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社区和问答

手动J for Dirastive Solar

比尔C|发布了能源效率和耐久性

我正在Faswall ICF街区外建造自己的1663平方英尺的房子。R25墙,R50天花板,R10楼。该住宅将是一个朝南的被动式太阳能住宅,在地板上有一个暴露的板,地板上有循环供暖。气候6区邮编81211。一般情况下,这里的人们不用空调,只有暖气。

手动J的计算是50,000 BTU的热负荷,但我不相信手动J的方法适用于建造一个紧密密封的被动式太阳能住宅。

有人知道吗?我是否可以使用一种修正方法来解释被动式太阳能加热的影响?我在努力避免我的Chiltrix系统尺寸过大。

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回复

  1. 克莱默Silkworth||#1

    我强烈建议在被动式太阳能住宅中避免板内辐射。通过加热平板,你阻止了它作为热质量的使用。当平板在夜间运行以保持房屋温暖时,第二天早上,平板就完全“充电”了,太阳能增益无处可去,你的室内温度可能会飙升至15-20F+。事情发生的时候我也去过这种地方。被动式太阳能在低质量、快速加热系统中效果最好。地板是“被动式太阳能”的“被动式”部分(至少是不错的一部分)。你不会想要一个没有另一个。

    至于手册J问题,我会说这根本不适合。事实上,这基本上是它在手册中第8页所说的。像PHPP或WUFI-Direvive这样的被动房屋工具可能更合适。

    1. 德克莱亚州||#11

      当地板辐射热在25年前第一次变大时,你经常听到人们说,它需要在混凝土地板中“热质量”。人们会吹嘘一层楼花了半天时间才达到温度,好像这是件好事。

      这完全是基于对正在发生的事情的误解,过去是错误的,现在也是错误的。首先,供暖系统最舒适的地方在于它的反应速度尽可能快;理想的系统在任何时候都能立即达到所需的温度。地板辐射需要的是一个非常均匀的地板温度,而实现这一点的方法是将管道嵌入具有高导热性的东西中,这样热量就能均匀地传播。混凝土有助于辐射地板,不是因为它有“热质量”,而是因为它有一个非常低的r值。铝板也可以。

      你需要均匀温度的原因是,不像散热器,你接触的是辐射地板,所以任何一个地方都不能太热。所以热量需要分散。在25年前,这是一件大事,隔热标准和今天不太一样,需要排出30或40英热单位/平方英尺的辐射地板并不少见。为了得到这样的输出而不让地板上的任何一个地方都很热整个地板必须非常温暖。

      如果你把****放在外面,你就可以在较低的温度下运行水,你的整体舒适度就会大大提高。

  2. Trevor Lambert.||#2

    在这些细节上的手册J似乎为50kBtu似乎很高。我会质疑执行它的人。已经说过,您引用的绝缘水平似乎对区域的被动太阳能家庭似乎不足。此外,在我看来,被动加热方面不应具有加热系统尺寸的任何轴承。您需要能够在最糟糕的条件下加热您的家,并且在最小的太阳中不可避免地获得几天的时间。

    我同意克莱默关于地暖的观点,但原因不同。与其他选择相比,它的价格昂贵,所有被认为具有的优势都是虚构的。它不会增加舒适度,不会减少能源消耗,也不会让你的脚感到温暖。在一个超级隔热的房子里,地板只会比理想的空气温度高几度,这甚至不足以让混凝土降温,更不用说感到温暖了。

    最后我要指出的是,ICF是你能选择的最不环保的建筑方法。

  3. 沃尔特Ahlgrim||# 3

    我不是一个被动式房屋专家,但我认为要想获得被动式房屋认证,你必须向第三方支付费用,让他们用他们的专有软件对你的房子进行计算机建模,这样你就能得到所需的热负荷。

    当我看到被动式房屋保温规格6区的时候,它看起来像是R40子板,R60墙,R100屋顶结合了最昂贵的窗户和门。我对被动式住宅项目的意见是成本从来不是模型中的一个因素。

    如果你不为被动认证付费,我建议你停止使用被动这个词。在我耳中,你的绝缘号码听起来很像不错的门牌号。

    考虑用BEopt建模你的房子,并调整你的选择,以最低的建造、融资和运营成本建造房子。

    据我所知,安装在大多数被动式房屋中的绝缘材料永远不会节省足够的能源来收回绝缘材料的成本。

    试着建立一个BEopt模型,太阳能可以工作,我在我的邮政编码做不到。把我的房子翻个底朝天,全年的车型数量几乎没有什么变化。

    https://beopt.nrel.gov/home

    Walta

  4. 比尔C||# 4

    # 1。我们不寻求“被动式住宅”认证,但我们的房子将依赖“被动式太阳能”,使用热质量来调节和放大加热。这就是为什么我们有一个裸露的平板地板和高热质量墙。
    #2.我们使用的ICF是Faswall,不是标准的Nudura形式。它85%是由回收材料制成的。可以理解的是,它们最终必须被混凝土填充,但我们都必须在成本、山地材料的可用性和建筑规范之间做出权衡。

    感谢大家花时间回复。

    1. 德克莱亚州||# 7

      “热质量”可以“调节和放大加热”的想法,已经相当不可信了。首先,它是基于一个错误的假设,即物体的质量决定了它的热容,越重的物体容纳的热量越多。混凝土,通常被认为是“热质量”,实际上具有较低的比热,比除了钢以外的任何建筑材料都低。普通建筑材料,如木材和干墙,比混凝土的比热更高,如果你想增加你的房子的热容量,你最好使用更多的它们。

      但是有一个原因,您不会将房屋的热量放入手册J.为了使热流动流动,必须存在温差。热流量与温差成比例。为了使大量热量从房屋内的空气流到结构,空气必须在白天进行相当更热,并且为了显着热量流出结构并在夜间进入空气中的空气必须明显比结构更冷。

      让我给出一些数字。假设50K BTU/hr是正确的,一天有8个小时,太阳温暖了房子并储存了能量。为了熬过剩下的16个小时,你需要存入800K BTU。假设你的房子重50000磅,平均比热为0.5。为了储存800K BTU的热量,建筑的温度必须在一天内摆动32华氏度。这超出了大多数人可以接受的舒适范围。

      我想你会发现最大化绝缘而不是房子的重量,给出了最低的整体能源使用。

      1. 克莱默Silkworth||#9

        同意“质量”的问题,这是一个有点用词不当,但看看体积热容-我们不是根据重量,我们是根据体积。混凝土的热容量约为30 Btu/cuftF,木材的热容量是这个的1/3。钢铁大约是50。唯一比这些都高的普通材料是水,大约60btu /cuftF。我同意TM的效果经常被夸大(“有效r值”,有人知道吗?),但当事物平衡正确时,它可以而且确实有效。

        1. 德克莱亚州||#10

          事情是这样的:如果你使用的是“主动”气候控制——加热和冷却——你不会想要“热质量”或高热容,因为这会使你的建筑对HVAC系统的响应降低。这最终意味着一栋不那么舒适的建筑。在一天结束的时候,我们使用HVAC的原因是为了乘客的舒适。

          让我们做一个思维实验。想象两幢房子并排在一起。其中一个设计加热负荷为10K BTU/hr。另一个设计负荷为50K BTU/hr,一楼有25吨混凝土。哪一个会更舒服?没有竞争,第一个。

  5. 专家成员
    里克•埃文斯||# 5

    Bill328,

    我不确定我明白你在问什么。

    手动J calc意味着根据您所在地区99%的设计温度来调整您的设备。这种设计温度很可能发生在冬季的夜晚。对于手册J,你接收到多少太阳热量是无关紧要的,除非你问的是热质量的影响。(可能有一些,但icf因为内部泡沫而浪费了这个机会。)

    您是否试图确定今年需要多少补充热量?如果是这样,那么考虑太阳热增益很重要。这与手动J Calc不同。大多数人都使用能源建模软件,但我更喜欢用手做。

    你可以使用网站寻求帮助,如果这是你的目标:

    https://susdesign.com/windowheatgain/

  6. 专家成员
    里克•埃文斯||#6

    比尔,我刚查了一下"法斯沃"

    这和传统的ICF非常不同。你的手册J实际上可能是正确的,因为我高度怀疑这些墙有任何有意义的r值。

    考虑到你的位置阳光充足,也许随着时间的推移热质量会有所帮助,但这与手动J计算没什么关系。如果多云的天气持续了几天,你又碰上了一个寒冷晴朗的夜晚,那么你可能需要50000英热单位(btu)才能把温度提高到68华氏度。假设这可以在99%的时间内发生,那么这就是Manual J试图解决的问题。

    我一直高度怀疑那些吹捧热质量好处但r值低的公司。但是,我对你住的地方不太了解。

  7. 德克莱亚州||#8

    对于Chiltrix系统尺寸过大的问题,一般情况下,空气-水热泵不会像微裂和传统热泵在尺寸过大时那样受到性能冲击。事实上,超大尺寸可以让你在管道中运行更温和的温度,这通常更有效。

    然而,当你最终购买了比你需要的更多的设备时,尺寸过大就成了一个缺点。

  8. 罗杰·贝瑞||#12

    Bill328,

    我在"贝尼"以西大约100英里所以我不知道你们的冬天是什么样的。我曾在夏天访问过这里,我想提醒大家,试图被动地使用朝南的大窗户可能不会像计划的那样奏效。夏天会很热,而冬天的夜晚,随着阴天的到来,大片的窗户区域会变成墙壁上的冷冻区。如果你可以计划在夏天增加门廊式保护大面积的玻璃区域,那么我推荐它。

    50000英热的数字似乎相当遥远,除非你有非常高的窗口面积。我有将近两倍的加热区域,并计算了一个低30k数字为-10低。R30+墙体,R50+吊顶,R15板下及基础外侧。鉴于科罗拉多州野火的风险,法斯沃尔系统似乎有优势。我自己的隔离方法让我有辐射负荷损坏的风险。我所创造的20-30'安全区将永远不会被测试。

    然而,它可能是有用的看Faswall作为一个螺柱墙给予木材和水泥混合。Durisol/Nexcem的一种非常类似产品的文献似乎表明,散装材料每英寸R2左右。快速检查Faswall没有产生直接链接到散装材料的R值。也许每英寸更高。

    虽然部分腔体积可以接收绝缘,但是该腹板基本上是通过与螺柱的热能的路径相同。与所有联系在一起的水泥填充是额外的质量,但其他人已经彻底讨论过。我会向你的平板和墙上的边缘看,作为潜在的大损失点。将泡沫放在板的外边缘,以限制损失将有效,但这确实在临界点中击败了抗虫特征。

    也许现在考虑这个问题有点晚了:

    如果你不打算为标准石膏板加料,电气工作的成本。

    外部涂层的类型和闪光细节需要保护块吸收水。它仍然是以水泥为基础的产品。

    你将如何设置窗户和门,再次闪烁和水的保护细节。

    如果要给阁楼通风,天花板平面和墙壁之间的空气密封细节。

    我将在一定程度上不同意热质量的DC。我家的内部质量是所有木结构,加上瓷砖和5/8干墙。我们不希望AC的噪音和这里的干旱条件(以及30-40昼夜温度波动)使我们能够非常舒适。夜间开放,冷却内部质量,然后关闭已经成功了。如果长期热浪预测物化,在5年内再次向我询问。也就是说,在更潮湿的环境中的热质量不会像减少空气中湿度的手段一样舒适。酷和潮湿并不好玩。

    我最终使用了cove加热器(是的,运行起来很贵),因为在构建的时候根本无法进行迷你分割。包裹层内部的质量也起到了飞轮的作用,只有在断电时才会被注意到。幸运的是不经常。

  9. 德克莱亚州||# 13

    对于最初的问题:

    你可以模拟太阳对房子的影响,只是需要一些工作。在经济学中,他们做了很多建模,他们有一句谚语:“每个模型都是错误的,有些是有用的,”缩写为EMIWSAU。记住那件事。

    手册J模拟了最冷和最热的日子的热量损失和增益,但它具有效用,用于在其他日内建模。潜在的假设是热流与内外温度(Emiwsau)之间的差异成正比。因此,如果您的模型表示,您的加热需求是50K BTU,外部温度为0F,内部温度为72F,它表示,在36F的外部温度下,您的加热需求将是一半,或25k BTU。

    你要建模的不是极端的日子,而是平均的日子。对于你的位置,你需要找到每个月的平均高温和低温。你还需要找到每个月的平均日照量。建立一个电子表格,在其中你每个月平均一天的24小时模型。假设高温发生在下午2点,低温发生在早上6点,并且温度在两者之间呈直线变化。这给出了每小时的温度。计算每小时的热损失,使用手册J中的数字和外部温度。对于每小时的太阳热获得计算,假设一天的整个太阳获得从上午9点到下午3点均匀,利用你的窗户面积和它们的捕获率假设(10%不是不合理的)。

    如果热损失不等于热获得你必须计算出房子内部的温度变化。估算房屋的重量,并以材料的平均比热来估算热容。用热增量除以房子的热容得到温度的变化。加上现在的温度就得到了下一小时的温度。

    可能会有一个温度太热,你开始拉窗帘或打开窗户。调整你的模型,这样如果房子的温度超过这个温度,就不会吸收更多的太阳热量。也会有一个温度,低于这个温度你就会打开暖气。调整模型,使温度低于该温度时增加热量以弥补任何不足,从而温度不再进一步下降。

    最后,调整当天的起始温度,直到起始温度与结束温度一致。12个月都要这样做。将每个月的典型日乘以该月的天数,就得到了全年的能源概况。

    您的手册J应具有墙壁,窗户和屋顶的总面积,以及关于每个绝缘品质的假设。通过调整这些假设,您可以看到不同的建筑如何影响年度能源成本。

    虽然这是一项大量的工作,但我鼓励你们去做这些工作,看看结果如何;这比盖房子要省事多了。我大概15年前做过这个练习。我发现,在我居住的华盛顿特区,夏季、春季和秋季的窗户会产生大量的太阳能,但在真正需要热量的冬季却没有那么多。其实在冬天窗户是净输家。在我的模型中,导致净年能耗最低的建筑是一个没有窗户的盒子,墙壁和屋顶上有厚厚的隔热层。

    显然,这样的建筑并没有创造出一个非常宜居的房子。但经过几十年的追逐,我放弃了它。我现在认为,最高效的房子应该是紧绷的、绝缘良好的,窗户少,电力设施全,屋顶上可能有最大的光电阵列。

  10. 专家成员
    阿尔卑斯山脉||# 14

    被动太阳能不会降低机械系统的大小,只需在加热季节运行的程度。在冬天没有太阳的情况下有多个日子是非常常见的,没有多少热质量会让你通过一周的一周,你在那些日子里仍然需要热量。

    我自己的家有足够的朝南的窗户和室内空间,在冬天阳光明媚的日子里没有太多的热量。如果暴风雪来了,连续几天都是阴天,气温就会完全升高。

  11. 威廉Hullsiek||# 15

    这个数字似乎太高了。你用什么来计算设计温度和渗透?有些工具是用来给锅炉定型的。你打算用奇尔特里克斯来加热和DHW吗?如果你使用辐射热,你可以考虑铝板面板。对于-13f的设计温度,我将我们的辐射地板保持在85至103f之间。

  12. 德克莱亚州||# 16

    为了结束这个循环,我想分享一下我所做的分析,它让我对太阳热能失去兴趣。tl;dr版本的解释是,一个隔热良好的房子比一个有窗户可以吸收太阳热量的房子使用的能源更少。

    第一步是按月计算平均加热温度,我得到的结果是:https://ggweather.com/ccd/nrmhdd.htm

    对于华盛顿特区,我使用了:
    9月19日
    202年10月
    467年11月
    755年12月
    1月906
    741年2月
    562年3月
    4月269日
    72年5月

    来自HDD,您可以通过使用HDD来获得平均月度温度并将其分开30(使数学更容易假设所有月有30天)并从65中减去。这是我所拥有的:

    9月64日
    10月58
    11月49
    12月40日
    1月35
    2月40
    3月46日
    4月56日
    63年5月

    R值的单位使得如果您采取温差和除以R值,则每平方英尺获得BTU / HR。将其乘以24获得BTU / Day / SF。这是我对R-38墙壁的影响:
    btu / day / sf
    = = = = = = = = =
    9月5日
    10月9日
    11月15日
    12月21日
    1月24日
    2月21日
    3月17日
    4月11日
    5月6日

    类似地,这是我为R6.7 (U=0.15)窗口得到的,这是一个非常好的窗口:
    9月29日
    10月52
    85年11月
    121年12月
    140年1月
    2月119日
    97年3月
    4月60
    5月35日

    如果你把每个月的数据加起来,再乘以30,你就得到了每年的BTU/SF。对于R-38墙,它是3870 BTU/sf,对于U0.15窗口,它是22061 BTU/sf。所以窗户的热量损失几乎是墙壁的六倍,这是有道理的,因为它的r值几乎是墙壁的六倍。

    现在那扇窗户也让阳光进来了,太阳也带来了一些热量。多少钱?我从NREL那里得到了日照数据。(不幸的是,这是一段时间以前,我保存的链接现在已死)。以下是华盛顿特区的数据,单位为千瓦时/天/平方米:

    1月1.96
    2.8年2月
    3月3.71
    4月4.55
    5.54年5月。
    6月6.03
    7月5.77
    8月5.34
    9月4.48
    10月3.4
    11月2.37
    12月1.81

    为了把这些转换成BTU/day/sf,我需要做两个转换。首先我要把SI单位转换成BTU单位和英尺。其次,我必须确定有多少日晒可以转化为可用的热量。有很多因素——太阳的角度,窗户的方向,窗户的SGC,遮阳——但为了简单起见,我选择了10%。这里是每月平均太阳日增重,单位是BTU/day/sf:
    9月142日
    108年10月
    75年11月
    12月57
    62年1月
    2月89日
    118年3月
    144年4月
    176年5月

    除了四个月 - 11月至2月 - 太阳能增益不仅仅是加热负荷,该窗口比绝缘墙更好。然而,这四个月代表了今年的加热负荷的70%以上,并且是太阳是最弱的时年的时间。在展示不适应之间的四个月之间的短暂缺失以及所需的是每年5,404个BTU / SF。这就是加热系统必须提供的。回想一下,R38壁的热负荷每年为3,870 btu / sf。因此,即使是太阳能的好处,该窗口即使使用约50%的供暖量,如果它被绝缘墙更换为那样,那么它就会更多地加热。是的,窗口的八个月内,窗口提供了所需的所有热量,但对于其他四个月来说,这是一个责任。

    这是华盛顿特区,气候温和。一年中最冷的月份是一月,平均温度是35华氏度(白天平均最高温度是42华氏度)。作为一个在新英格兰长大的人,对我来说,那将是一个美好的早春。在更严酷的气候中——冬天更冷,冬天的阳光更暗淡——计算结果更糟糕。

    有一种方法可以从太阳获得你需要的所有热量:在你的屋顶上放置一个太阳能电池阵列。如果您的公用事业提供了网络计量,那么它们甚至会为您管理容量。

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