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能源解决方案

弹性设计:更好的建筑围护结构

弹性住宅是一种高度节能的住宅,即使在停电或供暖燃料中断期间也能保持适宜居住的条件

丹·惠特莫尔(Dan Whitmore)在西雅图建造的超级隔热被动房。这些墙壁桁架为约一英尺的绝缘提供了空间。
图片信用:丹白惠

例如,当大多数人都考虑弹性 - 例如风暴的弹性 - 他们只考虑弹性该事件。同样重要,如果不是更重要的话,我认为,是在之后的事件。飓风、冰暴、暴风雪、野火、龙卷风和其他自然灾害不仅会产生立竿见影的影响,我们可能会也可能无法做好准备,而且往往会产生长期的影响,通常是长期断电。

恐怖主义行动也是如此;一些人认为,未来更聪明的恐怖分子可能会以我们的能源基础设施为目标,或侵入电力系统控制系统,造成严重破坏(网络恐怖主义)。

我认为,要实现弹性,我们唯一最重要的优先事项是确保我们的住宅在长期停电或取暖燃料中断的情况下仍能保持适宜居住的条件。(我以前称之为“被动的生存能力但后来我意识到,这个词太过消极或可怕,没有多少人接受。)

在佛蒙特州,一个有弹性的家庭是一个将维持在没有补充热量的50华氏度的温度。确保将维持这些可居住的条件的最重要的策略是创造了高度绝缘的建筑信封。我将在本系列的未来博客中涵盖其他策略,如被动太阳能热和太阳能电力。以下是实现异常良好能源绩效的关键策略。

使非常好

我们曾经认为,相对于r值,2×6用玻璃纤维或纤维素隔热的墙是完全足够的——甚至定义该房屋与标准建筑(隔热2×4墙)相比是节能的。它需要更多的绝缘来达到所需的弹性水平,以确保房子在没有补充热量或电力的情况下保持适宜居住的条件。

MA建立韦斯特福德的科学公司建议在寒冷气候中的家庭中的金属水平(大致被定义为Mason-Dixon Line北部的家园)的10-20-40-60。该拇指规则是指地下室底板的R-10,用于基础墙壁的R-20,用于上方壁的R-40,以及用于天花板或屋顶的R-60。That’s a lot of insulation, compared to typical practice in many parts of the country today, which might include no insulation under a floor slab, R-5 to R-10 on foundation walls, R-19 in walls, and R-38 in attics.

到达这些绝缘水平并不容易。R-10板材绝缘需要2英寸的挤出聚苯乙烯或2.5英寸的膨胀聚苯乙烯。R-20基础墙在基础外部或内部绝缘2×6墙上需要4或5英寸。

这里有两种实现R-40壁的选择:两个2×4壁分开,形成10英寸的空腔,并用高密度纤维素绝缘;或者用纤维素绝缘2×6螺柱,然后在外部加入3英寸的聚异氰脲酸酯。阁楼地板上的R-60需要大约18英寸的纤维素。

想了解更多关于绝缘材料(更多!),你可能会对我最近发表的报告感兴趣:绝缘材料:产品和实践的建筑绿色指南.它可用为129美元的可下载PDF文件。

窗户安装表现

这种水平的能源性能要求窗户达到R-5的单位绝缘值,这不是玻璃中心的r值,而是整个窗户的r值的平均值,包括边缘和框架。全国开窗等级委员会(NFRC)窗口能源性能标签列出的是u因素而不是r值。(u因子是r值的倒数。)寻找nfrc评级的u系数为0.20或更低。

为了达到如此卓越的能源性能,通常需要三层玻璃(三层玻璃或两层玻璃和悬浮塑料薄膜)和至少一层(有时是两层)的低发射率(low-e)涂层和玻璃层之间的空间中的低导电性气体。你可以找到今天的窗户单位u因子低至0.15 (R-6.7)。这样的窗户并不便宜,但越来越多的人可以使用,而且它们在降低能源消耗和确保舒适方面做得很好。

非常紧密的结构

真正绝缘良好的建筑也应该是密封的。我们不希望不受控制的空气泄漏将室外空气从墙壁或地下室引入;我们希望能够通过设计合理的通风系统来控制新鲜空气的进入。的被动房认证计划该系统要求在50帕斯卡压差下的气密性为每小时0.6换气。(我们使用“鼓风机门”来测量气密性,经常报告气密性为升高压力50帕斯卡。)我认为对新建筑来说,合理的气密性水平是每小时50帕斯卡换气1到2次——不像被动式住宅的标准那么紧。

在发生失电使通风系统停止运行的情况下,可以打开窗户以提供新鲜空气,但大多数时候应该运行通风系统,以确保家中良好的空气质量。

新建住宅与现有住宅

与现有住宅相比,新建筑更容易实现高度绝缘的建筑围护结构。要在现有房屋中实现这样的性能,通常需要进行“深度能源改造”。在以后的博客中有更多的内容。

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在这个弹性设计系列,我正在涵​​盖如何实现有弹性的家园和社区,包括帮助我们家庭在任何事件发生自然灾害和功能的策略,这些策略在任何事件的后果中都会导致延长的停电,加热燃料中断或水短缺。我们将看到弹性设计是一种生命安全问题,这对于家庭在气候不确定性的未来以及恐怖主义风险的未来的安全和福祉至关重要。

亚历克斯是BuildingGreen公司。和执行编辑环境建设新闻.要跟上他的最新文章和思想,你可以注册他的Twitter账号

5个评论

  1. Deniz舱底水||#1

    混凝土和绝缘子
    根据R-40以上等级经验法则....,“我的食物换思想”或“我的食物换思想”取决于如何解释我的想法是:人们如何确定一个包含混凝土/喷浆的墙体系统的R值,例如:

    Faswall块的等级墙上(非常基本上为12英寸)(非常基本上为12英寸),其中由带有3个“矿物羊毛刀片”的粘液切碎的托盘制成,芯片填充4000psi混凝土,整个外部喷涂有金枪石(3-4英寸)作为最终完成。

    我认为矿棉的R值是每英寸3.5,在这种情况下,R值是10.5。我几乎不相信一个15- ' 6英寸的墙与3-4"的外部喷浆和混凝土填充的形式块可以热比一个2 × 4玻璃纤维蝙蝠填充墙…这是不是有点像风寒因素,外面感觉是零下12华氏度,但实际上是27华氏度?我的R-12墙真的感觉像R-35吗?我应该怎么看这个?

  2. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#2

    对Deniz Bilge的回应
    Deniz,
    我从未见过来自独立实验室的报告显示了测量到的Faswall壁的r值。虽然该公司声称他们的墙壁是R-21,但其他人估计r -价值更接近R-11。墙壁包括混凝土和热桥,两者都没有帮助,隔热插入不是连续的。

    3到4英寸的喷浆的r值比较容易计算:在R-0.2和R-0.3之间。几乎没有。

  3. 阿尔伯特鲁克斯||#3

    Faswall
    马丁和德尼兹,更具体地说:

    Faswall -由俄勒冈州Philomath的Shelterworks公司制造,使用6或8磅密度的thermaf玻纤矿棉。我想不起来是哪一种了,但它不是低密度的电池材料。在6或8磅的密度下,它大约是4.5 R /英寸。

    此外,Faswall砌块的真正机会是外部绝缘。最近,我在西北生态建筑协会(Northwest Eco Building Guild)的会议上与该公司的老板交谈(Alex Wilson在会上介绍了弹性设计),我们讨论了他们对为Faswall结构添加外部矿物羊毛的规格计划的兴趣。

    就我个人而言,我认为这是“弹性设计”的最佳选择:

    -结构防弹。
    - 在内部的大量质量用于蓄热。
    -很容易能够接收10“矿棉在外面得到墙高达r45在绝缘层单独。
    -现在的薄膜和粘合剂可以实现气密。

    我认为这里有足够的资源来开发一个在风暴生存能力和灾难后缺乏服务的情况下极具弹性的结构。我很喜欢它,尽管我是个十足的“木头脑袋”。

  4. 安德鲁•亨利||#4

    热质量
    我强烈质疑热质量对Faswall或Durisol的好处?我没有读到任何东西表明,一个12“厚R20 Faswall/Durisol墙的热质量效益比一个R40 Remote或Persist墙更有回报(你可以像Thorsten Schlupp那样用2x4构建那些)

    使用Durisol,我想我会再次使用它的基础,但不会在地面墙上使用它。使用其他木材框架方法获得高壁R值更容易。我仍然认为非常有弹性的方法。

  5. Deniz舱底水||#5

    当我们使用Faswall系统的时候
    我目前正在使用Faswall积木作为我的家,在有机会从第一手经验(两层楼以上的个人安装)权衡了积木的优缺点后,我不能说我将再次使用这个系统。

    首先,我在这里(不幸的是我的项目)在这里(不幸的是),因为缺乏连续保温真的击败了这种半绝缘混凝土形式的目的。我以为我正在储蓄的步骤,以便在把墙上放在墙壁之后真的不是那么。如果我想在房子外面放10英寸的Roxul,我本可以建立一个更强大的CMU墙(填充固体)约1/3的成本(包括劳动力)和一半的时间(与索赔相反)并单独购买绝缘,这将仍将我带到不到一半的成本。

    其次,这种材料(85%的木屑,15%的硅酸盐水泥),虽然是一种很好的回收托盘的方法,但并不像它展示的那样容易处理。当然,它可以像木头一样拧进和切割,接缝之间不需要砂浆,这是一个优点,但是:有些砖块比其他的更脆弱,这意味着当切割窗户和门的时候,较弱的砖块要么会裂开,要么会断裂,或者两者都有。裂缝块的问题是,你不会看到裂缝,直到混凝土吹出后半墙的一些核心(当然,不低于16' up)。

    其次,水泥不能穿透木头。换句话说,在砍完之后,有新鲜的木头暴露出来,我不止一次在上面发现了几个虫洞。此外,虽然螺丝可能会吸进一个砖块,但它们不会咬进其他砖块(这就是你愿意用任何东西换取一个拧进CMU的Tapcon)。所有这些加起来都是一个巨大的痛苦。

    最后一个亮点(没有双关语)是所有的支撑,主要是角落和门/窗户。我确信,安装无灰泥的Faswall砌块所节省的时间和金钱,远远超过了寻找螺钉固定的地方,然后调平,支撑,安装临时窗/门挡板的劳动密集型工作,以及所有额外的钢筋水平和垂直与传统CMU. .....虽然Faswall建议,在墙已经竖起后,可以在每一个年级以上的课程中放下垂直的部分,但我从未见过以那种方式安装钢筋——在我的书中,不应该存在一个12英尺高的混凝土柱没有钢筋。此外,钢筋应该总是绑在一起,以促进混凝土在浇筑时的适当振动,也为最强的性能随着时间......的bottom line is that the time saved using Faswall vs. CMU is much less than the time spent with all the extra prep work that a successful Faswall system requires.

    最后,一个关于安德鲁的问题。我不明白为什么你会在等级以下透气的ICF。Faswall / Durisol块的整点是蒸汽渗透性属性。显然,低于等级,这不再重要。另外,其他一些事情:

    首先,有额外的步骤,在准备接受防水处理与泡沫icf块-粗糙的表面与光滑-。一个漂亮的polysteel foam ICF(具有钢带和固体填充特性)将是一个更一致,更强的解决方案,一个伟大的低于等级的基础墙,而且更便宜。这就是我在低年级时为我的房子所做的。多棒的产品啊。快速组装(我自己花了3天时间完成了1560平方英尺的墙),就像乐高积木一样,完全用混凝土填充(没有芯),而且连续绝缘,不用担心有机材料。

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