图片来源:图片#1:能源先锋
更多的建筑科学
几周前，我写了一篇文章，讨论产生和使用同样多能源的家庭是否应该被称为家庭净零能源或零净能源住宅．一些读者提供了另一种选择:零能耗住宅。
我以前也写过四种不同的定义净零能量的方法(我更喜欢这个词)。现在，美国能源部(DOE)也参与了这两场辩论。你知道他们决定了什么吗?
这个名字
美国能源部报告的名字叫做零能耗建筑的通用定义．这暴露了他们的名字偏好，实际上他们已经用了一段时间了。他们完全放弃了“网”，并认为人们能够弄明白它的意思。我可以接受。作为科学家和语法学家，我想要一个更精确的术语，但我明白了。
山姆·拉什金，美国能源部建筑技术办公室的首席建筑师，在过去的几年里，一直在为我们在能源效率领域的语言澄清。我最近在芝加哥又听到了他的演讲，他在第十届北美被动屋会议上做了闭幕词。
他总是一开始就说没人想买那种叫做巴塔哥尼亚牙鱼的美味鱼。但当他们把名字改成智利海鲈鱼时，它就大受欢迎了。词汇问题。
所以，零能耗住宅就是这样。我可以接受，即使它有点不准确(因为所有的家庭都使用能源)。
的定义
在能源部报告的引言中，他们写道:“零能耗建筑(ZEB)生产的可再生能源足以满足其自身的年度能源消耗需求，从而减少了建筑部门对不可再生能源的使用。”正如我在关于4种可能的定义的文章中所写的那样，当你开始谈论如何测量产生和消耗的能量时，事情变得有点奇怪。有一些定义并不是基于能量的;一种使用能源成本，另一种使用排放。
两大竞争者，不过，是你的定义是基于现场能源还是源能源。首先，我们来定义一下这两个东西是什么。
站点能源这是现场使用的能源，通过仪表测量。至于电，只要看看你被收费的千瓦时就知道了;对于气体，温度计或btu。
源能源这是现场使用的能量加上将能量输送到现场的能量。就电力而言，它是你收取的千瓦时电费加上“在煤、石油和天然气等初级燃料的开采、加工和运输中消耗的能量;电厂热燃烧的能量损失以及传输和分配到建筑现场的能量损失。”这句话出自能源部的报告，零能耗建筑的通用定义，本月发布。
那么，你如何评价零能耗建筑呢?根据现场能源的定义，您输入到现场的每一个千瓦时(kWh)的电力都必须由现场生产并输出到电网的同等数量的千瓦时来抵消。同样，如果你在现场燃烧天然气取热，那么你燃烧的所有btu都必须被现场可再生能源生产系统产生的等量btu所抵消。
使用源能量定义，你必须考虑在源和传输和分配中使用的能量。当家庭使用非电力燃料时，对能源的计算就不那么直接了。
在美国能源部的新报告中，他们站在了能源这一边。以下是他们充实的定义:
按能源计算，实际年交付能源小于或等于现场可再生出口能源的节能建筑。
他们还提出了能源的扩展定义:
源能源:现场能源加上煤、石油、天然气等一次燃料的提取、加工和运输所消耗的能源;电厂热燃烧的能量损失以及传输和分配到建筑现场的能量损失。
我说它是扩大的，因为它们包括了在发电厂燃烧的燃料的隐含能量。
除了这个定义之外，他们还定义了一种叫做可再生能源证书(RECs)的新东西，他们将其定义为“可以用来实现自愿可再生能源目标的可交易工具”。
如果你想了解更多，请访问能源部关于新的零能耗建筑定义的页面下载22页的pdf。他们展示了如何进行计算，确定零能耗建筑，以及如何使用可再生能源证书。
这篇论文最好的地方之一是第10页的这个限定因子:
零能耗建筑(ZEB)只能用于通过实际的年度测量证明其交付的能源小于或等于现场可再生出口能源的建筑。
它如何建模并不重要。重要的是它的实际表现。在华盛顿特区，这可不是一种常见的思维方式，说一套做一套是一种生活方式。
计算零能量平衡
当然，你必须定义场地边界，这可能是建筑物的周长或物业线。任何越过边界的能量都被计算为交付或输出的现场能量。
我在我的文章中写过一些关于这些计算的内容零能耗的四个定义但它并没有达到应有的清晰程度。这次我想你会明白的。
能源部将能源作为零能耗建筑的基础，让我们看看它是如何运作的。你需要知道的第一件事是如何从现场能源转化为来源能源。因此，你所要做的就是乘以适当的转换因子。图3所示的表格(在页面底部)是能源部关于零能耗建筑的最新文件中给出的，最初来自ASHRAE 105标准。
让很多人困惑的是第二行。例如，如果一个家庭每年使用1万千瓦时的电力送到家里，它需要31500千瓦时的源能源来实现这一点。所以你可能会认为，如果你在屋顶上安装光伏模块，你需要输出31500千瓦时的电力到电网，以抵消电力输送的能源。
不是真的!你向电网发送的每一个千瓦时实际上抵消了3.15千瓦时的源能量，因为这个千瓦时可以被送到另一个家庭，而不是从发电厂发出的3.15千瓦时的源能量。因此出现了上表中的第二行。进口和出口的电力都乘以相同的换算系数。
在现场使用像天然气这样的燃料也会让人困惑，但如果你只使用上面的表格，就很容易了。让我们举个例子:
进口能源
| 类型 | 站点能源 | 因素 | 源能源 |
| 电 | 6000千瓦时 | 3.15 | 18900千瓦时 |
| 天然气 | 40热(1172千瓦时) | 1.09 | 1277千瓦时 |
| 总计 | 20177千瓦时 |
为了符合零能耗建筑的标准，这座住宅必须抵消20177千瓦时的源能源。因为输出的电能乘以3.15的电能转换系数，得到:
E x 3.15 = 20177千瓦时
E = 20177千瓦时÷ 3.15 = 6,406千瓦时
这意味着你必须生产6000千瓦时的电力(只能生产可再生能源，柴油发电机不算在内)来抵消进口的电力，另外406千瓦时来抵消天然气的使用。
有意义吗?
如果混合了其他能源或燃料，你也可以这么做。只需从表中选择适当的源能量转换因子，并计算输入和输出能量数。
Allison贝尔斯她是一位演说家、作家、能源顾问、resnet认证的培训师，也是《能源先锋的博客．看看他的深入课程，掌握建筑科学并在他的推特上关注他@EnergyVanguard．
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5个评论
只是一些评论和一个
只是一些评论和一个问题。
在杜克大学(Duke)的地盘上，或许还有其他地方，人们可以使用光伏电池板，实现电能净零;但是，PV产生的电力不能超过所使用的电力。很少有人会把这些额外的面板放在屋顶上，以覆盖最小使用量的天然气能源，比如用于烹饪或装饰性的密封燃烧壁炉，只是为了能够说他们的家是一个“零能源建筑”(ZEB)。他们将为额外的光伏发电能力花费相当多的钱，并将多余的电能分给电力公司。除非电力公司对光伏电池板所有者产生的多余电能进行补偿，否则我预计zeb将很少出现，除非在所有的电力家庭中。是的，我知道我可以放弃装饰性的壁炉，但是....
在威斯康辛州(以及正在考虑的印第安纳州)这样的地方，对现场产生的所有电能的补偿率显著降低，使用带有净计量的光伏电池板可能会消失，极大地影响全国向太阳能的转换。按照目前的净计量，我必须在屋顶上安装1.25千瓦的额外面板来产生额外的电能，以抵消预期的额外天然气使用量。
我不是在抱怨ZEB这个词的正当性或准确性，但就像“犬牙鱼”一样，“几乎零能耗的建筑”没有同样的含义，而且会让许多人感到沮丧。
问:我不认为装饰壁炉之类的电器被包括在HERS指数的计算中，以至于从HERS的角度来看，即使一个人用天然气(Natural Gas)做装饰壁炉，她的HERS指数仍然是零。我打算在一个准备开始的家庭中这样做。但与此同时，因为那个装饰性的天然气壁炉，我不会有ZEB。HERS为零，但不是ZEB。我说的对吗?
泰德·卡明斯的回复
泰德，你说得对。HERS指数不包括装饰性壁炉。它也不包括车道融雪系统或加热车库。根据美国能源部的新规定，你的HERS指数可能为0，但不符合ZEB的资格。
电力转换系数的问题
我想知道他们是用什么数据集得出全国平均3.15能源消耗的，这个数据集有多久了?
在新英格兰，几乎所有25-35%的动力煤发电已被约50%的联合循环煤气发电所取代。这些电力约占输电网电力的一半，其中大约三分之一的电力来自核能，还有很大一部分来自水电和非水电可再生能源。ISO-NE网格上的准实时网格混合每5分钟更新一次如下图所示:
http://www.iso-ne.com/isoexpress/web/charts/guest-hub?p_p_id=fuelmixgraph_WAR_isoneportlet_INSTANCE_rF2W&p_p_lifecycle=0&p_p_state=pop_up&p_p_mode=view&p_p_col_id=column-3&p_p_col_pos=2&p_p_col_count=3
注意-在ISO-NE快照中，客户端电表产生的功率仅显示为缺失负载。十亿瓦的屋顶太阳能将是真正的电力，但没有出现，因为它没有单独的计量和实时计入。商业和公用事业规模的风能和太阳能，以及垃圾填埋气体、生物质能和废物转化能源都包括在非水力发电部分。
在太平洋西北地区，几乎都是水力发电，还有一点核能和越来越多的风能，几乎没有热化石燃料。
这些地区的转换系数远达不到3.15，而且随着过去10年美国中西部(包括德克萨斯州)风能和联合循环天然气的快速使用，它也不太可能仍然是一个可靠的转换系数。
在怀俄明州和西弗吉尼亚州，几乎都是效率30-35%的煤(还有一些40%以上的超临界煤电厂)，4左右的转换系数可能是可信的，但其他所有的来源是哪里，使全国平均效率达到3.15?我就是不相信。国家电网的能源组合正在迅速发展，而转换因素似乎已经过时了。
这与被动屋碳核算的一些问题有关，他们竭尽全力减少能源使用，甚至在几乎无碳电网的地区也不减少能源使用，而且不低估现场来源的能源(除非它真的是净零)，并有一个令人怀疑的断言，即这些措施减少的温室气体排放超过了R值的最后30-50%所使用的材料的隐含碳排放。在塔科马或尤金省下5000千瓦时/年与卡斯帕或惠灵省下5000千瓦时/年在生命周期温室气体排放或源燃料能源方面是完全无法相比的。
我很感谢你用链接做的注脚，但所有三个链接都无法访问。在魁北克，我怀疑水的汞污染或圣劳伦斯山谷增加的地震风险是否得到了准确的评估。木材的热量也很复杂，很大程度上取决于它是如何产生的。
木材热吗?
木材的热量如何适应这个方案?在缅因州，许多人用木头取暖。在许多地区，柴炉在紧凑、节能的家庭中正在失去人们的青睐，但在北方气候地区，柴炉可能仍然很受欢迎，因为它仍然是一种廉价的、甚至可以说是可再生的能源。如果所有的木材都来自房主的财产呢?pv是否必须取代这种电力才能保持“零能量”?
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