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建筑科学

为什么北美需要自己的被动房屋标准

这不仅仅是气候问题

PHIUS+ 2015被动住宅标准根据气候设定供热和制冷负荷目标,而不是针对整个世界。该标准还做了其他重大改变。
图片信用:PHIU

有一种叫做被动房的东西。这是个糟糕的名字。几乎每个人都同意这一点。看看它的追随者是怎样的被驱动到狂热你会发现这个名字并不合适。房子本身也不是被动的,但我们先把它放在一边。

让我们谈谈数字和目标。这北美被动住宅项目PHIUS逃离了德国Passivhaus计划它为全世界制定了一套目标。现在PHIUS改编了德国标准以适应北美。这是一个重要的改变。信徒们的狂热看起来很有趣!

被动式住宅需求

首先,让我说一些术语。当我用"被动屋"这个词时,我指的是德国的一个项目“研究所.当我用"被动房"这个词时,我指的是北美phius计划(顺便说一下,它代表的是美国被动房研究所)。如果我用“被动房”这个词,小写的意思是,我指的是整个概念。

被动式住宅的两个基本要求限制了家庭的供暖负荷(峰值或年度)和一次能源(也被称为源能源)。在这里,如PHI网站所示

加热:每平方米每平方米(每平方英尺4.75 KBTU)净生活空间(PHI呼叫经过处理的地板面积)或峰值载荷10W每平方米(每平方米3.2万桶/小时)

一次能源:â‰/ 120 kWh /平方米(38kbtu /平方英尺)年处理面积

他们增加了与需要制冷的地方的热负荷相似的冷负荷要求。PHI标准还包括密封性要求(≤0.6空气变化每小时50帕斯卡,ACH50)和根据室内温度的舒适度要求。然后你再进一步观察,找到其他测量通风系统效率和安装窗户的u值的方法。所以这并不是一个像传闻中那么简单的程序,但基本目标是相同的。

当你深入研究的时候会有更多的细节,但它确实是一个简单,优雅的标准。这真的很吸引人,你所要做的就是满足世界各地相同的一些要求。

但这对北美市场有效吗?

约翰·斯特劳贝教授是科学建设领域最聪明、最博学的人之一,2009年写了一篇关于被动式住宅项目的评论文章.他比较了旨在满足Passivhaus要求与美国能源部建立美国计划的家园的需求。这是一个伟大的阅读和一个很好的起点,了解为什么Passivhaus标准对北美所需的修改。这是他的结论:

实现15千瓦时/米的被动式节能目标2/ YR用于加热现场能源使用,导致材料和金钱的投资,通常将超过其他成本昂贵和无害环境的解决方案。达到同样任意的120千瓦时/米2/yr比供热目标有更直接的环境效益,但最好(即成本和环境损害最小)使用一些现场或可再生的场外发电。

作为新的清洁,本地和可再生能源在未来25年内来到线路,并变得比目前的光伏价格更具实惠,因此Passivhaus采取的极端保护措施不太可能达到特定要求将被视为最佳部署冷气候住房的资源。

第二年,绿色建筑的亚历克斯·威尔逊也发现了Passivhaus计划不适合北美的需求.他列举了三个主要不足,并提出了相应的建议。

  • “在具有非常高的加热或冷却负荷的气候中,无源房屋标准现在可能太难以实现。”他的建议是专注于源能量,而不是真正热或冷气候的加热和冷却载荷。毕竟,在真正冷酷的气候中的家园不需要多大(或任何)冷却负荷所以“为什么不允许其中一些能量用于加热?”关键是源能量。
  • 被动式住宅的目标是基于建筑面积。威尔逊指出,这意味着:“更大的房子可以使用更多的能源,符合标准,而小房子更难认证。”密封性要求是基于ach50,这也是借贷对大房子的偏爱
  • 给现有建筑一些动力来建造被动房屋。“解决我们的气候危机将需要高度关注现有建筑,像被动式住宅这样的严格标准可能是实现这一目标的非常重要的工具。”但现在很难做到。”他建议召集一个专家小组,“为北美制定一个更合理的被动式房屋改造标准。”

Lloyd Treehugger改变了Wilson的文章并写了一些关于它的文章。在他的2010年文章中,被动豪斯:对美国来说太死板和不灵活,他总结了威尔逊的批评,并以“所有的观点都很好”结尾。

他们是对的。Passivhaus是一个精品项目,并注定将继续保持精品项目的PHI要求。

介绍PHIUS+ 2015被动建筑标准

在Straube和Wilson撰写评论文章时,PHI是PHI在北美的一个独立组织。2011年,PHI取消了与PHIUS的合同。2014年,PHIUS推出了新的针对气候的被动式住宅标准。

标准适应报告,他们在书中描述了一刀切的方法所带来的问题,“在某些气候条件下,这导致了非常昂贵的项目;在其他地方,它产生了严重的热舒适问题。“(p。5]我写这篇文章可能会被指责为贬低PHI,但事实是被动式节能标准需要修改。下面是报告中的另一段话:

几乎每个项目都提供了新的气候挑战。这些情况有时会导致项目与20世纪70年代早期“大众玻璃”设计具有相同的过热问题。在其他情况下 - 例如,在路易斯安那州 - 德国衍生的标准没有考虑湿度负荷,并且不准确地预测冷却需求。(p。5]

因此,在保持被动式haus整体结构和意图的同时,PHIUS做了一些改变。它仍然是被动式住宅,但现在它与被动式住宅有所不同。以下是主要的变化:

密封性:占地面积从0.6 ACH50增加到0.05 cfm50/平方英尺。

源能源:(1)由每平方英尺改为人均;(2)将能源因子调整为美国平均值3.16;(3)根据美国数据(来自RESNET)计算照明和杂项电负荷;(4)“将源能限制在6200千瓦时/人/年,并在几年内收紧到4200千瓦时/人/年”;(5)光伏(PV)输入或其他现场可再生电力的计算方法与太阳能热水相同。

空间调节:全年和峰值供热和制冷负荷目标因气候而异。

这三个物品有一大批包装在一起!第一个是我们中的一些人一直在呼唤很长一段时间。我在两个文章中写了关于ACH的问题(在这里在这里)在2010年回来。正如威尔逊在他的文章中指出的那样,ACH偏向更大的房屋。

源能量变化主要是使该计划适合北美建筑物的现实,并给予PV公平摇动。根据人数,基于楼层区域的目标从目标越来越大。探索最后一部分可能值得自己的文章。

最后,使标准的气候特异性只是一个大的变化,这发生在供暖和制冷负荷目标。现在,我们不再使用4.75 kBTU /平方英尺或3.2 BTU /平方英尺,而是使用项目所在地区的气候指标。转到Phius +标准页面然后点击地图上的一个位置,找出你的号码。

在制定这个新的被动房屋标准的过程中投入了大量的科学研究。PHIUS共事建筑科学公司使用美国能源部的拨款。我很想现在就开始解释优化过程,但还是留到下次再说。我在这篇文章里已经对你说了很多了。如果你想了解这些变化背后的科学,下载并阅读标准适配报告pdf).

多年来,PHI对Passivhaus做了一些调整,它比以前更好了。太好了。我认为,PHIUS所做的改变更广泛,更适合北美的建设实际。

停止抱怨;我们还有工作要做!

被动房的主要目标之一就是减少我们对环境的影响,对吧?我们可以通过减少能源使用来帮助解决一些严重的问题。我们应该寻找最好的方法。认为数字4.75或0.6是从上帝那里传下来的,这是可笑的。(我听说背面写着摩西从山上带下来的石版。)我们的目标是设计、建造和翻新建筑,使它们舒适、耐用、健康和节能。被动房屋可以,也应该是实现这一点的最佳方式。

被动屋计划在15年前从德国引进时就存在缺陷。GBA编辑马丁霍拉迪是另一个批评家指向更好的程序在过去的十年。这是他做的一个草图,清楚地说明了这个程序有问题。你认为哪种方案最能节省能源?

Martin-Holladay-Passive-House-foam-hog-sketch.jpg

我们并不总是有能力在七个房屋中分布这七层绝缘层,但我们必须在更大的画面上保持眼睛。不幸的是,很多人似乎在涉及这个主题时有近视。如果Phius为其修改的标准提供了理由,我们被指控“诋毁PHI”。因为我们已经修改了标准,所以我们被告知我们不应该叫我们自己被动的房子。如果我们说,“少填充”,他们说,“味道很棒。“我们无法赢!

别再纠结了!PHIUS做被动房。我们修改了标准。我们会留下来的。现在,我们有工作要做。有兴趣的人请加入我们。或者用你自己的方式。如果你想知道PHIUS正在做什么,九月来费城第11届年度北美被动房屋会议

让疯狂开始吧!

Allison贝尔斯他是一位演说家、作家、建筑科学顾问和《能源先锋的博客.看看他的深入课程,掌握建筑科学并在Twitter上关注他@EnergyVanguard

4评论

  1. 安德斯Lewendal||#1

    PH值标准
    篇好文章。我几乎同意所有的观点。在文章的最后,您正确地指出,我们的目标是建造舒适、耐用、健康和节能的住宅。我建议在这个清单上再加上一个“负担得起”。所有新建房屋的成本中,约有24%来自法规。有些是必要的,但许多不是。

  2. 专家成员
    达娜·迪斯特||#2

    使用单一美国网格源能量因子是荒谬的......
    ...和it's based on woefully stale data in a rapidly evolving grid.

    这是我以前提出过的批评,但现在比以往任何时候都更有道理。由于欧洲国家的地理规模相对较小,其国家电网通常由单一的国家实体控制,因此在欧洲模型中使用全国范围的单一平均是有意义的。在美国,有多个独立运行的电网区域,其中一些与邻近区域的电网连接像薄纱一样薄。ERCOT)。

    对PHIUS有任何有效性的最粗略的地理平均集总是主要的北美网格区域:

    http://www.opuc.texas.gov/images/NERC_Interconnections_Map.jpg

    http://www.geni.org/globalenergy/library/national_energy_grid/united-states-of-america/graphics/nercmap-2006-04-07.jpg.

    虽然根据位置将其划分为7-8个不同的网格源能源因素需要对PHIUS进行更多的分析,但它至少与特定被动式住宅的真实影响有模糊的相似之处,而使用全国平均(基于十年的旧数据集)则没有任何相似之处。

  3. 专家成员
    马尔科姆泰勒||#3

    安德斯
    您能详细谈谈我们对负担能力及其与监管的关系的看法吗?我感兴趣的是这24%来自哪里。既然土地使用和建设都是受监管的,那么建设成本肯定100%都是“衍生”出来的吧?你认为哪些规定会给房子增加不必要的成本?尤其是在讨论被动房屋标准的背景下,被动房屋标准会给这个过程增加相当可观的费用。

  4. 安德斯Lewendal||#4

    被动的房子标准
    马尔科姆:我希望我能给你一个好的答案。蒙大拿州的Bozeman目前正在编写新的统一开发代码。我鼓励我们的城市工作人员在阅读这份巨大的文件时考虑负担能力。通常规划师考虑的是一致性和组织,而不是负担能力。UDC中的每一个字都对负担能力有影响。这不是一件容易的事。我最近建了一个被动房应该能满足PHI 98%的协议。该项目的成本超出正常的法规、规范、劳动力和材料约为15%。我个人认为,实际机会成本的显著递减收益发生在15%之前。我的客户出于舒适和其他原因选择向前看。 At least they made an educated decision to do so.

    在全国范围内,我们需要重新考虑法规的成本。24%是个巨大的数字。有些规定是必要的,但许多规定可以加以简化或修改,以获得更大的灵活性。

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