图片来源:圣华金县人类栖息地
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为了找到让零能源住宅更实惠的方法，圣华金县人类家园(SJC Habitat for Humanity)比大多数人走得更远。总部位于加州斯托克顿的非营利组织找到了一些方法，使他们的零能源住宅的建造成本低于他们的标准的、适度节能的住宅。
最近一份关于SJC Habitat项目的报告显示，尽管他们将住宅带入了零净能源标准，但建筑成本降低了近3000美元。在采暖、制冷、管道、水加热等方面降低了人工和材料成本。
他们是如何实现这些节约的?关键是明智的设计和规划。
加热和冷却设备
加热和冷却系统的成本显著降低。早前在这个区域建造的房屋包括一个60000英热/小时的煤气炉和一个3吨(36000英热/小时)的空调。通过改变设计和外壳效率措施，加热和冷却负荷减少了75%。以前SJC住宅中使用的大型煤气炉和空调过多。取而代之的是，安装了一个管道微型热泵，既加热又冷却，能够产生19,000 Btu/h，节省了2000美元的成本。适当大小的加热和冷却系统可以减少建筑成本，减少能源使用，并通过减少开关循环提高乘员的舒适度。
导管内
管道技术为降低机械设备成本提供了另一个机会。中央大厅的天花板下降，封闭了迷你分离机的小空气处理装置和管道系统。这个空间是完全封闭和密封的，以确保它是在条件良好的空间。中心位置、较短的管道运行和易于访问，使得这种内部管道系统比典型的管道系统更直接，更便宜，蜿蜒穿过阁楼或爬行空间。最终节省了600美元的建设成本，并提高了运营效率。
水加热
在大多数家庭中，热水器都放在地下室或车库中，通常远离终端设备。这个示范住宅将热水器放置在一个中央杂物间，以减少所需的热水管道的长度。这个紧凑的热水系统节省了470美元，在设计阶段通过将热水装置彼此靠近而成为可能。设计团队与施工经理密切合作，以确保纸上的想法是有意义的，可以有效地应用在现场。
额外节省的策略
由智能设计带来的一系列较小的节省加起来产生了巨大的影响。这里有两个例子。使用先进的框架技术(24英寸的螺栓中心，单一顶板等)减少材料和人工成本。更多的绝缘和空气密封确实略微增加了成本，但减少了对太阳能电池板的需求，从而导致成本的净降低。这种整体的、高度综合的方法在劳动力、材料和设备等方面的支出较大，但所节省的费用超过了关键能效策略的其他费用。根据该项目的综合报告，这些经济体基本上为所有的能源升级买单。
空气密封
空气密封是一种极具成本效益的方式，减少能源使用由于空间加热和冷却。该团队完成了令人印象深刻的减少漏风-从以前的4.75 ach50下降到这个示范住宅的1.5 ach50。虽然可操作的窗户对于紧急出口和自然通风是必要的，但并不是每个窗户都需要打开。尽可能指定成本较低的非操作窗口。为了节约能源，减少了窗户面积，也降低了成本。
由于漏风率高，凹进去的灯被淘汰了。阁楼和crawspace通道舱口的位置，使他们没有穿透绝缘地板或天花板。为了创造一个连续的空气屏障，结构套的所有接缝都被填塞。这些空气密封措施在粗略搭建阶段通过鼓风机门和烟雾发生器进行了测试，使工人能够在施工过程中更早地发现和密封泄漏。先进的空气密封是任何建筑商都可以采用的一种做法，以相对较低的成本减少能源使用。
其他零能量特性
像所有人类家园一样，这个设计元素提高了可承受性和净零能耗。它很小。这栋面积达1200平方英尺(约362平方米)的住宅是一层，有三间卧室和两间浴室。为1200平方英尺的四口之家提供舒适的住所是让他们买得起房子的关键一步。
为了达到零能耗，SJC Habitat采用了许多其他经过试验和真正的节能技术。请记住，这些住宅位于加州中央山谷，那里的夏天非常炎热，所以凉爽是一个重要的设计考虑。其他技术包括:
- 壁腔绝缘从R-11增加到R-21。
- 增加一英寸(R-5)外部刚性绝缘。
- 窗户升级到更低的u值和更高的太阳热增益系数。
- 减少窗口区域。
- 屋顶增加了辐射屏障，以控制太阳的热量增益。
- 低成本的热回收通风与两个松下能源回收通风机(erv)。
- LED灯。
该项目没有选择太阳能管天窗。设计师认为，通过热包层的开口获得和损失的热量比LED灯使用的少量电力更重要。
屋顶太阳能发电
通过强调外壳和机械系统的效率，住宅和住户每年的能源需求可以由一个相对较小的3.36千瓦的屋顶太阳能系统提供，该系统的大小与标准的非零能源住宅相同。尽管太阳能的价格在过去几年里急剧下降，但太阳能仍然是零能源家庭中最昂贵的组成部分。可负担性的一个关键因素是最大限度地减少能源使用和现场可再生能源生产系统的规模。
ZNE演示程序
对于仁人家园来说，保持低建筑成本对他们建造简单、体面、负担得起的房屋的使命至关重要。虽然已经对降低房主的能源和水成本感兴趣，但SJC Habitat想要更进一步。因此，他们参加了太平洋燃气电力公司(Pacific Gas & Electric)提供的零净能源(ZNE)生产建造者演示。顾问Ann Edminster, Steve Easley和Rick Chitwood为该项目提供了技术援助。这个项目非常成功，演示中的功能、材料和实践将成为未来SJC栖息地建筑的标准实践。的完整的报告该项目信息丰富，包括建筑细节、能源建模结果、成本数据和过程评估的照片。
对于居住在仁人家园的家庭来说，通过较低的水电费支付能力是必不可少的。这就是为什么大多数Habitat附属公司一直在采用更节能的建筑做法。虽然这不是Habitat第一个实现零能源的项目，但这个项目的意义在于，它提炼和量化了许多元素，使零能源住宅真正负担得起。这导致了零能源住宅的建造成本更低——更不用说拥有成本了——比标准的节能住宅更低。这些成本的降低是通过设计阶段的智能规划实现的。
本文最初发表于零能源项目．
Zero_Net_Energy_Production_Builder_Demonstration.pdf
18岁的评论
不一定——注意，这是“人性标准”@马尔科姆
这里所说的“标准”是他们的“仁人家园”内部标准，它不同于最低标准或当地房屋建筑商正在做的任何事情。所以你可能会想到苹果，其实是梨。
仍然……
减少的窗户面积(与他们的标准相比)可能成本更低，或者使用稍高性能的玻璃后，因为窗户面积被更高性能/更低成本的墙壁面积取代，甚至收支平衡。
24" o.c. 2x6和16" o.c. 2x4结构的成本增加也是死的甚至更低。更少的板英尺的材料(更低，因为他们可以使用单一的顶部板)，更少的板来切割。与r11相比，R21空腔填料是一个真正的提升(可能甚至没有必要在那个位置达到净零)，但在框架成本上的节省至少部分抵消了绝缘升级的成本。
他们的基本观点并不是挑剔每个升级功能的成本和节能，而是更小的机械系统的成本节约，更低的负载比任何为建筑升级支付的费用。最大的成本加法可能是能源咨询费，而不是建筑成本。
与大多数人的“标准”建筑相比，3.36千瓦的屋顶光伏将是一个严重的成本增长，但与当地标准(不是净零)人居住宅使用的相同大小，因此不是一个成本加成。他们所有的房子都是这样，不多不少。
事实上，这是可行的，可以从生境标准建设中节省净成本，这表明他们的气候是多么温和。从2020年开始，加州所有的新住宅都将被要求为零能耗，所以这对他们来说是一个必要的学习和示范项目。在大多数其他气候条件下，达到净零需要一个真正的预先成本加法器，但如果有一个尖锐的设计铅笔，它可以是总建筑成本负的地方，如圣华金县温和。(用2x6 /纤维素制成的墙壁来建造PassiveHouse是有可能的，但窗户还是要花一些钱。)
伟大的计划
四周
丹娜
我已经删除了我的帖子。这是一个伟大的项目，我不想以任何方式贬低他们所取得的成就。
尤其是我刚刚在Re-store花95美元为我的外屋买了一扇漂亮的门。在每个方面都与我在木材场报价1500美元的一个相同。
@达纳
有一项特别好的升级没有被提及太多，那就是屋顶的辐射防护层。我在加州的中央山谷长大。在引进灌溉技术之前，那里是一片沙漠，天气很热。辐射屏障的作用与其他升级相同，以减少夏季的暖通空调需求。这是非常聪明的在设计阶段，它的安装是廉价的劳动力在信封内的铝辐射屏障的改造。在炎热气候的规划阶段，对大多数生活在温和或寒冷气候的人来说，更熟悉的围线升级是同样重要的。
RB护套和“酷屋顶”瓦@ Eric
该地区的冷负荷峰值通常高于热负荷峰值，即使该地区的总能耗趋势是供热为主，冷负荷也会影响热泵的选型。RB屋顶甲板和冷却屋顶瓦是非常低成本的升级，减少半吨或更多的系统大小。我相信他们最终以3/4吨导管迷你分裂这个(从其他来源。o)
在这组幻灯片中可以找到一些该项目在施工过程中拍摄的详细照片:
https://contractors.efficiencyvermont.com/Media/Default/bbd/2017/docs/presentations/efficiency-vermont-edminster-what-can-sunny-california-teach-the-chilly-northeast.pdf
根据幻灯片中的信息，他们在这所房子里使用的木材数量是他们在他们的栖息地标准房屋中使用的一半(!)
我喜欢他们在电瓶钉的底部钻孔，把电线钉在底板上。这使得近乎完美的电池安装非常容易!(PDF文件p20)
谢谢你的链接，丹娜
在我看来，只有一件事可能是计划中的一个错误。如果我有我的选择，我不会选择冷凝气体无水箱热水器。我不是坦克WH的粉丝，不管效率如何。这需要在室内找到一个普通的热水器，但我会这样做。电加热马拉松就能帮我做到这一点，而且在燃气DHW失效时，你还能省下更换费用，这是必然的。而且，如果你没有其他的燃气用具，比如煤气灶，你可以省下每月的燃气接驳费。
除此之外，它似乎是经过深思熟虑的，可能是一个很好的指导其他人的建设计划，这取决于个人的情况，当然需要修改。
预钻孔钉
这是戴娜说的那张幻灯片，展示了预钻的螺柱。
．
注:低压风管设计
如果大多数暖通空调安装人员能正确处理这些细节，我们就会走上一场暖通空调革命的道路。
．
工具带上的另一个工具
Habitat的工作值得称赞，现在他们正在扩展到零能源设计。我唯一的评论是类似于许多零能耗/被动式住宅的建筑，它们更多地关注技术细节，而不是选址和设计。诚然，被动设计的选择在已建成的社区中可能是有限的，在那里地段大小和当地的限制会影响方向、窗口和入口位置、材料选择和其他因素。但有很多令人兴奋的设计研究与节能相结合，尤其是在大学层面。很好的例子可以在设计/建造项目中找到，如Samuel Mockbee的乡村工作室(奥本大学)、804工作室(堪萨斯大学)和太阳能十项全能(每两年举办一次，由DOE赞助)。
通常，现代设计从一开始就从能源和成本要求有机地发展起来，而不是硬塞给一个传统设计，因为传统设计从来没有打算回应这些问题。当然，情人眼里出西山，但我可能会提出另一个节省成本的方法，即让人们扩大自己的审美范围，接受不同的想法，而不是将自己禁锢在“它必须如此是因为(填空)”的先入之见中。
对Patrick Stuart的回应
帕特里克,
当然，你是对的，这是一个简单的房子，没有注意到美学。然而，对于一个低收入家庭来说，搬进一个新的零能耗住宅可能是他们一生中最幸福的一天。
这是一个“对我们其他人来说零能量”的例子。GBA上显示的大多数房屋都是“富人的零能耗住宅”。
让这个家更有吸引力需要多少钱?很难说。但我认为，如果这个房子是通过低收入家庭的眼睛，谁搬进来，这个房子可能是美丽的。
说明性的加州代码
团队的伟大工作，交付了一个集成设计，低能耗的项目。解决漏气和设备尺寸合理可以节省大笔资金。然而，当建筑符合规范规范时，本文中的一些“附加功能”是强制性的:辐射屏障、U-0.051墙、100%高效照明和管道——当在通风阁楼住宅(CA的#12气候区)安装天花板级绝缘体时的内部。
打超前钻眼的钉
我想知道为什么电线的孔钻在墙钉的底部边缘。这不是减少了允许点荷载通过螺柱传递到底板上所需的面积吗?为什么不从底部往上钻2-3英寸呢?用这种方法钻螺柱有什么规范问题吗?
斯科特
我在代码中找不到任何阻止它的东西。只要螺柱的2/3与基板接触就可以了。唯一可能限制它的另一件事是使用2'x6时需要三个钉子连接，但可以通过抵消孔或钉子来解决。
正如达纳指出的那样，在底板上有洞的好处是，如果你用的是球棒，那么就很容易绝缘。
我没有看到的另一个创新是使用一个很长的LVL作为顶板。这使得高级框架更加坚固。
无论谁将来翻修这些房子，都将是一种享受。一切都是那么合乎逻辑。
高级框架，单层顶板
我给apa打了电话，发了电子邮件，他们有所有胶合板剪力墙测试信息(并为木材编写代码)。他们无法找到或向我展示任何使用单一顶板配置的全尺寸剪力墙试验。他们有高级的框架文件。https://www.apawood.org/advanced-framing
这种做法似乎已经在测试之前出现了。
蒂姆
我认为高级框架的优势与结构健壮性的成本或它对项目架构的限制是不相称的。但如果要使用，连续顶板比对接接头是一个很大的改进。
SHGC为什么高?
我很惊讶地看到，在讨论了冷却负荷非常重要后，高太阳热增益玻璃提到了几句话。
我们的附属公司净收入为零
我们的栖息地附属机构一直致力于被动之家和净零。我们的问题是干衣机和热水。他们是如何度过这两种电器的消费负荷的?我怀疑他们的太阳能发电能力比我们在西雅图北部的要高。
太阳吸收更高，空气更干燥。@迈克罗伯茨
在雾气弥漫的普吉特湾附近，晾衣绳并不像在加州圣华金县那样好用，对吧?: -)
即使有电干衣机，稍微干一点的空气也有助于降低能耗。平面图上显示的是一间洗衣房，其中有一个地方是用来放干衣机的，所以他们可能没有作弊，只是简单地忽略了设备。
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