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更多的问答聚光灯
约翰·克林格尔的问题很简单:用PEX管加热混凝土板下的厚砂层的最佳方法是什么?但是潜在的问题——沙床是否一开始就是一个好主意——很快就成为了这个问题的中心GreenBuildingAdvisor上的问答帖。
Klingel计划增加一个2英尺长的。在他的混凝土板和一层坚硬的泡沫隔热层之间有一层厚厚的沙子。沙子是一个散热器，但Klingel不确定PEX管应该放在哪里才能达到最佳效果。他也不确定管道的直径应该是多少，或者管道在沙子中的间距最好是多少。
有些作家认为沙床是浪费时间。另一些人则表示，即使在极端气候条件下，他们的运气也不错。这一讨论与去年在问答论坛上的讨论类似，也是本周重点问答节目的主题。
忘掉这个主意吧——它行不通的
GBA高级编辑Martin Holladay是认为隔热砂床对太阳能设计没有多大帮助的人之一。Holladay告诉Klingel:“这是我的观点——当有人给我好的监测数据来反驳我的观点时，我可能会修改:你可以把PEX放在你想要的任何地方，因为这些系统实际上并不工作。”
他说，要在一年中最冷的几个月里从沙子中获得有用的热量，必须有足够的温度，使液体循环热分配系统中的水至少达到100华氏度。他补充说，这是不可能发生的。
“沙子不会变得那么热，即使变热了，也不会停留……
48个评论
季节性回家吗?
Chlupp说:“我从零下40度的房子里走出来，到了春天再回来，一点都不担心。”我不太明白这是什么意思。如果他说这是一个季节性占用的建筑在一个非常寒冷的气候，那么我完全明白被动热质量的价值，以帮助防止房子冻结。足够的质量和Delta-T使一个房子保持在32°以上是一回事，保持它在一个稳定的状态下在居住舒适水平是另一回事。
我们使用大量的能源
你好，Mark Sevier!
热质量的讨论很重要，因为它显示了我们一天、一周、一个月或一年需要消耗多少能量和储存多少能量。根据拉里·金尼的说法，100万英热单位(10热天然气)相当于一个人一年的劳动产出，想想吧。一个非常好的规划和绝缘的建筑外壳是最重要的，太阳能收益应该在清单上。热质量稳定日常温度波动对我来说是有意义的，除此之外，我会质疑成本效益。季节性蓄热已经尝试过，但很难获得有关成本的结果和信息。
马克,欢迎。将
马克,欢迎。如果我们能多了解一些你家的情况就太好了。
沙床太阳能蓄热器的建模结果
在《今日太阳能》杂志2011年1 - 2月刊中，David Sets, James T. McLeskey Jr.和Marshall Sweet报道了使用TRNSYS对该系统进行建模和优化。在他们的模型中，存储与住宅脱钩(四面绝缘)。他们将继续使用砂床中的热电偶来监测实际项目。该模型预测，适合住宅的大小，70%到80%的热负荷可以由它提供。
不幸的是，文章中没有描述家庭的供暖负荷，尽管图表显示，在最冷的月份，月需求峰值为1800千瓦时/平方米/天(约0.5千瓦时/平方米/天)。
我已经收集了相当多关于这些系统的信息，我一直回到超级绝缘的解决方案。不过，我认为它可能非常适合仓库或大卖场。但不一定是经济的!
James Morgan:什么，Thorsten
詹姆斯·摩根:托尔斯滕的意思是，他让他的房子在隆冬时闲置了2到3周，没有人住，每天的阳光都让房子保持温暖。我认为他从来没有想到过他的系统储存夏季的热量供冬季使用。不过，储存几天使用也是可行的。2月中旬，正如他上面所报告的，他关掉了砖石取暖设备，从那以后就再也没有生火过。2月中旬的晚上，气温仍然会降到零下20度。他在砖石加热器中使用的木材也很少。当我问他每天多少钱时，他说:“用这么多(熊抱)木头生一次火。”一位男士告诉我，在托尔斯滕在一次家庭展览上的演讲中(2-3周前?)，他提到需要另一个水箱来倾倒多余的热量。我们晚上仍然冻得要死，还有几英尺厚的雪，后面的路上也没有融化多少;所以，它仍然是凉爽的。 What will be interesting to see is whether or not he can manage the heat in the summer. I am hoping that he needs to hire me to plant some large shade trees. I think he can work the bugs out on this deal, though. In the meantime, I like the idea of the PV system, if it is not too spendy. That would sure eliminate the potential heat control issues.
更轻更便宜?
与此相关的是，我不得不礼貌地质疑这种说法的科学性。“将成吨的沙子加热，并保持在较高的温度，这需要热量。”让我烦恼的是“维护它”这部分。我的直觉告诉我"收到"但我在任何热损失方程中都看不到质量。在一定数量的隔热材料下，让轻一点的房子保持温暖真的比重一点的房子更便宜吗?问题是在更重的房子里你会有更多的辐射损失吗?马丁，如果你之前回答过这个问题，而我忘记了答案，那么，这将不是我第一次忘记....感谢能给我解释这一点的人。
不需要一绺头发
约翰,
你把我弄到这里来干什么?
你不必为我种树，以避免我的房子过热，这是在设计中考虑到的。没错，太阳能热系统目前正通过我的热倾倒——我用来预热通风空气的400英尺地面回路——融化我的院子(闲置的太阳能电池板=糟糕的投资)。最初，我总结了我在系统规模上的错误，这是基于欧洲系统的信息，但现在，我认为这是一个很好的机会。我将寻求一些关于储存的新想法，这些额外的热量将被用来储存。就供暖需求而言，自2月16日以来，我仍然完全依赖被动太阳能增益…
更大的图景
好吧，我不想深入讨论这个问题，但觉得有义务现在就回答。我先为我的长篇大论道歉，不幸的是这个主题不是用两句话概括的。
我既不是销售人员，也不关心讲故事。然而，我关心的是建立科学和可再生能源系统。我们都有自己的信仰和想法，从约翰·k演变而来的关于蓄热的讨论没有支持的数据，最初的Q+ a问题是没有根据的。在与马丁进行了一次毫无结果的交流之后，我后悔当时介入其中，现在更是如此。
日出之家是一个原型建筑(到目前为止，它没有无限的预算，它仍然是我的家，而不是我昂贵的实验室)，有许多非常规的想法。扩散开放墙组件、具有绝缘内部质量的基础和太阳能热加热系统由寒冷气候住房研究中心通过许多传感器、数据记录器和BTU表独立监测。一旦所有的修补和微调完成，系统将实时在线，所有感兴趣的人都可以跟踪它的性能。到明年，我就会对所有东西的表现有一个真正的看法，我们也会有数据集来支持这样的讨论。到目前为止，我已经重新设计了很多东西，并追求新的想法，今年我将进行测试。我从未声称自己已经找到了答案，多年来我们犯了很多错误，也吸取了非常宝贵的教训——我每天都在寻找更好的解决方案。在北美，季节性蓄热被认为是不切实际的解决方案，但在整个欧洲有许多非常成功的项目。我每年在欧洲参加的建筑会议与我在美国所经历的非常不同。
由于GBA不断报道PV系统是最佳选择，而Martin经常声明其他一切都是没有意义的(和我最喜欢的:PV vs .绝缘)，我也想指出一些事情，为每个感兴趣的人考虑。如果GBA想把自己看作是一个教育和推广绿色建筑实践的网站，他们的贡献应该是IMO，而不是只关注能源而不关注周围更大的图景。碳排放和蕴含的能量是每个人似乎总是随手忘记的事情。
“真正有效的是一个与电网相连的光伏系统”
从技术上讲，我非常同意利用与电网相连的光伏系统来满足家庭的电力和供暖需求要容易得多。就其本质而言，PV安装系统要简单得多，更容易融入到家庭中。来自加拿大均衡建筑项目的Gordon Howell和Peter Amerongen在第一个项目后得出结论，太阳能热系统对零能耗建筑没有意义，从那以后他们的项目中只使用光伏系统。大多数美国的零能耗住宅也遵循同样的趋势。我非常清楚这一点，当然也不反对大家对此的普遍看法。然而，不幸的是，在我看来，这并不完全清楚，因为每个人总是使它是。如果我们只考虑一个简单的能源和经济问题，这一切都是相当正确的。ZEB零能耗建筑的经典定义是:
“零净能源消耗，零碳排放”。
因此，除了能源，我们还需要考虑碳排放。现在我们如何在一个与电网相连的PV系统中解释这一点呢?在某些情况下，与电网相连的电力来自相当清洁的来源——但大多数地方肯定还没有做到这一点。
我们的电从哪里来?
美国各地的发电厂使用三种主要的燃料来发电:煤，超过48%，或超过20亿瓦时;天然气和丙烷，占21%以上，接近9亿瓦时;核能占19%，也就是超过8亿瓦时。可再生能源产生的总发电量约为2.91亿瓦时，占总发电量的7%，生物质产生的总发电量为6400万瓦时，占美国净发电量的1.5%。2007年，电力的二氧化碳排放总量超过25亿公吨，而最大的燃料组——煤、天然气和丙烷——的二氧化碳排放占总量的94%以上。仅煤炭就占了发电厂二氧化碳排放总量的78%，即近20亿公吨。
我们的电网把电力和二氧化碳联系在一起:
在它在大气中的生命周期中，每个二氧化碳分子捕获的热量是其形成时燃烧释放热量的10万倍。由于这个原因，实际上使用一台800W的电吹风，由普通电网供电，对地球的加热相当于两架满载起飞的747飞机。
我们需要仔细考虑如何解释这一切，在大多数领域，我们真的需要想出更好的主意。特别是在较冷的地区，这些系统的大部分电力将在夏季生产，而在冬季的产量很少，而冬季的使用量则要高得多。家庭用电负荷与供电严重不同步。高峰期在夜间和冬至。在夏天的中午需要的电力是最低的。由于这个原因，它不能在更大的规模上工作，因为没有光伏电网的电力储存手段。一加仑汽油所含的能量相当于一吨铅酸蓄电池。只有当你有化石燃料能源工厂的备份时，并网太阳能系统才能工作。我们可能对生产绿色电力感觉良好，但在冬天，我们将和其他人一样使用同样的脏电。
除此之外，许多北方地区根本没有电网。在阿拉斯加偏远地区，取暖油的价格超过8美元。取暖油也被用于发电机发电。寻找替代方法为这些偏远社区提供电力是他们的基本生存问题，就像今天一样。我们不是在谈论什么世界末日的明天，这是遥远北方的许多社区已经面临了一段时间的现实。太阳能光伏不会是他们问题的答案。没有可行的储存方法。太阳能热能是可以储存的，找到更好更便宜的方法是一个挑战。在这两年多的工作中，我比以往任何时候都更加确信，有巨大的潜力和可行的解决方案。
我们应该仔细问问自己，在零能耗建筑中我们的目标和动机是什么。
在我们考虑任何形式的可再生能源之前，底线应该始终是建筑物内的效率和能源减少。保留我们所拥有的是关键，我们不应该只以传统的方式研究热量损失，也应该通过废水。其次，在以供暖为主的气候中，我们应该尝试用最高效的可再生能源来抵消供暖和热水生产对整体能源消耗的巨大影响。然后我们可以考虑抵消剩余的电力。我们可以简单地不关心这些问题，只是简单地打开热量-或提供足够的PV，使所有工作在纸上。
我把什么有意义什么没有意义的问题留给其他人去决定，对我来说，这个问题没有简单的答案，关键是我们做出的选择。我认为我们不应该忘记看全局，而不是只挑出我们最喜欢的部分，因为它们很容易实现。面对每天在我周围看到的问题，我很高兴地沿着我的孤独之路，试图找出集成在建筑中的功能性季节性存储系统。我非常欢迎马丁和其他人继续告诉我，这没有意义，这行不通。我仍然看到了隧道尽头的光…
最后也是最重要的是，让我们也不要忘记，真正的功能和可持续的建筑需要更多的东西。我们需要设计和建造“生活建筑”，这将涉及更多方面，而不仅仅是着眼于一次能源。这些有生命的建筑将创造微生态和生物环境，收集和储存自己的能量，收集和回收自己的水，提供自然清洁的空气，并作为我们自己的人体的延伸，允许内外连接。
至少这是我的愿景。Thorsten Chlupp，没有体育和博士学位。
对托尔斯滕
托尔斯滕,
谢谢你花时间写这篇文章。我喜欢实验建筑，你的房子很令人兴奋。我很高兴你建造了它。
你问的是光伏组件的内含能。以下是独家新闻，由贾斯汀·桑切斯在《家庭力量》杂志上发表的一篇文章提供。桑切斯引用了CrystalClear公司2006年进行的一项研究，该研究计算了屋顶光伏并网系统的预计能源回收期(EPBT)。根据Sanchez的说法，该研究研究了系统(BOS)组件(机架、逆变器、电线等)的EPBT平衡，并假设系统效率为75%。桑切斯写道:“研究表明，标准单晶模块光伏系统的EPBT有效期为两年。”使用多晶模块(用铸造方法生产)的系统EPBT更短，为1.7年;用带状方法生产的模块的EPBT为1.5年。该研究使用了南欧的平均太阳数据，估计每年为1700千瓦时/平方米[160千瓦时/平方英尺];美国的平均太阳能产量更高(每年1800千瓦时/平方米[170千瓦时/平方英尺])，这意味着美国安装的EPBT更短。
不用说，太阳能集热器及其相关的硬件(泵和管)也有具体的能源成本。
关于光伏发电，你写道，“特别是在寒冷地区，这些系统的大部分电力将在夏季产生，而在冬季没有多少产出。”当然，太阳能热系统也有同样的问题;他们只是缺乏像电网一样方便的存储解决方案。
自从我离开电网生活了36年以来，我一直在思考这些问题。离网解决方案总是回到生物质，在我看来——我们过去称为柴火。显然，你用柴火来做砖石加热器。你还会发现，一旦太阳在2月中旬回归，就比在11月1日到2月14日期间更容易让房子保持温暖。我的经历与你的相似。
继续做实验，好好工作。
回应约翰·克林格尔
约翰,
当我还是EDU的编辑时，我曾报道过佛蒙特州南部的一座沙床屋。建筑商建造了一幢带有传统地下室的房子。地下室用泡沫隔热得很好，然后完全用沙子填满。沙子有几个不同级别的PEX循环，给沙子增加热量，(理论上)从沙子中提取热量。发生了什么事?
1.房主失去了地下室。她没有可用的空间，而是有一个装满沙子的地下室。
2.经过一个夏天从太阳能热系统向平板注入热量后，沙子始终没有热到可以用PEX油管环提取热量的程度。
在这样的例子中，提高沙子的温度肯定需要热能。与平板住宅相比，住宅的热包层面积增加了，因此现在房屋的散热面积更大。加热沙子，占了更大的表面积，这意味着房子比地下室没有装满沙子的房子使用更多的热量。
谢谢你,托尔斯滕
托尔斯滕,
我饶有兴趣地读了关于你家的帖子，毫无疑问，它建得非常好，非常高效。作为超级绝缘的早期采用者，我非常感谢您在这个项目上所做的大量努力以及您对建筑的详细分析。我住在MN，只有不到8000硬盘，我向那些在阿拉斯加和加拿大建造的人致敬，这是对任何建筑系统的真正考验。
请让我们在GBA这里更新，这个房子的监控将是令人兴奋和有意义的。这个项目的数据对建筑界来说是无价的，继续吧。
沙子和土
如果要实现这个概念，为什么要首先使用沙子呢?我总是听说用沙子来做这类事情。快速搜索表明，土壤比沙子有更高的热容(~50%)。我肯定我遗漏了什么。-毕竟这只是3分钟的搜索努力-:)
感谢Radiantec的砂床
罗伯特·斯塔尔1983年的系统可能是引发这场争议的原因。New Shelter的文章值得一读，其中包含了一些历史:
http://www.radiantsolar.com/pdf/rodales.pdf
他的主要目标是简化活跃太阳系的空间热传递。在这方面，它是成功的，它还有助于推广加热地板。从那以后，我们了解到，在一个超级绝缘的家庭里，加热地板是不必要的，昂贵的，过度的。
“我听说过的唯一一个监控工作的季节性存储系统是MIT太阳能1号，建于20世纪30年代。”
事实上，Drake Landing最近有一个非常成功的系统，但它并不算数，因为它是一个非常复杂的“区域”供暖系统，在一次性的单一家庭住宅建筑中是没有前途的。http://www.dlsc.ca/news/2010/02_06_10.htm
托斯滕，马丁，凯文和兰斯
托斯滕:我是开玩笑的!我相信你已经想到了那个明显的细节。
兰斯:查一下土壤的密度，我想你会明白为什么沙子比土壤更受欢迎，如果我记得那些数字的话。此外，你还面临着将土壤充分压实的问题，这可能是不可能的。沙近self-compacts。一旦它被浸湿并压实，就可以开始了。
马丁:好吧，不过这只是传闻，所以我还不能放过你。哈哈。托尔斯滕的系统为房子增加的面积并不大，但却是可以测量的。我很想知道你提到的房子的太阳能数据是什么;也许当时的太阳能不足以加热4英寸的沙子。这是一个极端的例子，它是或不是由有经验的人设计的。因此，我的问题仍然浮在我的脑海里。托尔斯滕的系统对他很有效，我认为他已经采取了一些大胆的措施。正如我前面提到的，我认为他会解决这笔交易的问题。
凯文:谢谢你的链接。我经常听到“加热地板很贵”这句话，但我很困惑。还能怎样有效地分配热量呢?空气导管?热量必须以某种方式从热源传到地板上的袜子上，至少在我的地区，我看不到更好的传递方式。(除了被动式太阳能或砖石加热器。)PEX不是特别贵。想法吗?
回应约翰·克林格尔
约翰,
你写"托尔斯顿的系统在为他工作"这是事实，但我们不知道如果没有沙床，房子是否会表现得一样好(甚至可能更好)。这就是为什么认真的研究总是胜过传闻。
回应约翰·克林格尔
在一个有高性能窗户的绝缘良好的房子里，热量不需要通过管道系统或地板管道来分配到整个房子。只要在下一层有一个任何类型的小加热器。目前绿色建筑行业的宠儿是一种无管道微型微型热泵。
如果你有太阳能加热水可用于空间加热，风扇盘管更简单，更便宜，和辐射系统一样有效。但请记住，一旦你已经确定了一个太阳系的大部分家庭热水负荷，空间供暖的边际成本通常太高了。
你只有一次机会在你的平板上安装PEX，虽然，所以，这不是一个大问题，即使你从来没有连接它。但相信我，如果你选择光彩照人的地板，你会失望的，因为95%的时候，地板都是冷的。
凯文:我知道你是什么人了
凯文:我明白你的意思，但是“取消”供暖系统(我们大多数人都知道)是一个可怕的概念。我还需要进一步研究和消化。我听说过很多小分裂，但还没有询问过它们在这里的有效性，尤其是带着牧场风格的房子。我愿意接受任何高效的、易于安装/维护的、能给房子供暖的东西。我看了一遍西根塞勒计算水和地板温度的程序，你说的“凉爽”地板是对的;数据表上显示的是大约70多美元。这比我们现在在地下室(可能)60华氏度的温度要高，当外面很冷的时候，但它不会是那种温暖的感觉。谢谢你的点子。
50度以下的迷你分裂?
凯文，把迷你分裂器发给我它能在零下50度和14000硬盘下工作。
在合适的气候下完美的解决方案，但在费尔班克斯，用今天的技术就不行。TC
我们能在一些基本问题上达成一致吗?
作为一个对建筑科学领域感兴趣的业余爱好者，我必须说，我发现所有这些辩论都令人沮丧。作为一个社区，我们就不能在任何事情上达成一致吗?我在几乎每个话题上都看到了相同的、令人难以置信的广泛的观点。纤维素与泡沫。被动太阳能是伟大的。被动太阳能是行不通的。把阁楼的地板绝缘。不，要把屋顶绝缘，把空调装置放在建筑围护结构内，等等。
作为一个积极参与当地能源节约和可再生能源倡议的人(我曾经管理一个地方政府基金，用于翻新政府建筑，现在在市政公用事业委员会任职)，我只想弄清楚一些事情。我想知道什么对我自己的房子有意义，以及我应该告诉别人的住宅和商业建筑，无论是新建的还是改造的(主要是改造的，在我的社区)。
我知道这事很复杂，但没那么复杂!我只是想要一个决策树，考虑到例如位置，方向，阴影，热量损失(例如热/年)，当前的供暖系统，等等，并吐出了一个大致有序的列表，什么是有意义的。我知道答案最终是“视情况而定”，但如果是“视情况而定，但你可能最好密封/绝缘”或“就用PV”或“以你的情况，凉爽的屋顶会很有帮助”呢?
我知道期望一群猫在这个问题上达成共识是天真的，但我只是想表达我的担忧，像这样的讨论，虽然非常发人深省和信息丰富，但主要让像我这样的人摸不着头脑。所以…答案是什么?
咆哮了。欢呼。
热获得和控制热损失
托尔斯滕,
你是主要靠太阳能还是木头的热量把沙子加热到一定温度?据我所知，你现在只在晚上用储存的热量供暖，白天用太阳能和/或储存的热量供暖。你知道你的沙床温度是否在下降，因为你不再使用木材加热，这意味着白天储存的太阳能热量不足以在晚上为你的房子供暖吗?如果你的砂床温度在下降，你预计什么时候会有净收益?
如果你计划在夏天在你的沙床中储存太阳能热量，我不清楚你将如何防止你的房子过热?砂床和地面之间是否有绝缘?您是否会在采暖季节的不同时段使用主动热量分配系统?
回复:沙子vs土壤
兰斯问:“如果要追求这个概念，为什么要首先使用沙子?我总是听说用沙子来做这类事情。快速搜索表明，土壤比沙子有更高的热容(~50%)。我肯定我遗漏了什么。-毕竟只花了3分钟的搜索时间-:)”
兰斯，根据这个网站上的表格，http://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-solids-d_154.html干土和干沙的比热相同(0.19 btu/lb*F)，而湿土的比热几乎是干土比热的两倍(0.35)。我认为是向土壤中加入了水，它的比热非常高(1.0)，增加了土壤的比热。
实验和可复制的
托尔斯滕-
我们的观点是一致的，而不是不同的，因为它涉及到房屋形状的实验，你是正确的，可以讨论什么没有起作用，设置传感器来了解事情的进展。
我的观点是强调容易复制的想法与实验相比，因为我经常看到人们运行实验想法认为(或被出售)他们已经证明了自己的价值。
我不得不说，我认为地球上有些地方我们不应该指望在不使用“燃料”的情况下为人类维持ASHRAE室内舒适度，也许不应该指望生活在一个“碳中和”的世界。如果碳中和真的是我们的目标，那么在偏远的寒冷地区提供温暖的住房、食物和其他商品和服务就我们目前的生活标准而言是不现实的。
总有一天，我们会意识到我们的技术在当前能力和子孙后代方面的局限性，大自然将把我们赶回我们可以在更容易获得的资源的手段下长期存在的地点/环境。目前，我们生活在一个巨大的能源资源被用来扩大人类活动范围的世界里，但这种情况在目前的规模和舒适水平下是暂时的。从大局来看，这就是我所看到的。
在建造ZE房屋的过程中，我突然想到，维护我们的PV逆变器需要从我们房屋的化石燃料系统中获得支持，因此该项目很可能一直依赖于那个化石燃料系统。同样适用于从严格控制的电炉中取出的PV电池、漂浮在熔锡床上的窗玻璃、长途运输/卡车到达现场的材料、泡沫塑料绝缘、PEX管、SHW收集器、组装到冰箱中的材料等等。
建立在现有化石燃料基础设施上的项目在不同程度上依赖于该基础设施;冬季电网支持可能是比更换破窗更好的形式，但被动式太阳能超级隔热房屋(有最小的供暖系统)的破窗不能在冬天不修复(这是在冬天你的房子无人居住时要考虑的问题)，也不能在现场用当地可用的材料更换窗户(即没有“碳影响”)。
在意识到我们的ZE项目所处的位置后，我考虑过重新尝试我的项目，将其与我们所依赖的化石燃料系统断开，但即使是定义这个实验也很困难，完成它需要一定程度的承诺，而这目前还不在我的能力范围内。当有人在处理这个问题时，我们的“第一”世界会对它有不同的看法(“第三”世界在某些地方仍然很熟悉)。
不过，和你一样，我也试图解决一些有趣的问题，试图减少影响，同时也意识到绝大多数美国消费者想要简单和相当便宜(能源如此“便宜”)“即插即用”的解决方案，而不是在过程中发现潜在的缺陷。
马克
基本达成一致?这取决于你问谁
布莱恩-
你真的需要确定一个起点和一个预算，以获得建设性的一致建议，但在我看来(波士顿地区)，现有的建筑改造将包括:
1.空气密封任何与空气屏障(外壳，管道)有关的东西
2.绝缘现有的包络表面/腔，如果还没有，r值取决于实用性和成本(不要疯狂，绝缘的回报递减)
3.在窗户上提供至少两层玻璃，理想情况下至少有一层低E涂层
4.检查机械设备的效率，如果达到或接近寿命末期或AFUE / SEER提高10%以上，则更换为升级
5.考虑太阳能电池板，类型取决于负载和激励
新建筑:地面R-10 - 20，地面R-25 - 30的外表面，至少dbl LowE窗户，如果你能负担得起，选择三倍的涂层/正在使用被动式太阳能。空气源热泵是最便宜的选择，全电动高效，同时获得加热和冷却。DHW取决于燃料选择和可能的太阳能。增加太阳能的口味和预算。
使用较少玻璃的紧凑形式比使用大量玻璃的杂乱形式更节能，但请记住，首先是房子，其次是能源消费者——人们通常愿意为获得他们想要的形式/平面图支付能源费用。
很简单，但在很多方面都是有争议的……
马克
更大规模的太阳能储存
土壤似乎是一个很好的吸热器(沙子/泥土+水=土壤，所以它应该比干沙子保存更多的热量)。该项目表明，许多季节性蓄热方案缺少的是规模:位于加拿大Okotoks AB的Drake着陆点预计需要5年时间才能完全为散热器充电!2010年，该热场为数十座房屋提供了80%的所需热量。我还不能说它是经济的(多亏了联邦政府提供的200万美元的资金，这个计划可能对当地居民还是很有效的)。哦，还有一个额外的好处，当你的体积非常大时，你的表面积体积比非常小，所以热损失就减少了。在这种情况下，散热器周围根本没有绝缘。(除了更多的灰尘，它有一个小但重要的R值…但是有很多!)参见dlsc。Ca获取更多信息
沙子，泥土和许多混乱
泥土和沙子
最初的问题和讨论是关于条件空间内以沙粒形式的保温热体。你不可能铺好隔热层，把土压紧，然后浇上混凝土，在上面盖房子。没有压缩=大问题。沙子、砾石或豌豆砾石都是你的选择。还有其他更小规模的蓄热概念，或者像前面提到的更大的，比如德雷克着陆系统，在欧洲有很多。然而，这是一种完全不同的方法。
混乱
我完全、衷心地同意……这整个讨论是适得其反的，令人困惑，我希望我从来没有回答约翰·K.对我头脑中简单的问题。对于阅读这篇讨论(以及更多关于GBA的讨论)的人来说，这一定会让你感到困惑和沮丧。某些问题的答案总是不止一个，但人们应该假设，在“专家”的指导下，我们至少可以就一个大致方向达成一致，但这只是没有发生。我的时间非常有限，我最不愿意做的事就是把时间浪费在混淆视听上。出于同样的原因，我考虑了很长时间，很难再发一次——但读完这些问题，我就是不能让它呆着，到目前为止，至少它不会再让人困惑了，因为它已经是:
我SunRise家增加的砂床功能:
我在最初给John k的回答中解释了设计的功能，但由于我无法理解的原因，Martin或多或少忽略了我实际上说的话，继续为他的观点辩护，认为这一切根本不起作用，适得其反，实际上需要更多的加热，而不是节约能源。在最初的交流中，不知为何在某个地方出现了完全的脱节，所以让我们忘记这个，我再试一次，至少为了杰克和其他一些把这个概念搞反了的人再解释一遍。
1.忘掉目前为止讨论过的其他内容
2.忘掉任何主动供暖的来源——可再生能源或化石燃料。
3.了解被动式太阳能吸热的基本原理
4.了解热能和热流的基本原理——如果你想掌握任何与建筑物理有关的知识，这是至关重要的。
5.热能总是在运动而不能储存，我们通常把这种现象称为热损失
6.让我们忘记用沙子，我们就叫它热质量
7.愿意跳出思维定势
建筑中增加的隔热质量可以暂时储存热能，通过从暖到冷的物理定律，热量被对流吸收到质量中。质量的数量和该质量内可用的温差允许少量或大量的传热，这取决于可用的质量。根据热动力学定律，能量从不静止不动，而是不断运动。在白天，我们通过太阳辐射和适当的玻璃窗户获得能量，高SHGC从太阳的自由电力。热能会加热建筑，这取决于设计，它会过热，我们打开窗户，让能量释放出来，或者我们采用了一些内部质量形式的临时储热方法。如果我们设计好这个系统，我们可以储存大量免费的被动太阳能，这使我们不必在晚上或阴天在家里依赖主动供暖，因为温差将使热能流提供所需的btu从临时热储存的家庭加热。热能总是在运动，而且总是从暖到冷。任何建筑，无论隔热效果多么好，如果外部温度比建筑内部温度低，就会有热量损失。
SunRise住宅在超绝缘基础上有180吨的被动式存储能力。我选择沙子是因为它非常便宜，容易工作，放置时有95%的压实度。加厚板可以使用，但价格昂贵，体现能量很高，在这样的规模是不切实际的。自2月16日以来，没有任何活跃的热量，房子保持在华氏68至72度之间，夜间室外温度持续冰冻，高达-28华氏度。查一下费尔班克斯最近两个月的天气记录。没有趣闻轶事，没有推销说辞——但想想大楼里的热飞轮需要有多好才能实现这一点。我觉得这很神奇，不是因为我设计和制造了它，这不是重点，重点是它实际上可以很好地工作。是的，毫无疑问，如果没有承载质量的基础，就不可能维持两个月的内部温度。这当然也不是什么新东西，已经被其他人成功地做了很多次。我们还在这里争论呢。 Business as usual. Passive solar heat gain is the ONLY free energy we can capture. And to me at least that has potential and appeal…
该设计的其他功能是将所有的灰水管道移动到有条件和绝缘的空间中，并通过这些管道连接消除了许多未被考虑的热桥，这些管道连接通常在寒冷的地面和绝缘空间之间建立物理连接。这也作为一个巨大的排水热回收水槽。在我看来，这些都是巨大的优势。我甚至不愿意说这一点，因为它引发了混乱——我可以主动从我的太阳能集热器转移热量到秋天的沙床，在家里进入冬天之前储存额外的热量。由于该系统的主要功能是被动太阳能热获得，因此当热能流处于主动状态时，它是无法控制的。热进热出。这就是为什么我现在或夏天不加热它，因为我只会过热而不舒服。
我之前在给马丁的结语中说过，地基中的沙子要么是一场灾难，要么可以增加巨大的价值。只有当大量的被动式太阳能热能可用时，这才有意义——这是必不可少的。用木头或锅炉加热这样的大地基是适得其反的。它需要绝缘并且在有条件的空间内工作。
马丁——该你咆哮了——不过我不会再回应了。一旦从CCHRC获得足够的数据，我将写一份详细的报告，并提供给任何感兴趣的人。
PS:马克，我相信我们拥有廉价能源的日子已经屈指可数了，所以那种典型的“打开暖气”的态度很快就会得到调节。至少在遥远的北部地区，我们面临的问题是，我们最好尽快想出一些解决方案。不幸的是，至少在我看来，这需要研发和打破常规的意愿。
对Thorsten Chlupp的回应
托尔斯滕,
我很抱歉你得出这样的结论:GBA试图回答John Klingel的问题让读者感到困惑和沮丧。显然，这不是GBA的目标;我们希望通过提供权威的答案来澄清技术问题。
我不想和你争论，托尔斯滕，尤其是你已经宣布要退出辩论了。但我想提醒我们的读者，这场讨论的起源是约翰·克林格尔(John Klingel)提出的一个问题:“对于那些把沙箱放在平板下面加热的人来说，你把PEX放在哪里?”根据我对克林格尔问题的解读，他计划用木材气化锅炉加热沙子。克林格尔提出的系统和你的不一样。
托尔斯滕,
谢谢你带
托尔斯滕,
感谢您花时间再次解释您的系统。我们中的一些人需要比其他人更长的时间来理解。据我所知，你的沙床周围的绝缘性能很好，但它和你房子的居住空间之间没有绝缘。你使用主动的方式将热量从太阳能电池板或木炉传递到沙床，但依靠被动传导将热量从沙床传递到房子。
在每年的这个时候，春天，阳光明媚的白天更长，但夜晚仍然寒冷，我可以看到你的被动换热系统可以很好地工作。你能够在白天收集和储存大量的热量，然后这些热量在晚上被动地从沙子转移到你的房子。
我不理解的是秋天和冬天会发生什么。在秋天，你也会有很长的阳光灿烂的日子，但夜晚仍然是温暖的，你不需要太多的夜间热量。因为沙子在床和房子之间是不绝缘的，如果你把太多的热量放入沙床，你会很快过热的房子。当冬天真正到来的时候，随着白天的寒冷和夜晚的寒冷，在我看来，你将无法储存很多夏天/秋天的自由热量，因为如果你试图这样做，你的房子将变得热得令人不舒服。也许在隆冬时节，你希望你的主要热源是你的柴炉，而太阳能电池板只会尽其所能贡献能量?
我希望我和你说的一样困惑，希望明年的这个时候，在使用你的系统一整年的经验之后，你能给我们提供实际的数据，阐明你的系统在全年条件下是如何工作的。
蓄热器
如果我的模糊计算是正确的，180吨(36万磅)每华氏度0.19 Btu的沙子储存量，每华氏度产生68,400 Btu的热储存量。这个热质量(180吨)是很多的，但并不足以储存一个季节的热量，甚至是其中的大部分。这不是对托尔斯滕或他的项目的批评，我被它和他提供的信息迷住了。它确实显示了我们使用了多少能源以及化石燃料的能源密度有多大。这有助于证明马克·塞维尔的观点，零能耗家庭与电网和化石能源直接相连。
对于Thorsten的房子，如果可用的木材是主要的热源，太阳能提供一些白天的收益，这是一个非常有趣的项目。他当然有足够的热质量来防止每天的温度波动，并有能力储存相当数量的低档热量。托尔斯滕慷慨地分享了细节和他在这里的经历，我们应该从中学习。
“有些作家认为沙床是浪费时间。”
在第一次阅读这个博客....
我的印象是，“一些作家”认为所有的沙床都是浪费时间。
“一些作家”现在是不是在说也许不是所有的沙床都是浪费时间?
热飞轮vs季节性储存vs所有部件的总和
质量负荷基础是家庭的热飞轮，而不是季节性的储存。5000加仑的内部储热罐可存储约5 Mio btu，以跨越更长的间隙。马克·塞维尔好心地做了计算，证明这也不会让我走多远。许多工程师在其他项目中为我计算过这个问题，并在纸上向我展示了这是如何行不通的。然而，之前项目的经验告诉我，在现实中，事情的结果与纸面上的略有不同。建筑和综合的可再生能源系统是其所有部分和不断变化的外部条件的总和。模拟和预测这些变量之间的相互作用如何在现实中流动是不可能的。而且它从来都不是一成不变的，每个季节都在变化。没有一个冬天是一成不变的;太阳可以多或少，这是能量流的支配因素。
如果我没有看到可行的潜力，我显然会在两年前放弃这个概念。明年春天就知道我烧了多少木头来弥补差额了。我不认为会超过两条线，很可能更少。在阿拉斯加费尔班克斯度过一个冬天，为一个2300平方英尺的四口之家供暖和供应热水，这不算太糟糕。
杰克•沃尔夫
秋天的时候要花点时间装好地基，我们需要时不时地打开窗户。储存的热量将是整个系统的一部分。主要的热电池是超级绝缘的季节性储存罐，它位于家中，是主要的热源，并通过水箱设计提供DHW。集热器优先考虑住宅的供暖需求，如果T-stat要求供暖，集热器将在有足够的太阳能热量的情况下直接首先为住宅供暖。我们只需要70F。今年冬天，在我们最终调试了这个系统之后，我在早上的集热器传感器上有38度的温度，在上午11点半的时候在室外温度24度的温度下拉出了136F的热量。如果房子不需要加热，如果有足够的温差，它就会装载水箱。因为坦克可以很好地分层，我们可以收获较低的温度，仍然收集有用的btu。如果季节性储罐没有需求，它将开始向地基加载热量(从秋天开始)。
但是高质量的地板会不会太厚?
为了把锅搅得更热一些，下面是罗伯特·里弗松在他的《家庭力量》杂志上写的文章
“密度大的材料，如混凝土，其比热为每立方英尺28英热单位每华氏度(约为水的一半)，往往允许热以每小时约1英寸的速度扩散。因此，中午太阳的热量将在下午4点左右渗透到4英寸厚的板的底部，所有的热量将在晚上8点左右返回到内部——使4英寸厚的板成为太阳热质量的理想材料。这就是所谓的“日热常数”，当薄板厚度超过4或5英寸时，它显示出递减的回报。”
清晰
马克,
看到了吗?这并不难——只要别人不插话批评你的清单!
顺便说一下，我要提的是，我正在建设本地微型热电联产电厂，锅炉是气候能源系统的一半。我以后会用生成器的，但我有其他更重要的事要做。我相信我们可以就微型热电联产热泵和空气源热泵的优点等展开一场热烈的辩论。
“啊哈”的时刻
托尔斯滕,
谢谢你的解释。了解你的热水储罐是如何与砂床协同工作的，事情就会更清楚。飞轮vs蓄电池。得到它!整洁的系统。：）
你使用的是平板太阳能电池板还是疏散管太阳能电池板?你是让它们更适合夏天的阳光还是冬天的阳光——还是可以根据季节调整它们的倾角?
建造大型保温热水箱的最佳方法是什么?与其买一个水箱，不如在地下室里建一个绝缘的“游泳池”，再铺上一层像EDPM那样的防水膜，这样做有意义吗?
用马克的例子,
用Mark的例子，14.4mbtu/年。假设20平方米的南窗，SNCC 0.5，平均3kwh/m2-d，现在你有30kwh/天被动增益，或大约100kbtu一天。如果是5个月的冬季，那就是150天，大约是15mbtu。所以一般来说，被动增益已经满足了负载。所以存储只需要考虑波动。这都是关于设计目标。假设我们想要足够的存储来支持10天非常冷的没有太阳能增益的日子，让我们假设平均值为68F，也就是6800btu/h，或者2kwh/h, 48kwh/d, 480 kwh这10天。这是大约1.6 mbtu。所以我觉得约翰的系统可能真的有用。当然，这是非常简化的计算，只是为了表明我们应该考虑整体设计(热负荷、太阳能增益和存储都在一起)。 The solar gain can be window, or solar panel, or combination. I'm looking forwad to see John's data next year.
Harry Zhou，汽车工程师
太棒了!
我很高兴我问了这个问题，因为我在这里和那里学习东西。令人困惑(我并没有真正看到)或不困惑，我很高兴有各种各样的意见;似乎每个人都知道一些事情，或者至少挑战其他人更好地解释他们的立场。顺便说一句，如果我走这条路，我会尽我所能模仿托尔斯滕。然而，他首先需要拿出他的Gee Whiz盒子，看看他是否认为我有足够的太阳能来正常工作;恐怕在我的网站上没有。这一切对我来说都是新的，我非常怀疑它在我的场地的可行性，因此，气化锅炉，以防我的太阳能不足。这就打开了一个麻烦的罐子，所以有很多事情需要考虑。我个人的意见，仅仅基于我的直觉，是PEX，如果用来加热沙子1-3天使用，应该大致在沙子的中间，使其加热均匀。这有多重要，我不知道，因为我只看到热量最终流向了更凉爽的地方，进入了房子。 This is a great concept that Thorsten is bring here to air out. Cheers. john
约翰Klingel
约翰
这里有一个你可能会感兴趣的话题……特别注意Robert R的评论…
//m.etiketa4.com/community/forum/mechanicals/14801/higher-solar-heating-fractions
不均匀热
在另一个帖子中，有人提到，将房子加热到舒适温度的辐射板在上面行走会感到寒冷——因为70度的混凝土会迅速将热量从98度的脚上带走。所以如果你把混凝土加热到可以赤脚行走的舒适温度，房子就会过热。为了解决这个问题，建议将某些区域加热到80或90度，但其余部分不加热，或加热较少。
所以，也许你想让浴室、入口或卧室走道下面的沙子更温暖。在这些区域，可以把PEX放在靠近石板的地方，或者把一层放在沙子中间，另一层靠近石板的关键区域。
另一种可能是在平板和沙子之间放置隔热层，这些地方不需要热量——杂物间、床下、客厅家具下、橱柜和壁橱下面等等。
地板温度
一地板在室温下不舒服，不超过70度的空气不舒服。次级楼板的绝缘证明了这一点。混凝土楼板下面有保温材料时，楼板温度非常接近室温，没有保温材料时，楼板温度接近季节性土壤温度。保温板感觉温暖，不保温板感觉寒冷，(从你的身体)辐射热损失是非常明显的，就像站在冬天的双窗格窗旁边。
地板温度
道格,
考虑到土壤温度比室内温度低，我同意保温板比不保温板温度高。然而，我在家里走路时要么光着脚(夏天)，要么穿袜子(冬天)，我可以向你保证，混凝土和瓷砖比木头或地毯感觉更冷，尽管它们是绝缘的，或不绝缘。
如果你认为所有70度的材料都和70度的空气感觉一样，我建议你试着用70度的水洗澡。一种材料感觉的温度取决于它的导热性和比热。站在70度的铜板上感觉比70度的钢板更冷，钢板比70度的混凝土板更冷，混凝土板比70度的木地板更冷，木地板比70度的地毯更冷，地毯比70度的绝缘块更冷。
混凝土地面温度
道格,
我不确定什么温度的混凝土需要加热到舒适的温暖，因为辐射加热混凝土地板一般不会加热到那个温度。如果它们被加热到，比方说，80度，那么房间的温度对我们大多数人来说将是不舒服的温暖。
我要重申的是，我通常光着脚或穿袜子在家里走来走去，所以我对地板温度比穿鞋的人要敏感得多。鞋子将你的脚与地面的温度隔离开来，所以70度的混凝土地板可能会让大多数在室内穿鞋的人感到舒适。(我说的是温度，不是柔软度)
据我所知，有些人使用辐射加热混凝土地板，在混凝土上覆盖一层薄薄的乙烯基或木地板。这种覆盖物需要很薄，这样就不会阻碍从混凝土到房间的热量传递，但在混凝土地板上覆盖一层薄薄的这两种材料都会比裸露的混凝土地板感觉更温暖，也更柔软。
舒适性
杰克,
你是说要想让(混凝土)地板舒适，就应该把它们加热到98.6度吗?
我同意在70F的混凝土地板上光着脚会感觉很凉爽，肯定比地毯凉快。我建议客户不要使用加热地板，用混凝土在温暖的一面隔热，空间会很舒适。我有一个联排别墅项目，客户考虑在较低的楼层(混凝土地板)进行辐射热。在明尼阿波利斯，强制空气加热和中央空调是标准的。在地板上增加一个冷凝锅炉和管道将花费13K，相反，我们在较低的楼层增加了一个(强制空气)区域，花费2500美元，客户对结果非常满意。地下室有2英寸的刚性底部，与外部基础墙和底座隔离。这是一个干燥的地下室，大部分都铺了地毯，但浴室在混凝土上铺了瓷砖，他们对舒适没有抱怨。当你从主层走到下层时，感觉不到温度的变化。所有的表面都是70F。
回复:舒适的地板
人类的脚大概在80度左右
即便如此，如果没有任何热量损失，80度的地板也只会使房子温度升高80度(即过热)。谁有零热量损失的房子?：）
同样，这取决于空间的热损失，地板很可能是80度。
地板
我有一个二层的附加项目，包括一个主浴室，全瓷砖地板和淋浴。我们讨论了瓷砖下的辐射垫，但决定不这样做。我创建了一个专用的通道来存放物品，并通过主层的壁橱返回到2楼。供暖设备的连接点就在浴室的边缘，所以我有意将供暖设备布置在浴室瓷砖地板下面。在经历了夜间的挫折后，当炉子在早上启动时，漫长的初始运行时间在客户使用淋浴前很好地加热了瓷砖地板。在浴室区也有一个朝南的大窗户，所以在阳光明媚的日子里，直接的光束能量被地板吸收。
杰克之前关于不同供暖空间的观点很好。为什么我们不把大楼的温度调到50华氏度，在居住者度过大部分时间的地方安装辐射板呢?这种面板可以为人们的小空间提供温暖，同时让建筑的主体温度低得多，热量损失也低得多。
热质量和储存
像往常一样，我很喜欢大家的讨论和想法。当然，当关键时刻到来，必须做出选择时，这可能会令人沮丧。正如我们所知，即使是最简单的结构也包含数百种选择，而每一种选择都是由毫无疑问的假设、实际研究、成本因素、可用性等通常组合而成。像托尔斯滕这样的人，能将这些内容整合成一个非常可行的解决方案，这是令人钦佩的，值得感谢所有为我们研究和分析做出努力的人，
我在这里的唯一贡献是一种紧张的似曾相识感，它在我的脑海里发出尖锐的哀鸣。有人听说过诺姆·桑德斯吗?在70年代末80年代初，他在马萨诸塞州设计和建造房屋，使用100%的太阳能。他使用了一个更深思熟虑的版本的太阳能收集器-岩石床的想法。在80年代中期，我是一名志愿者向导，带领人们参观一座建筑，那是一个州保护组织的总部。它的设计是为了测试和展示当时的各种太阳能建筑策略，为它的设计师赢得了奖项。最成功的部分采用了额外的绝缘材料(R-45屋顶!)和一个风扇驱动的回路，当上面的空间变得太热时，将空气从一个绝缘的爬行空间中抽走。收集了建筑各个部分的温度数据。
因此，在目睹所有这些努力或多或少被抛弃，转而享受30年的化石燃料饕餮之后，现在却成为更多辩论的主题，这让我感到厌倦和愤世嫉俗。是的，我相信这很重要。不，我不认为这有什么区别。正如人们所说，你不可能把自己从坑里挖出来，但就我所见，我们仍然生活在一个疯狂挖掘的社会中。我来这里是为了获取我可以在自己的工作中使用的信息，它让我继续前进。但我不再费心去想它会改变什么。所以，我们不要太陷入批评之中。
亚板蓄热
感谢大家在这个主题上的精彩阅读。
我正在建造我们的家庭车库，上面有一些生活空间。基础设计让我利用这个机会尝试实现一些储热能力。我在马尼托巴省西部。该建筑将被彻底绝缘和空气密封(仍在寻找头顶车库门和门槛的解决方案)，与其称其为车库，不如将其视为你停放汽车的被动房屋。
我已经包括了一些图纸和照片的进展到目前为止，但我现在接近需要承诺的管道/保温配置在楼板和下面。我非常感谢任何关于子板绝缘应该放在哪里(和多少)，以及子板水循环管道的位置的建议。
我的目标是更好地利用朝南窗户的被动式太阳能加热，并利用我的真空管集热器产生的低热(目前提供我的大部分DHW和一些空间加热，我的房子直接毗邻这座新建筑)。虽然我不打算让我的房子/车库脱离电网，但我希望在未来设计一些脱离电网的建筑，并认为热存储将是方程的一部分。我想从这个项目中获得一些关于未来项目的见解。我的设想是，这样的离网建筑可以实现空间供暖和DHW要求，而不需要持续的木材或化石燃料供暖。
我附上了一些图纸，以显示我的进展到目前为止，并说明两种配置，我一直在考虑。虽然我想保持系统尽可能被动，我希望使用一个(非常小的)水对水热泵从我的子板存储时，需要拉/推热量。我希望有时通过直接泵送热传导流体(水)将热量从平板推/拉到子平板管道，其他时候使用热泵。在很多方面，我相信我这里有一个小的次板状地热田，它可能比一般的储热能力更好。我期待大家的想法和建议。
Eric Bjornson的回答
埃里克,
自从这篇文章写出来以来，我的观点一直没有改变。试图在建筑物下面的土壤或沙子中储存热量是对传递热量所需设备的浪费。可储存和回收的有用热量太低，不足以证明设备的资本成本。
Martin Holladay的回复
过去几天，我一直在阅读GBA上有关热储/砂床/季节性储储等的帖子和评论，对这些回应感到很兴奋。然而，就我提出的概念而言，我不会不同意你的观点，因为它不是为电网连接的建筑供暖的最低生命周期成本方法。然而，如果考虑到寒冷气候下未连接电网的建筑/社区的解决方案，我认为探索路基蓄热的合理成本选项是有一定可信度的。有人可能会说，如我的图纸所示，在基础上增加蓄热装置的边际成本仅仅是安装子板pex管道和任何相关的泵和控制的成本。虽然现在价格昂贵，但我希望小型W-W热泵和简单控制有很大的降价空间。
Eric Bjornson的回答
埃里克,
要小心使用热泵从地基下的土壤中去除热量的任何计划。如果你移走足够多的热量，你的房子下面的土壤可能会结冰，这对你的地基不利。
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