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能源解决方案

自1973年以来,低能耗住宅的先驱

布鲁斯·布朗内尔(Bruce Brownell)几十年来一直在阿迪朗达克建造泡沫隔热房屋

图1 / 2
布鲁斯·布劳内尔相信绝缘的最好方法是使用外部刚性泡沫,遵循PERSIST系统。
布鲁斯·布劳内尔相信绝缘的最好方法是使用外部刚性泡沫,遵循PERSIST系统。 1986年,纽约诺斯维尔的阿迪朗达克替代能源公司建造的住宅。
图片来源:阿迪朗达克替代能源公司

阿迪朗达克替代能源公司的布鲁斯·布朗内尔在美国东北部建造低能耗、主要采用被动太阳能加热、有弹性的房屋已有四十年之久,而且他的发展依然强劲。自1973年以来,布鲁斯在15个州建造了375多座住宅,其中三分之一的气候非常寒冷(超过8500华氏度)。大多数国家每年只需要几百美元的暖气。

他告诉我,他做了足够的监测,知道即使在非常寒冷的气候下,如果关闭电源和辅助供暖,他的房子也永远不会低于47华氏度。这些房子永远不会结冰的事实使它们成为度假屋;它们可以被关起来,没有暖气,整个冬天都不用担心。

我很惊讶布鲁斯没有更出名。虽然我们中的一些人把他奉为我们的低能耗先驱之一,但今天的大多数低能耗设计师和建筑商从未听说过他。我想过为什么会这样,我觉得一定是布鲁斯惹毛了一些人。

总是一个叛离

我从20世纪80年代初就认识布鲁斯了,在各种太阳能会议上见过他。我还记得当时我和他就他的一些想法发生过争执。我记得,例如,他认为填塞是一个坏主意,他一直回避热回收呼吸机。

我想,布鲁斯的强烈观点让很多人反感,包括我们都读的那些期刊的编辑们。所以他的房子并没有受到太多关注。但他坚持了下来,他的记录当然令人印象深刻。

布鲁斯的建筑和1975年差不多,不过几年来做了一些改进。他的房子似乎一直运转得很好。他对数百个这样的家庭进行了非正式的监测,纽约州能源研究与发展局(NYSERDA)对其中一些家庭进行了更深入的监测。

偶尔,天气变化也会考验他的房子。布鲁斯最近告诉我,1988年的一场暴风雪导致电力中断了三周,他的一些房子就成了避难所,房主的朋友或家人都搬了进来。1998年1月的冰风暴也发生了同样的事情,导致阿迪朗达克部分地区停电长达6周。

是什么让布鲁斯的房子性能这么好?

他的房子都用4英寸的聚异氰脲酸酯绝缘材料包裹着——用两层重叠的接缝,所有接缝都用胶带粘住。所有的六面(墙壁,屋顶,地板)都与这个系统绝缘。布鲁斯声称这达到了R-36;我怀疑它不会超过R-30,可能比R-30更少一点。但因为它是一个连续的绝缘层,不会被墙钉或椽热破坏,因为它是相当气密的,性能似乎非常好。

很大一部分性能来自于被动式太阳能的设计特点(通过风扇增强)。阿迪朗达克替代能源住宅有一面长墙,大部分窗户区域朝南。一个小风扇将空气从房子的顶部通过通风井吸入埋在70-100吨沙床下的管道网络,提供热质量。

热质量的热量向上辐射到室内。备用热量可由柴炉、家用热水器、锅炉、地源热泵或空气源热泵提供。

这种室内空气是用中等效率(MERV-8)过滤器过滤的,它能去除大部分灰尘和其他微粒。布鲁斯不认为需要热回收呼吸机,虽然我不同意,但从他报告的坊间证据来看,他的方法似乎在保持居住者的健康。

把所有的木头都放在隔热层内部可以让它变干,听起来在这四十年里几乎没有发生过潮湿的问题。他告诉我,冰坝从未出现过。

前方是什么?

虽然我们大多数人,包括建筑科学界,似乎都在相当定期地改变他们推荐的建筑实践,但布鲁斯的阿迪朗达克替代能源公司(Adirondack alternative Energy)坚持用一种他已经测试了几十年的系统。布鲁斯越来越老了,我不知道他退休后他公司的其他人是否会继续他对低能耗房屋的设想。

但他完成的项目展示了一个看似运行良好的简单系统的越来越多的案例研究集合。

虽然我并不总是同意布鲁斯的观点,但我欣赏他的坚韧。他的确是个有远见的人。

Alex是BuildingGreen公司.执行主编环境建设新闻.2012年,他创立了弹性设计研究所.为了跟上Alex的最新文章和想法,你可以注册他的推特账号

21日的评论

  1. jinmtvt||# 1

    亚历克斯,他有没有跟你提过
    Alex,他有没有跟你提过他是遵循PERSIST方法还是自己想出来的??
    1973 . .哇

    你知道他在隔热层下面用什么做空气/蒸汽屏障吗??

    R-36 ? ?他一定有我们无法接触到的神奇的多元镜像源……如果使用PERSIST
    布局和没有在石膏层密封,其余的结构几乎没有增加绝缘价值,+温度对iso绝缘的影响…作为屋顶似乎有点低,
    但是空气密封性必须非常好,我们都知道这起着非常大的作用。

    每年在8500HDD上花几百美元是一个非常了不起的壮举,
    这在美国东北部/加拿大地区不是很多房子都能做到的…

    哪里有建房的照片集吗?

    当你说他在家里使用MERV 8过滤器时,你的意思是他除了漏气之外没有其他东西来补充空气吗?

  2. mfredericks||#2

    其他的例子
    谢谢Alex,这个人听起来很有趣。我一直认为PERSIST方法似乎在任何气候条件下都是一种很好的建筑方法,我一直想知道为什么很少有建筑商在新建筑中选择这种方法。有没有人知道开发商/建筑商在阿拉斯加以外的新住宅建设中经常使用PERSIST ?

    我也好奇与金关于他的空气/蒸汽控制层(s)和似乎缺乏弥补空气供应,什么必须是非常紧密的家。

  3. itserich||# 3

    硬质泡沫塑料
    这是布鲁斯·布朗内尔家的资料。

    http://www.solarhouseproject.com/solarhousepassiv.html

    还有布鲁斯·布朗内尔的网站。

    http://www.aaepassivesolar.com/faq.html

    作为一个升级我的家的新手,我很高兴看到一些赞赏刚性泡沫。

  4. jinmtvt||# 4

    亚历克斯:我看到了“聚氨酯”。
    Alex:我在两个链接上都看到了“聚氨酯”,但是你在博客里提到了polyiso。??
    也许他两者都用过……无论如何,只是指出!

  5. jinmtvt||# 5

    """""""""""""""""
    一个关键

    """""""""""""""""
    我们的能源效率的一个关键组成部分是我们的密封信封,它比典型的新住宅紧密很多倍,将在50帕斯卡的0.2空气变化下进行吹风机门测试。我们没有室内燃烧——不允许使用煤气用具,密封的木火炉在室外通风,风扇通过高容量的MERV 8过滤器每小时3次将所有室内空气移动。最重要的是,我们完全密封防潮,不潮湿,不需要任何加湿器或除湿器。
    """"""""""""""""""

    美国对0.2ACH房屋空气交换的规范要求是什么?
    我没有看到其他交换系统与外部…

  6. 用户- 1119494||# 6

    R36还是R36-equivalent ?
    当考虑桥接损失时,我计算了我们的CA标准R13 2x4螺柱墙约为R8。因为polyiso大约R6/英寸,4英寸=R24,(13/8)*24=(大约)R36.....它比我们破败的CA墙要紧得多。

    所以,好的,我会买R36等效,即使它不是技术上的R36绝缘。

  7. watercop||# 7

    我怀疑是每年的能量
    我怀疑,给一个墙壁使用R30和R36的家庭供暖,每年的能源成本差异是相当小的。阻止漏气要重要得多,听起来布鲁斯的方法正好做到了这一点。

  8. itserich||# 8

    polyisocyanurate
    链接中提到的Thermax(在Menards有售)和Tuff R(在家得宝有售,但似乎已被Thermasheath取代)都是多异氰尿酸酯。

    在我工作的房子里,我使用膨胀聚苯乙烯,因为它更便宜。切割和安装部件是繁琐的,但我认为这是一个一次性的工作,几乎没有潜在的性能问题,只要泡沫紧密贴合。

    令人困惑的是,为什么布朗内尔的页面显示r36,有人应该询问。

  9. wjrobinson||# 9

    布鲁斯是个好人。我有
    布鲁斯是个好人。我参与了他的设计。亚历克斯,布鲁斯不再用沙子了。他现在的计划是让通风管道穿过12英寸厚的混凝土。这些住宅从最低层到内部顶部的混凝土温度非常均匀。

    我在GGA发布鲁斯的消息好几年了。搜索网站了解更多信息。

    至于泡沫,有些泡沫比其他泡沫更适合。泡沫需要尽可能完美地贴合在接缝处。我认为Thermax是一种使用的泡沫。必须检查。

    我相信R级是布鲁斯让公众知道他的4英寸连续比标准柱墙的R级更高的方式。

    纽约科学院的研究对如何建造一个更好的布鲁斯之家有很好的想法。

    布鲁斯还在设计房子。其他建筑商建造它们。我知道三个。

  10. 用户- 1115477||# 10

    布鲁斯的R36墙
    我前阵子在网上看过布鲁斯的一栋房子。我记不太清了,但R36不是一个名义值吗?除了外部刚性泡沫层之外,它还包括墙腔内的一些绝缘材料。例如,我认为我的房子的墙名义上是R41,有点保守,如下:
    —2层2英寸多棱胶布:R24
    1层EPS: R4(在改造前和原房子一起来的,然后留在那里了)
    ——墙腔原装玻璃纤维:R13

    抱歉,达斯汀好像已经说过了。此外,正如curt所说,渗透对于取暖/制冷能源的节约是巨大的。

  11. 专家成员
    Dana多赛特||# 11

    答案桑尼
    框架部分的中心腔R被框架部分的面积的分数所抵消。在“典型的”16“中心2x4结构,这是惊人的25%。

    在达斯汀的CA中,防火阻挡和地震带结构元素通常在30%的范围内。

    假设有一些壁板,半英寸胶合板护套和半英寸石膏内部加起来约为R1,一个2x4的墙,25%的框架分数和R13的腔填充平均约为R9。30%的帧率大概是R8。低于20%的框架比例的气球框架房屋,没有防火封堵,通常在R10和R13的空腔填充,24英寸的o.c.房屋可以使用先进的框架方法,以减少热桥。

    在Bruce Brownell的Adirodack地区,最好将多iso降至约5.7 r/英寸的堆叠,假设在2x4的墙壁上填充R13的腔。当泡沫层的中心在75华氏度时,iso的~R6/英寸公称是有效的。一月份的平均温度在纽约的普拉茨堡大约是20华氏度,在海拔更高的地方更低。在内部R9的平均值和外部R的3/4左右的情况下,泡沫中点的温度将约为45华氏度,这是polyiso的性能明显较低的点。(在25华氏度的中泡温度下,它的运行速度约为5.5 r/英寸。)因此,在降额R5.7/英寸时,4”iso约为R23,在柱壁/护套/石膏上添加R9,您将看到布鲁斯的名义冬季全墙性能约为R32。如果是2x6的框架,他可能会达到他的名义R36性能作为一个季节平均,如果不是他的1月平均,由于泡沫在稍温暖的温度下的更高性能。

    在你的情况下,你把EPS留在了多角异色体的暖冬侧,所以它实际上仍然是R4.2,可能是R4.3。如果你的仲冬温度和布鲁斯的差不多,你的名义全墙性能大约是R36。如果你在一个更温暖/温和的气候,它可能是R37的以北,但不是R41(但这只是预期性能的10%的差异)。

  12. 用户- 1115477||# 12

    嘻嘻,R应该是R因为这有点荒谬
    丹娜,

    在你的最后一段,我认为你误用了“名义上的”这个词。我的标称墙值就是我说的,R41,因为,历史上和对话中,人们只是把这些层的标称R值加起来,这就是标称墙值。不是为了科学。

    你试图确定的是实际价值,而不是名义价值。如此严格的R值审查实际上非常有趣。我们上世纪90年代的祖先会对这种详细的分析嗤之以鼻。

    不管怎样,我想知道你是否能帮我计算一下我的实际墙壁R值,考虑到大约2000个7.5英寸长的头锁螺钉用来把我的多利索树脂层固定到螺柱上?我开始这样做,但我无法确定有多少实际上打破了侧钉轻微。

  13. itserich||# 13

    内部绝缘
    这个建筑过程的描述没有提到任何内部绝缘材料。

    http://www.solarhouseproject.com/solarhousepassiv.html

    作为一个新手,我可能是错的,但与增加外部绝缘相比,室内绝缘所需的时间和金钱似乎要多得多,但效率要低得多。

  14. 亚历克斯·威尔逊||# 14

    AAE墙系统
    我相信布鲁斯·布朗内尔只依靠外部泡沫绝缘而没有空洞填充绝缘来恭维它。如果是这样的话(我会试着证实这一点)R-36的数字明显被夸大了。

  15. wjrobinson||# 15

    亚历克斯,R值就是它
    亚历克斯,R值是这样的因为R值是关于布鲁斯的生活计划和代码是关于不连续的非常糟糕的构建。我不喜欢你的语气,亚历克斯。布鲁斯是个不错的人。我知道你为什么和他争吵了。

    不,他的房子的墙壁上没有绝缘材料。不。如果你去他的建筑工地你就会知道而不是在这里假设这是非常可怜的新闻,不是吗?

    离佛蒙特州不远,你可以走过布鲁斯家。我也许能安排这样的亚历克斯。

  16. 亚历克斯·威尔逊||# 16

    来吧,AJ
    我非常尊重布鲁斯,所以我才写了那篇关于他的文章。我很钦佩他的工作,一直都是。我尊重地在一些问题上持不同意见,我认为他声称的r值被夸大了。但与此同时,我认为大多数设计师和建筑商引用的r值甚至更夸张。

    在我看来,对于不准确的r值声明的解决方案,不是夸大那些不受框架热桥影响的r值,而是低估那些受热桥影响的r值。我早就读了你们的观点,我很惊讶听到你们有不同的观点。

    我们不应该把用玻璃纤维隔热的2x6墙的r值列为R-19;根据我的数据,我们应该报告为更像R-15(假设16“中心框架)。布鲁斯的墙用的是真正的4英寸的多元异黄酮绝缘材料,非常棒。但也不是R-36。它可能比名义R-36中空隔热框架墙(在考虑热桥接之前)性能更好,但这并不意味着我们应该称它为R-36墙。

  17. 专家成员
    Dana多赛特||# 17

    来吧,亚历克斯——让我们面对现实吧!
    “我们不应该把用玻璃纤维隔热的2x6墙的r值列为R-19;根据我的数据,我们应该报告为更像R-15(假设16“中心框架”)。

    现在是谁在夸大其词!!?让我们看看你的数据!

    (不,真的,这个我想看!我喜欢魔术表演!: -))

    根据certeed & Owens-Corning的压缩图,在16”o.c处击中20%的帧率需要一些谨慎的设计(有时甚至违反了阻火的代码),在5.5”深腔内的R19弹只能在R18时发挥作用,例如:

    http://www.owenscorning.com/literature/pdfs/10017857%20Building%20Insul%20Compressed%20R-Value%20Chart%20Tech%20Bulletin.pdf

    假设你能把它降低到20%(这通常是一个拉伸),并允许R1左右的护套+壁板+石膏,你能达到的最好的是R13.1左右,除非你使用一些特别的低u框架木材。

    使用更真实的25%帧率,降至R12.2

    也许如果你没有任何窗户和门,没有防火阻挡和单独的顶部板到柱墙,你可能会接近R15,但它需要12%的帧分数达到这一水平(不太可能,考虑到仅螺栓加起来超过9%的帧分数),但它读起来像约23%的r值夸大了一个偶然的观察者。: -)

    好吧,称iso为R24 @ 75F中心温度R36是一个更大的夸张,但让我们保持真实,嗯?

    据我估计,我们应该呼叫2x6 16”o.c.,带廉价地下室r19墙板R12,非ove框架2x6 24”o.c.墙板R13。

    在24”o.c OVE/高级框架下,用腔填充实际提供R19性能,您可能以14%的帧率达到R15(至少在理论上),这仍然是一个相当难达到的帧率(与大多数房屋实际建造的帧率相差甚远)。

    但如果你有一些数据(而不是一个使用R1/英寸作为框架的二维模型)来显示,让我们有它,嗯?!我会把我的餐巾数学模型和任何人的口红镜子模型进行比较,但真实组合的实际数据胜过所有理论。

  18. 亚历克斯·威尔逊||# 18

    整墙热阻
    丹娜,
    我应该更小心的。我在寻找一个快速的数字来证明木质框架显著降低了绝缘材料的r值,于是我查阅了我们写的一篇关于这个主题的老文章——我认为它的数字相当准确。在1994年7月的《环境建筑新闻》上关于木材和钢框架热桥问题的文章中,我们使用了平行路径方法来计算框架墙的退化r值。根据那篇古老的文章,用2x6木制框架16”的中心,名义上的R-19 FG命中率下降到15.1,而用2x6木制框架24”的o.c.下降到16.1。(同一篇文章称,如果采用钢框架,这两个数值分别下降了7.1和8.6。)

    当我阅读那篇旧文章时,我认为这些数据似乎很高,我应该花时间去寻找更多的最新数据。我相信你的号码是最新的。

    然而,我想要表达的观点,正是你想表达的观点——框架显著地降低了绝缘的性能。所以我们意见一致。

  19. 专家成员
    Dana多赛特||# 19

    我认为我们确实(不止在这一点上)同意……
    ...但你的尾巴扭在上面很有趣,对吧?: -)

    随着这种疯狂的凸起,天窗和额外的角落,McMansion的建筑师们喜欢这些天,如果一些代码最小R19平均R10的整个墙面表面,比简单的线R13+ 5的墙壁有很大的差距,我不会感到惊讶。

    建筑科学的人喜欢使用R15或R15.2作为2x6 OVE框架的全墙估算值,其中R19腔填充率为16%(见表3中的组装1a:http://www.buildingscience.com/documents/reports/rr-0903-building-america-special-research-project-high-r-walls,以及图30中的等温线图),这是基于使用THERM的三维建模,但这对我来说似乎也是乐观的,如果只有一点点的话。

    他们还将25%框架分数为R13.7的16”o.c R19电池壁称为r13,而不是R12,这似乎更乐观,但他们可能使用的是实际的R19中心腔值(低密度R22电池可以实现),而不是产品标签上的R19,只有当绒毛绒毛到~6”时才测量这么高,而不是5.5”。

    如果一个真正的装配真的表现得那么好,我会很惊讶,但它可能会在24英寸o.c. OVE版本的测量误差棒内,在腔内使用R22弹棒。

    无论你怎么切割,热桥都会大大降低腔体的绝缘性能,绝缘的r越高,标称与全壁的差异就越大。这就是为什么当我听到有人吹嘘他们的R30墙洞里有5英寸的封闭细胞泡沫时,我会感到畏缩,并想大喊“伙计!这只是热桥接后的R15 !”节省高r泡沫预算为外护套的方式布鲁斯布朗内尔只说得通。但是空腔绝缘仍然很重要——做好工作,但只使用便宜的材料。

  20. David_Gregory_CZ3_CA||# 20

    质量和水分?
    试图更多地了解这些房子是如何工作的;有湿度数据吗?

    从网站(http://www.solarhouseproject.com/solarhousepassiv.html)看起来散热器就在循环风扇后面,所以也许这使露点保持在板嵌入管道的表面温度以下?也许保持相对均匀的温度,用一个主动风扇,并有适度的表面面积(和金属)进行热交换,以避免凝结/霉菌问题(我认为这可能是一个问题,更多的“对流”被动系统)?

    http://www.aaepassivesolar.com/low-energy.html图片让我有点担心,它显示了一个大的开放地下室吸收了温暖的空气,尽管不能把太多的重量放在这样的图表上。

    我认为浴室和厨房的排风口只有排气口,其他换气来自居住者的入口/出口?所以相对较低的水分负荷(不确定4000sf的房子里有多少人)。

    燃烧木头(许多房子可能会这样做?)也会有助于水分,如果不是直接排放的话……尽管这带来了很多问题(包括直接太阳能和嵌入式太阳能的贡献)。

  21. wjrobinson||# 21

    拜访布鲁斯家
    事实上,拜访布鲁斯·布朗内尔的家是看他们是否会让你微笑的关键。

    我参观的这些房子都住了很多年,除了非常舒适,没有分层的气温,它们在建筑上也很漂亮。

    大卫,布鲁斯的网站已经很老了,当然还有平板系统。

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