能源书呆子的更多思考
《绿色建筑顾问》的老读者会记得在阿拉斯加费尔班克斯读到的被动式住宅，叫做“日出之家”。由承包商托尔斯滕·奇卢普(Thorsten Chlupp)设计和建造的这座超级隔热房屋引起了记者和节能专家的广泛兴趣。这所房子有一个精心设计的水力循环加热系统，包括12个太阳能集热器，连接到一个5000加仑的绝缘水箱。备用供暖系统包括一个木材砌体加热器和不锈钢热交换管，将热量从木材火灾转移到大水箱。
2011年，GBA发布了一份关于Sunrise房子的新闻报道．同年，Chlupp发表了一些评论这是对一个关于他的房子的问答帖的回应。
几年后，在2015年，GBA出版了一份关于Chlupp演讲的报告在佛蒙特州的一个能源效率会议上
一次偶然的会面
2019年夏天，我和妻子去费尔班克斯拜访朋友，一天晚上我们陪着主人，他把一些建筑设备送到费尔班克斯郊区的一个工地。从车窗外望去，我意识到我们正在驶过Thorsten Chlupp独特的房子，我从GBA上刊登的照片中认出了它。“我们停下来看看托尔斯滕在家不在。”我说。
当我敲门时，一个陌生人来到门口。“托尔斯顿在家吗?”我问。不，陌生人回答。然后他自我介绍道:“我是安德鲁·麦克唐纳。我从托尔斯滕手里买的房子。”
寒暄几句之后，安德鲁大方地同意就他家的装修情况接受采访。我告诉他我回到佛蒙特州的办公室后会给他打电话。
由于忙于其他文章，我有好几个月没有给安德鲁打电话。然而，最近我们在电话里就……进行了长时间的交谈。
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7评论
精彩的后续报道。非常感谢这篇文章。
感谢Chlupp和下面的房主分享他们在极端气候下的极端家园的经历。
考虑到巨大的绝缘材料(R80墙- R120屋顶-12吨纤维素!)，对于一个2300平方英尺的房子来说，使用3根木材(7000 - 7500万BTU)似乎相当高，即使费尔班克斯有14000个供暖日。然后我突然想到，有一个木制砌体加热器可能会导致高乙酰胆酸，带来大量冷空气。它似乎也会使室内空气在最冷的日子里非常干燥。
在深冬日照不足5小时的情况下，无论u值和朝南的方向如何，大窗户(和无效的百叶窗)也一定会导致一些严重的净损失。尽管我能理解他们对居民幸福的贡献。
我对最初的建造者试图用一个5000加仑的水箱来建造季节性的储热箱感到有点惊讶。我曾经研究过东北地区的长期热存储，那里的气候还不到一半冷(6000 HDD)。在评估该计划时，我发现一加仑水只能存储约500 BTU用于实际的水力加热。考虑到堪萨斯州北部任何一个典型的节能家庭在1月份仅空间供暖就需要500万到1000万BTU，而且没有多少太阳能补充，我很快就克服了这个想法。但我仍然很感激一个有很大决心的人愿意尝试，并向我们诚实地报告它的结果!
为了澄清“太阳能热系统”…这篇文章指的是在循环流体中储存太阳能热量的收集器，循环流体被泵到一个容器中，存储由太阳能加热的流体。在过去，我们称之为“主动太阳能”，因为它需要泵和能量来运行。它还涉及循环液体，这可能是有问题的。泄漏，维护管道，或者在这种情况下定制储罐衬垫。一般来说，所有这些设备都只有一个目的:收集和储存太阳能。
被动式太阳能指的是这样一种系统，在这种系统中，玻璃可以让太阳能进入家庭，照射家庭内部的表面，从而将光能转化为热能。这种热能是在家庭的热包膜内。一些高热质量的材料(混凝土、石头、砖或更有问题的水)在室内空间温度超过热质量时可以吸收热能。因此，当室内温度过高时(例如，阳光明媚的下午)，热质量就会吸收热量，当室内温度低于热质量时(例如，在阳光可以加热之前的夜间或清晨)，热质量就会辐射回来。如果设计得好(需要定量建模)，提供被动式太阳能系统的元件可能成本非常低，因为一个家庭有窗户来收集太阳能，并且可以有抛光的混凝土板地板，或瓷砖/石头/砖地板或主楼层的墙壁等来存储热能并减少室内温度波动。因此，提供被动式太阳能供暖的成本可以忽略不计或很低。但对于有源太阳能集热器系统来说，情况并非如此，尤其是考虑到有源、基于流体的系统的所有维护问题之后。
有关在阳光明媚的寒冷冬季气候中设计良好的被动式太阳能住宅的示例，请参见:
//www.elsporta.com/green-homes/a-passive-solar-home-from-the-1980s
当然，阿拉斯加是一个极端的例子，那里冬天的温度非常寒冷，而且在冬季需要供暖的时候，很少有太阳能照射到建筑物上。我猜这就是为什么Chlupp想要做一件不可能的事:试图利用阿拉斯加仅有的微薄的太阳能来为费尔班克斯极冷的冬季温度的房子供暖。肯定不是一个适合全年太阳能空间供暖或热水供暖的好气候。他的系统在秋季和春季确实有效，但不符合成本效益(主动太阳能成本)，也无法储存足够的热量来应对极端冬季。有关太阳能用于空间供暖和美国气候的更详细信息，请参阅:
//www.elsporta.com/article/a-quantitative-look-at-solar-heat-gain
非常彻底的审查。为新主人感到有点遗憾——我敢打赌，为了照顾所有的鲁布·戈德堡系统，他一定有过很多次买家的懊悔。现在是租来的吗?呵。我会咬紧牙关，把它全部拆下来，安装一个低成本的传统系统，而不害怕来自租客的电话。
可以做一些改进，使太阳能热对供暖贡献更大，更可靠。
1.5、00加仑的存储空间实在是太多了!过去的规则是每1平方英尺的收集器有2加仑的存储空间;但在这种情况下，它是5000加仑到480平方英尺或>10:1 (UGH))。我发现的问题是，一个存储容量如此之大的系统基本上对冬天几个小时的阳光输入没有反应。也就是说，在冬季日照4小时的情况下，储罐温度可能会从84F上升到89F。那不是可用的热量。我已经拆除了许多家庭的大型储存罐，并将存储容量大幅减少到1:1或更少。我曾经在8辆4x10越野车上使用100加仑的汽油(100加仑到320平方英尺)取得了巨大的成功。这样我们就可以获得可用的热量，当它产生时可以转移!!
2.过热。在乙二醇系统上使用STEAMBACK被动过热保护(Drainback也用于“开环”系统)。这样可以避免过热。时期。我有几十个系统在蒸汽回程上完美地工作，包括我自己家里的那个。对现有系统进行相对简单的改造。
3.传感器。是的，他们偶尔会失败。每个零件20美元。现在，我在新系统的每个屋顶阵列上安装了一个备用传感器，所以无需上屋顶，几分钟内就可以完成修复。一个传感器通常可以使用5到20年以上。
我很乐意回答问题:Todd在(电子邮件保护)．
供参考，我经常提倡太阳能电或热泵而不是太阳能热，但太阳能热(正确安装)有它的位置，如果它设计不好，可以进行修改。
马丁，我不知道这个后续存在，我很高兴你在这里发表它，因为我已经审查了Thorsen的所有视频等他的构建，它看起来都很有希望。他所做的关于垂直罐混合的热分层工作非常有趣。
在建造了太阳能池加热系统(带有自动化和数据监控)后，我实际上思考了日出之家的情况，我每天都在观察一夜之间水温下降了多少，然后每天有多少能量被用于回收和加热屋顶上的100K BTU太阳能系统. ...在炎热的夏天。我还每天绘制了系统的BTU性能，并注意到系统“最大”性能的相对较短的每日周期，以及在夏季随着太阳方位角的变化。是的，我在较冷的气候中使用无玻璃集热器(320平方英尺)，但这就是您在此应用中所需的原始BTU输出(以及非常低的温度delta和高流量)。
我突然想到，为了用储存在水中的btu为家庭供暖，你需要一个更大的水库来覆盖阿拉斯加冬天的“黑暗”日子。此外，由于新主人提到的种种原因，把它放在房子里将是一个巨大的挑战。所有这些都使用了水，这被认为是储存热量的一种非常有效的方式……与地面存储相比，更容易完成。
我也有机会设计和建造一个完整的商业改造，在49度线上创建一个非常高效的建筑(9000平方英尺)。该项目的机械预算超过25万美元，包括对现有4800平方英尺的平板进行绝缘，并在顶部安装辐射。
关于信封、辐射热度和简洁，我想引用Martin Holiday和Joe Lstiburek最近的评论/博客(前10名)。我们使用了一个带皮毛的空气空间组件(在2x6的墙壁内部添加了2英寸EPS)，发现这个墙壁系统非常惊人，因为所有的电气管道穿透都在“温暖”的信封中。这栋建筑通过了所有的消防法规商业要求，但也很容易让未经训练的贸易人员在不破坏信封的情况下进行电气、暖通空调和管道工作。这座座无虚席的商业建筑的取暖费用比我们的小房子要低，2月份的月平均气温为零下20摄氏度。
所有花在供暖系统辐射部分的钱都是有问题的。我们需要5个空气处理机、空调和两个商用hrv(在辐射源顶部)来冷却和供应新鲜空气。我还拥有9个生态蜜蜂统计数据和大约20个远程传感器，并很快意识到辐射系统，尽管对主楼层的工作人员非常好，但并不是有效解决寒冷气候温度问题的关键。空气处理器已经足够多了，必须每天运行以输送新鲜空气。隔热板，是的。增加辐射…不。
该建筑使用自动化和现有的Ecobee传感器网络来管理建筑物的夜间预冷，以及空置空间的温度调节，尽管自动化天窗等都连接到自动化中心，但这是非常值得努力的。这需要管理人员确保远程传感器中的电池每18个月更换一次，固件更新等，因此维护起来并非易事。
回到这篇博客。我1000%赞同把钱花在信封和窗户上的评论。使用一个高效的信封意味着你可以节省很多其他正在进行的开支。KISS, KISS和KISS一直都是有效的，这需要更多的设计思想，而不是到处添加传感器和添加自动化(遗憾的是，我喜欢这样做)。
再次感谢你花时间写这篇跟进文章。Thorsen的努力是惊人的，后续工作完成了学习曲线，所以我们可以从他的工作中学习。
丹尼斯,
谢谢分享你的经验和观点。
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