，大约1.7倍的HP效率，而不是接近3 COP。
相反，我的锅炉在将NG转化为btu时大约有85%。所以从技术上讲，HP更有效，从大气中“偷”了我所需的一半btu。但是:电费是20美分/千瓦时，NG是1.05美元/热。数学上说，美元/英制单位相差5倍，这不是一个经济上明智的模型。
我真的希望惠普和电力系统是可行的，但缺乏可再生能源，以及能源成本差异，我们距离AK转换还有几十年的时间。
我知道这是吹毛求疵，但这种说法并不是真的:“热泵模型还有另一个关键的好处:它们有助于清洁空气，消除气体燃烧造成的空气污染，损害公众健康。”
惠普热水器并没有清洁空气——它们只是没有让空气变得更脏。这就像我四岁的儿子说，他凌乱的房间被打扫干净了，因为他今天没有把它弄得更糟。：）
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