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十年前，普遍的观点认为，全电力建筑面临着许多挑战:它们使用的是肮脏的煤炭，而不是更清洁的天然气;它们很难在寒冷的气候中达到设定的温度，而且它们大幅增加了水电费。
那么，为什么要大力推动电气化呢?简而言之，电气化是实现2020年制定的激进气候目标的一项重要战略美国的承诺以及在全国主要城市实施的气候行动计划中。现在，电动化越来越多地由清洁可再生能源驱动，这种能源(在大多数情况下)比天然气更便宜，而且迄今为止更安全、更健康。
然而，全电力建筑不能满足寒冷气候需求的神话仍在继续。落基山研究所(RMI)的新寒冷气候对我们的零能耗住宅的经济学:单个家庭的见解这份报告是一系列打破神话的报告中最新的一份，它表明这些假设中有多少已经过时了。我们的分析展示了深度效率与光伏板的结合如何极大地提高电气化的经济性，并使我们的家庭更安全、更舒适。
为什么使充电?
减少80%或更多的温室气体排放需要从根本上消除建筑产生的温室气体，而这只有在全电动建筑与清洁电网相连的情况下才能大规模实现。电气化对于提高我们住房的安全性也至关重要。
7000万美国家庭和企业在现场燃烧天然气、石油或丙烷来加热他们的空间、水和烹饪食物，产生5.6亿吨二氧化碳当量(CO2e)每年的排放量——占美国二氧化碳总量的十分之一2排放。在家中使用天然气也会引发健康和安全问题。例如，根据世界卫生组织的数据，泄漏可能导致一氧化碳中毒，每年在美国导致400人死亡，2万人去急诊室，4000人住院疾病控制和预防中心．
简而言之，建筑每年排放的二氧化碳超过10亿吨2E排放——所有这些都是因为我们在炉子、热水器、干衣机、炉子和壁炉里燃烧一种高度爆炸性的气体。
美国在用清洁能源取代煤炭方面正在取得重大进展，在不到10年的时间里，煤炭总使用量从占发电的50%以上下降到30%以下。虽然图1(下图)显示，在过去十年中，通过减少煤炭和增加风能和太阳能等可再生能源，电网已经变得更加清洁，但在我们的电网实现无碳之前，还有很长的路要走。
RMI的建筑电气化经济学报告清楚地表明，今天对建筑进行电气化将导致美国大部分地区的碳排放减少，在煤炭发电仍占电力结构很大一部分的国家，我们预计这些煤电厂将在可预见的未来被关闭。
(图片来源:美国能源情报署]
在寒冷的气候下电气化可能吗?
正如电网在过去十年中不断改进一样，建筑技术也在不断改进。寒冷气候下的热泵可以有效地为房屋供暖室外温度达到零下12华氏度，并在真正需要时作为备用的补充电阻热。在我们的分析中，在蒙大拿州的波兹曼(代表气候区6)，补充热量的使用时间仅为3%，在明尼苏达州的德卢斯(代表气候区7)，补充热量的使用时间为10%。
热泵热水器(HPWHs)还利用电阻备用热，当热泵技术无法单独满足水温设定值时，无论是由于系统尺寸过小还是环境温度过低。在寒冷的气候条件下，高压whs应放置在室内，这样它们就不会过度利用电阻热。
将高压whs放置在室内消除了对电阻备用热的要求，但确实增加了所需的空间加热量。好消息是，在研究的两个寒冷气候地区，热泵能够将空间和水加热保持在所需的温度。
全电动零能耗住宅有多经济?
尽管电气化在技术上可行，只有8%的现有家庭使用电供暖在寒冷的气候条件下，只有不到1%的人使用热泵。这可能是由于电气化在没有作为高效、综合设计策略的一部分实施时，会导致更高的水电费。
我们在气候区5、6和7建模了全电动基线和天然气基线，这两个基线都符合IECC 2009能源代码标准。我们发现，虽然全电动基准的前期成本往往较低，但在较冷的气候条件下，能源账单明显较高。
有趣的是，你可以通过追求更深层次的效率和增加PV来穿越这一经济障碍。在表1中，我们比较了一个电力代码基线家庭，一个电力零能源(ZE)家庭，一个电力零能源准备(ZER)家庭与一个天然气基线家庭，使用前期成本和能源账单节省的净现值超过12年典型的时间房主计划留在他们的房子里)和30年(一般按揭年期)。我们将ZE住宅定义为生产与一年使用的可再生能源相同的住宅，将ZER住宅定义为与ZE住宅一样高效，但不含可再生能源的住宅。
我们发现，在每一种情况下，追求ZER住宅比仅仅用符合代码的设备为空间加热设备通电更经济，在较冷的气候条件下，它实际上改变了电气化的经济效益，使房主从痛苦变为有益。
ZE homes讲述了一个更有趣的经济故事。在转售期间，它们的经济表现与简单地用代码基线设备为加热设备通电非常相似，除了在气候7区，那里的ZE住宅要经济得多。使用30年抵押贷款期限，ZE房屋比ZER和电力基准房屋更经济。值得注意的是，虽然这一分析包括联邦太阳能投资税收抵免，但它不包括地方激励措施，也不包括消除天然气连接带来的节省，这将帮助ZE家庭更快地与天然气家庭实现收支平衡。
展望未来
电气化是实现我们的气候行动和公共卫生目标的必要战略。虽然高水平的效率可以使今天新建住宅的电气化经济，但建筑商可能需要政策制定者和公用事业公司的推动，才能在这些寒冷气候地区舒服地改变他们的设计，不再使用常规的天然气。
政策制定者和公用事业公司应该停止鼓励新的天然气连接和设备。此外，公用事业公司应该停止将天然气基础设施扩展的成本通过其费率基准社会化。相反，他们应该开始为房主和建筑商提供激励措施，包括为电气设备提供快速许可，更多的财政激励措施，以及对劳动力的技术援助和培训。
好消息是，许多城市认识到电气化的重要性，并正在制定促进电气化的政策，这将导致脱碳和更安全的建筑库存。
艾丽莎·彼得森和迈克尔·加特曼是落基山研究所建筑团队的高级助理。©2019落基山研究所。已获授权发布。原载于RMI出口．
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16条评论
我同意作者的结论，但与作者不同的是，我不认为落基山研究所在“打破神话”方面值得表扬。GBA正在推广使用无管道微型裂缝加热和冷却的全电动住宅至少七年了．
也许当文章提到这份报告是“一系列揭露这些假设中有多少已经过时的神话破灭报告中的最新一篇”时，他们将您2012年的文章作为该系列的第一篇文章。
RMI在过去的8 -10年里写了许多关于热泵与其他空间加热选择的经济文章，即使在寒冷的气候中也是如此。大约六年前，他们发表了一篇有趣的文章，题为“热泵:东北地区石油加热的替代品”，这不是他们的第一次。
https://www.rmi.org/wp-content/uploads/2017/05/RMI_Document_Repository_Public-Reprts_2013-05_HeatPumps.pdf
NYSERDA至少从2014年开始就一直在赶时髦:
https://www.nyserda.ny.gov/-/media/Files/EDPPP/Energy-Prices/Current-Outlook/Presentations/Heat-Pumps-Potential.pdf
(注意，他们在那篇文章中引用了2013年5月的RMI文章，在PDF分页p33/p40底部附近的长名单中)
RMI和NYSERDA的分析是指将热泵改造成代码或子代码现有的房子，这与Carter Scott的Net Zero房子不同，它通过几个迷你裂缝加热。这是一个重要的区别，以免人们得到这样的印象，热泵只适用于高r的房子。
在寒冷的气候下，加热一座50-100年历史的2x4框架房子需要的不仅仅是几根小裂缝，但它仍然比丙烷或2号石油更经济，即使没有对碳排放定价，即使在高电价市场上。
在过去的五年或更长时间里，Nate Adams在机械系统电气化的好处方面做得很好，扩展到不仅仅是建筑围护结构升级:
http://www.natethehousewhisperer.com/blog/electrify-everything-7-practical-steps-to-using-100-renewable-energy
//m.etiketa4.com/article/how-an-efficiency-program-killed-my-business
//m.etiketa4.com/article/designing-a-one-knob-incentive-program
//m.etiketa4.com/article/hard-truths-of-home-performance
我看不懂所提供的图表。这似乎并不支持他们的结论，即人们可以“穿越”更高的前期成本。
松鸦
我同意这个图表令人困惑。它显示“转售时的附加价值”，所以正数是好的，负数是坏的。12年后，投资于波兹曼或德卢斯的零能耗设施被证明是一项糟糕的投资(严格地以这12年为基础)，而在同样的12年里，投资于这些城市的零能耗设施将被证明是一项良好的投资(相对而言)。
如果考虑30年，在所有研究地点，零能源特征和零能源准备特征都被证明是相对较好的投资。
“我看不懂所提供的图表。这似乎并不支持他们的结论，即人们可以通过“隧道”来支付更高的前期成本。
当然了。
在这三个地点，以现值计算，电加热的零能耗房屋在12年(预期租期)和30年(抵押贷款和加热设备生命周期)都比基准电加热房屋更有价值。如果你打算在那里待上至少12年，光信封升级的成本就“值得”了，尽管有充电，但可能不是太阳能。
在30年的时间里，电加热的全零能耗房屋在所有三个地方的净现值+甚至比单纯的ZER更强，因此在生命周期的基础上，全ZE方法的价值将超过替代方案。如果这是你“永远的家”，而且你预计能多活30年，这仍然是一项不错的投资，但如果你已经85岁了，有健康问题，可能就不是这样了。
很难模拟太阳能成本的下降和监管环境的变化，但建设到ZER水平的成本壁垒非常干净，如果光伏发电比预期更便宜，安装它的选择不会消失。
我真的不相信电加热有多大意义-但现在Runtal电面板是我的房子康复计划，作为柴火炉的备份。图。
Greg-除非你有非常便宜的电，否则用Runtal电热板加热会非常昂贵，使用的电量与便宜的基板相同。分析中的“全电动基准”使用涉及热泵，而不是电动面板散热器。
https://rmi.org/insight/the-economics-of-electrifying-buildings/
空气源热泵将使用大约1/4到1/2的电量，以提供相同数量的热量(取决于气候和热泵模型)。因此，如果使用电动面板加热，则将全电动基准数字乘以大约3倍(误差)。
丹娜,
这是我仍在努力解决的问题。在一个使用木材作为主要热源的房子里，电踢脚板不仅提供了备份，而且还提供了一种均匀分配热量的方法，为房子分区，或者当居住者不在时只向特定区域提供热量。如果炉子不使用的话，迷你隔断也许是一个更好的备用热源，但对于其他功能来说就不那么灵活了。
可以肯定的是，用电动踢脚板完全实现微型化是非常容易的，而在保留大部分效率优势的情况下，不可能实现无管道微型化。
即使在使用木材时，迷你劈叉也能很好地备份木材的热量。随着余烬的消失，迷你分裂可以拾取差异-当两者都是合理的大小负载时，他们“玩得很好”。
我是在回应格雷格的问题:
“我真的不相信电热有多大意义——但现在Runtal电面板是计划……”
如果它们经常被使用，那么Runtal面板计划是一个非常糟糕的计划。除非电力非常便宜，否则以面板拉德的形式产生的电热仍然没有多大意义。在普通或高价的电力市场中，电板拉德降低了再销售价值，因为大多数购房者对管理木材等大宗燃料用于空间供暖不感兴趣，他们也不愿意花3倍于热泵的价格用电散热器或脚板来供暖。
在过去的十年里，导管式小型裂缝在效率和低温能力方面都取得了很大的进步，这解决了分布问题，尽管与壁式线圈式相比，导管式裂缝仍然是一个重要的成本增加因素，并且至少存在一些无导管式裂缝所没有的设计/实施风险。
美的冷气候管道微型分离器采用东芝的蒸汽喷射压缩机技术，在低温容量和效率方面与十年前的冷气候墙线圈类型相当(已被开利采用)
1.5吨重的40MBDQ18—3 + 38MAQB18R—3的HSPF测试为10.5，这比十年前三菱的FE18壁线圈类型好一点:
https://dms.hvacpartners.com/docs/1009/Public/08/40MBDQ-18-3-01SB.pdf
https://dms.hvacpartners.com/docs/1009/Public/0B/SUB38MAR-18-3-01.pdf(HSPF列在管道部分)
…对…
http://meus1.mylinkdrive.com/files/MSZ-FE18NA_MUZ-FE18NA_Submittal.pdf
38 maqb18r——3
公平地说，FE18在-15℃时的容量增加了20% (21,600 BTU/小时vs. 18,000 BTU/小时)，但它的调制范围不如1.5吨管道美的。在产能方面，美的的导管更接近现在的FH15(从来没有FE15)，但效率要低得多:
http://meus1.mylinkdrive.com/files/MSZ-FH15NA_MUZ-FH15NA_Submittal.pdf
1.5吨的富士通18RLFCD仍然是一个比美的/开利更好的妥协，只要你不需要一个平底加热器来进行除霜冰管理，它的效率略高，调制范围更大:
http://www.fujitsugeneral.com/us/resources/pdf/support/downloads/submittal-sheets/18RLFCD.pdf
谢谢丹娜,
假设未来的住户会继续使用木炉作为他们的主要热源，这也有点冒险。我现在正在建造的房子有一个木火炉，在主要的开放式起居区有一个无管道的迷你裂缝，浴室和卧室都有护墙板。所有的东西都有一点，希望根据主人的喜好和行为，有相当多有用的变化。
我的大脑已经无法理解这些表格了，但我知道我的富士通2bFujitsu超热迷你空调在为我的普通隔热房子供暖方面做得很好。我使用的能源动力学油锅炉也比其他更有效。最后，我想增加一些迷你，热泵水热和pv系统，以消除锅炉和接近零。迷你车的问题是安装费用太高了。我会等到自安装单位(如蓝脊)变得更有效。当这种情况发生时，你将看到迷你分割的使用量激增。现在预付费用太贵了。
Nick:在任何效率下，如果没有必要的设备和经验，DIY安装小型裂缝都会存在效率和设备寿命的风险。即使系统中有少量的水也会缩短它的使用寿命，即使你第一次按下开关时它工作正常。如果你打算DIY一个迷你隔板，那就花点时间去学习所有关于它的知识(在美国，获得处理制冷剂的必要认证——这并不难，但比阅读这篇博客中的图表要难多了)，并且每一步都要非常细致。
如果你能找到一个具备工具和经验的合格制冷剂技术人员，那么DIY安装“除了制冷剂充注和调试外”可以节省一些成本。几百美元的服务电话通常比购买设备的费用要少，而且可以让你在短短几年内不必更换设备。即使是BlueRidge机组也需要pro进行干氮管路冲洗和泵下等，如其安装视频所示:
https://youtu.be/DzVJiSQNbew
“删除”
简而言之，建筑物每年要对超过10亿吨的二氧化碳排放负责——这一切都是因为我们在炉子、热水器、干衣机、炉子和壁炉中燃烧一种高度爆炸性气体。”
好文章，但上面的引用是有问题的。天然气导致一氧化碳中毒的说法是误导性的，不是吗?任何在密闭空间内不通风的燃料燃烧(包括木材)都可能导致一氧化碳中毒，因此将此作为NG相关健康风险的例子是错误的。
此外，使用“高爆炸性气体”这个术语也有点危言耸听，即使这是真的。这是老生常谈了，不是吗?人们会触电，所以我们也应该停止用电。
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