寒冷气候下的机械系统
你好,
我的问题主要是关于我们未来房子的供暖问题。我们正在完成我们大约1400平方英尺的房子的设计(加上一个未完工的地下室)，计划今年秋天开始建造。房子是一个细长的矩形，有朝南的窗户和一个屋顶，可以遮挡夏天的阳光，让冬天的阳光进来。希望有很多阳光明媚的冬天!我们住在爱荷华州(气候区5a)，但情况并非总是如此:)。窗户很可能是乙烯基的，我们还没决定是双层还是三层。目前的计划是在2×6的墙壁上安装刚性喷雾泡沫保温材料。
我已经通读了一些这样的问答文章，我觉得我应该在这篇文章的序言中声明，我不像大多数人看起来那样了解建筑术语和技术，但希望我能在我的文章中提供足够的信息!
我们一般希望我们的建筑平衡-简单，成本效益，舒适，高质量的材料和深思熟虑和认真对待我们的决定。我们想要一个全电动的家庭，也想安装光伏电池板。
我不知道该怎么给家里供暖。虽然我喜欢没有中央暖气和空调，但似乎有中央空调是明智的，如果没有其他原因，只是为了控制湿度。Plus, it does get rather hot in the summer and I don’t want to get extra hot because I’m mad that I didn’t install any AC Since we will have AC, it seems like we will have central heating as well (our builder is under the impression that you can’t really find an AC only system here in Iowa but he was going to check on that).
然而，我不打算使用强制空气加热。我从来都不喜欢强制的空气加热，我和丈夫发现只有在寒冷的天气里，我们才会感到舒适，而我想要舒适。在地板辐射似乎昂贵-特别是更有效的水循环系统。我还担心，如果这个系统真的崩溃了，要修复它将面临怎样的挑战。另外，我们被告知用电锅炉来加热液体的效率不高，所以我们需要用丙烷，我想避免这种情况。我读到过我们也可以用地热来加热流体，但这似乎很昂贵(尽管我没有检查过)。
我们还想要一个烧木头的火炉。我知道它们不是最好的室内空气质量，也不是最好的保持房屋超级绝缘，但不管所有这些，我一直喜欢在寒冷的下雪的冬天让炉子继续工作的想法。
所以，剩下的就是一个强制空气系统，一个烧木头的炉子和一些其他辐射热系统(我不想用炉子作为主要的热源)。这一切听起来既昂贵又复杂。另外，我们的房子应该隔热效果很好。我正在考虑使用一些简单的踢脚板加热器，但仍然讨厌有一个强制空气加热系统，我们希望不必使用。
任何想法或想法都是赞赏的!如果我的假设不正确，请纠正我。
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回复
嗨克莱尔!
有很多需要平衡，但这是一个令人兴奋的过程。一些想法:
1.这不是一个很大的房子，它看起来会建造得很好，热量损失很低。这些特性确实使得液体循环系统很难被证明是合理的，特别是如果你想要它是全电动的。这也使得地热很难被证明是合理的。
2.地暖系统也难以适应小型房屋和低热量损失。设备/人工成本很高，地板温度仅略高于室温。
3.这些特性也使得烧木头的炉子很难被证明是合理的，因为在一个低热量损失的空间里很难防止过热。再加上室内空气问题等等。也就是说，它增加了气氛，是一个可靠的备用热源。如果你安装了一个，确保它有一个合理的小输出。
4.中央空调确实是提供冷却的最好方式。建立这个，你将安装整个房子的管道系统。所有其他的热量分配方法都是多余的，这可能是好的，也可能是坏的。如果你想要辐射加热，空气-水热泵可以提供，并通过管道系统冷却。它不会便宜或简单，因为这些在美国极为罕见。
5.我要挑战一种假设，即良好安装的强制空气加热是不舒服的——一个中央管道，逆变器驱动的热泵可以非常舒适。我有三菱超热管道，它很棒——它静音，可以调节热量输出，所以温度非常一致，但有很多优质品牌。因为你将安装管道系统，这是成本效益，电力和舒适的选择，在我看来。与电动踢脚板相比，它的使用成本约为三分之一。然而，安装电动踢脚板作为补充热源也是一个好主意——它们很容易分区，多余，而且便宜。如果热泵不适合你，他们可以处理加热。同样质量的空调和热泵之间的成本差异非常小，值得一试——如果你喜欢它，在冬天的几个月内，它可能会比电动踢脚板更划算。
保罗,
非常感谢您提供的简洁明了的信息。听到你对我提到的所有加热选项的意见非常有帮助，有一个可靠的推荐也非常有帮助。
感谢您的回复和您的想法。
克莱尔
我不回答你的问题，但如果你想认真一点你就得把泡沫隔热喷雾扔掉。你不能选择一个更不环保的绝缘材料。
嗨,特雷弗,
你有什么建议吗?Robert在他的回复中提供了很多信息，但好奇你是否有什么要补充的。我们可能不会做双层墙建设，除非它被证明是最好的选择。
克莱尔
同意特雷弗和保罗的观点。
喷雾泡沫是每英寸最高的绝缘r值，可以用来密封螺柱腔，但除此之外，它有许多严重的负面影响。高成本和高风险。Trevor注意到现场应用闭孔泡沫的全球变暖/可持续性问题。由于喷雾泡沫在安装时释放有毒气体，安装人员应穿戴有空气供应的防护装备。希望煤气泄漏在几天内不再是一个严重的问题。但现场喷涂泡沫并非万无一失。在这个网站上记录了许多事例，在泡沫完全固化后，废气和不良气味仍然存在很长时间。如果不清除周围的建筑材料，几乎不可能清除泡沫。就我个人而言，我为那些经历了这种灾难性后果的人感到遗憾，并认为不值得冒险。恕我直言，GBA应该更经常地警告这个问题。 In addition, it makes little sense to have such an expensive, high R-value material in stud bays, when the studs, wall bottom plate, top plates, and window and door framing allow far more heat to pass through them than whatever insulation you install between studs. (Wood framing is R=1.25 per inch, or R-6.75 total for 2x6 studs and plates in walls. Wood framing "factor" is about 25% of the typical platform framed wall and floor system that faces the cold exterior). So the real insulation value of the wall is much lower than the R-30 or whatever the spray foam contractor quotes. As an alternative, "Continuous insulation" can be provided by exterior insulation foam board, polyiso, or mineral wool board; or by double wall construction with continuous insulation between the two stud walls. These eliminate most of the thermal bridging that occurs in simple wood stud walls.
对于新建筑，有许多比现场应用闭孔喷雾泡沫更经济、更安全、更可持续的保温选择。Roxul ComfortBatt矿棉绝缘材料是许多高性能住宅设计师和建筑商的首选。防火，允许水蒸气通过，安装方便，R-23适合2x6结构。大多数高性能的房屋建筑商喜欢添加外部绝缘材料(polyiso R-6/英寸与闭孔喷雾泡沫相同，或EPS或GPS泡沫板，所有这些都是工厂生产的，以避免现场应用的固化风险)。其他建筑商和设计师更喜欢双墙结构(两堵平行的2x墙，平行墙之间有一个空间用于连续隔热，没有任何木钉的热桥接)。这两种方法都是具有成本效益的选择。
它们还包括在外部的雨幕，以排干任何水，通过包层，这两种类型的墙，或普通螺柱墙没有任何地方连续绝缘。
这个网站上的大多数专业人士都会建议你使用迷你分离式热泵，就像保罗建议的那样。通常用于卧室和其他小空间的管道。你可以发布一个单独的问题，展示你的楼层平面图，以获得更多关于这个话题的详细建议(而且是免费的!)
每个人都有自己喜欢的特别的东西为他们的家，就像你想要一个木火炉。如果停电了，可以用来备用暖气和做饭。如果你的室内有足够的空气流通，而你只是偶尔使用柴炉，室内空气质素就不会受到太大影响。如果你还没有一个好的信息来源来做出选择，你可以再发一个单独的问题来获得更多关于更小、更高效的木质火炉的想法。
最后，如果你计划建造一个主要靠从朝南窗户获得的被动式太阳能供暖的住宅;或者太阳能回火房屋通常在白天通过太阳能获得热量加热，但在夜间和阴天期间使用另一个加热系统，参见本文了解详细信息:
//m.etiketa4.com/article/a-quantitative-look-at-solar-heat-gain
或者这篇关于设计良好的经典被动式太阳能住宅的文章(在各种条件下，大量计算了太阳热量获得与冬季热量损失):
//m.etiketa4.com/green-homes/a-passive-solar-home-from-the-1980s
简短的总结:你需要有一个密封和高度绝缘的建筑，在太阳能收益将等于仲冬的热量损失之前。你必须观察你的气候，计算最冷的晴天和阴天的冬天(这不是最冷的)的得失。现在，少用朝南的玻璃，多用隔热材料，并注意在墙壁和屋顶/天花板上创建一个或多个详细的空气屏障是更有意义的。对于朝南的窗户，你可以选择双层玻璃窗，太阳热量吸收系数为0.5至0.7。对于其他方向，采用隔热性能更高的玻璃或三层玻璃。在夏季，你不希望西侧获得太多太阳能，也不希望东侧获得太多太阳能。北方不可能全年都能直接获得太阳能，所以那边的窗户可能更小。这取决于你的房间布局和景观。
查看weatherspark.com网站上的气候数据图表。附件是爱荷华州，但如果你把你的城市，你会得到更好的例子。其他参考文献见上述文章。
不管你做出了哪一种选择，你在GBA上得到的反馈都是密封性非常重要。你需要在你的墙壁(和屋顶/天花板)某处安装一个(或两个或三个)空气屏障。这可能是用胶粘的护套，不透气的干墙，或其他方法。至少有一个连续的空气屏障，两个或两个以上也无妨。在新建筑过程中容易且相对便宜。在施工过程中，通常是在安装石膏板之前，至少进行一次吹风机门测试并进行改进，这样就可以修复发现的漏洞。漏水的建筑破坏了绝缘，寒冷的室外空气绕过你的绝缘材料，调节室内空气逸出你的建筑。
在这个网站上有很多有用的信息，关于空气密封，鼓风机门测试，和迷你分割。
祝你的家庭计划和建设好运!
在这里，我不想进入杂草，但虽然我有一个管道迷你裂缝，但这比买一个热泵(“迷你裂缝”或其他)更重要。mini plit是一个棘手的术语，因为它以前是某种特定的，但现在不是了。
罗伯特,
谢谢你提供的这些具体信息!有很多好东西值得考虑。我们可能会改变绝缘计划。我很高兴能得到关于绝缘的信息…我们对喷雾泡沫不是很感兴趣，但也没有人告诉我们有什么替代品。
也很高兴有关于南窗双层玻璃的信息，东西窗可能是三重玻璃，北墙上的窗户更小。
总之，这些回复非常有帮助!对于更具体的问题，我会考虑另一篇关于我们设计的文章。
喜欢看你发来的两篇文章!有很多信息要我消化。谢谢你的来信(也谢谢你写信!)
再投一票反对泡沫喷雾。我会在墙壁上使用矿物棉，把省下来的钱(不用喷雾泡沫)用在外面的连续绝缘材料上，比如polyiso。将polyiso密封在框架上，这将给你一个很好的空气屏障。然后我将详细说明内部侧干墙密封作为二次空气屏障。
我会在阁楼上使用吹制的纤维素，假设你可以使用通风的阁楼。在低安装成本和高性能方面，纤维素是很难被击败的。用老式的方法把阁楼地板密封起来，细节要仔细，要用填充物和罐装泡沫。你也不需要喷雾泡沫。
一定要给地下室的墙壁隔热。把它们隔离在外面有一些好处。我会在这里使用XPS，因为我更喜欢XPS在地下使用，而不是EPS，因为更低的吸水性，但两者都可以工作。板下保温也是一个好主意。
良好的绝缘将有助于避免任何寒冷的地方在你的家里。
比尔
谢谢你提供的所有细节!我们需要筛选所有这些伟大的想法，并在我们的目标下决定什么对我们的构建是最好的。
周末愉快!
这里有很多好的评论，但我想支持Bill上面的评论。关于绝缘，他基本上说了我想说的一切，除了一个细节:如果你想使用低于等级的XPS，并且你想要绿色，一定要指定低全球变暖潜在版本的XPS。欧文斯康宁的“NGX”就是一个例子——它可能是一个特别订购的物品，但应该从家得宝(Home Depot)买到，例如，如果你从专业柜台订购，即使它在你当地的商店没有显示。普通的XPS对全球变暖的影响高得离谱因为它们用来吹泡沫的气体。
太好了，谢谢你提供的具体信息
嗨，邻居，我住在爱荷华城的西部。为什么要又长又瘦，因为这样需要更多的外墙，而不是室内空间?“黄金比例…”
我计划一个混合热泵系统，使用丙烷作为二次热。如果我要在地下室盖房子，用作储藏室和机械设备，我不会把混凝土绝缘。我知道有些人不会同意这一点，但我现在坐在我的地下室里，这里有71华氏度，而外面有90多度。到了冬天，我会搬回楼上。如果你关心热量损失的话，你总是可以对一楼的托梁空间进行隔热。我会到处使用密集包装的纤维素，得到能量鞋跟桁架。我从这个网站的主要带走是空气密封的重要性和一个鼓风机门测试，以验证和发现泄漏..哦，在爱荷华州有一家叫“无沟解决方案”的公司，他们可以以每吨2000美元的价格安装地热井，如果你感兴趣的话。
嗨，爱荷华州的邻居!是的，又长又瘦在很多方面都不是理想的，但我认为这对我们来说是最好的……我喜欢瘦的一面(我想这个想法来自《模式语言》这本书)，我和我丈夫不想再写第二个故事……它又长又瘦!
总之，地下室的主意不错。我不认为我们会给地下室地板隔热。
我知道你对这个计划很投入，但记住现在这只是一堆文件。我不想这么说，但如果你选择把房子做得又长又细，想要获得朝南的玻璃，想着它可以帮助你的房子加热，你可能想要从一张白纸开始。
在我看来，被动太阳能是一个量化的想法，在现实世界中已经被证明是失败的。当你不想要热量时，你会得到太多热量，而当你需要热量时，你却得不到足够的热量。
我建了一个细长的房子，因为我有很好的视野，我想让大多数房间都有视野。
供您参考，我的4英尺高的悬垂对遮挡夏天的阳光几乎没有什么作用。
至于取暖，我认为你需要重新考虑使用强制空气。是的，糟糕的设计和安装系统会让人不舒服，但不要拒绝强迫空气失控的想法。
循环系统是预算破坏者。
丙烷价格的波动使我没有考虑它。
我不能让一个地源系统的回报工作。
最后只有空气源热泵对我有意义。
木炉是一个不适合在高性能的家庭，因为它是非常气密和绝缘良好。为了让柴炉工作，大量的空气必须向上和流出流感管道，在一个密闭的房子里，这些空气从哪里来?在一年中最冷的日子里，一个房子只需要20-30%的柴火就能产生超过10万btu的热量。你最终会有一个打开的窗户，这样你的房子就不会充满烟雾和过热。
Walta
我也不得不在我们的大装修中指定一个新的HVAC热泵系统，而不是辐射地板、散热器和一个木炉。40多年来，我一直在用一个带燃油散热器的木质火炉为我的另一个家供暖，我们都对这个概念很满意。但这是很古老的学校。
尽管我很努力，但我仍然在一个老房子里做大装修，所以我能期待的最好的是一个“相当不错的家”。旧学校装修要容易得多，也便宜得多，但我坚持要尽可能把信封封得最紧。一旦确定并实际完成，暖通空调的需求就下降了。一旦气流消失，绝缘装置就位，热泵就有意义了。壁炉和柴炉则不然。浪漫shmomance。
不过，我还有一个壁炉，它是我们现有LR的核心部分。我该怎么办?两件事之一:要么把它密封起来，去丙烷壁炉与外部空气供应，或有一个可操作的烟囱帽和严密的FP门，每年一次的圣诞节火灾。我会打开一扇窗户。
鱼与熊掌不可兼得。如果我们建新房子，我们的新家就不会有任何点火装置。
Walta,
细长的想法一部分是为了阳光，一部分是为了风景(南边/东南部也是我们的好风景…而且还背对着喧闹的高速公路)。我不认为我们会从被动式太阳能的设计方面得到很多，但可能会有一些。
在读完这些文章后，我肯定会重新考虑使用木火炉，并且已经放弃了在地板采暖中使用水循环的想法。也许我们会选择在外面建一个不错的火坑:)
很高兴在所有这些事情上有大家的指导。空气源热泵似乎是一条可行之路。
“又长又瘦”确实会在给定的地板平方英尺内带来更大的建筑围护结构表面积(或在给定的周长内带来更低的总建筑面积)。但在长边和短边的比例为2:1时，差别不大。做数学。除非你试图满足Passivhaus/PHIUS认证，否则这不是一个交易破坏者。为了弥补更极端的情况，你需要更多的美元用于绝缘。
成功的被动式太阳能或太阳能回火建筑需要:
-太阳能热收益和家庭建筑围护结构损失的仔细工程，包括一个密封的，超级绝缘的低热负荷的建筑。
-充足的太阳能热质量，如绝缘的混凝土楼板、绝缘的室内砖或砖石或水，以吸收多余的热量，并在夜间室内温度较低时将热量辐射回来
——寒冷，大部分阳光充足的冬季气候
-小心放置朝南的窗户，以吸收冬季的太阳热量，并尽量减少或遮蔽朝西和朝东的窗户，以避免夏季过热
-朝南的太阳能通道(冬至上午9时至下午3时，建筑物没有太多遮阳)
设计不佳或位置不佳的被动式太阳能建筑无法很好地发挥作用。设计糟糕的建筑并不能证明设计良好的建筑不能被建造。
被动太阳能很难正确使用。我有10%多一点的朝南的窗户，在一个阳光明媚的冬天，完全没有暖气的情况下，可以轻松达到华氏80度。
根据被动式太阳能的人的说法，神奇的子弹应该是热容与混凝土板之类的东西，这听起来不错，但在现实中行不通。为了给楼板加热，温度必须上升，对于任何合理数量的混凝土，你看到的接近10华氏度，这意味着房子在白天仍然会过热。这种平板确实能给你带来一些夜间的热量，但我不确定它是否值这个钱和对环境的影响。
我会选择尺寸合理的朝南窗户，适当的遮阳，它们确实有助于减少你每年的取暖费用，在冬天获得额外的温暖的房间是很好的。确保模型的光线进来的地方和家具的位置，因为你可以得到很多眩光。
木热在低负荷的房子可以使工作，但确实需要一些谨慎的设计和调整。安装为5万英热单位热量损失的房子设计的标准木炉是自找麻烦。我会通读斯科特的博客:
//m.etiketa4.com/article/flatrock-passive-firing-up-the-heating-system
只有当你不需要冷却的时候水循环才有经济意义。一旦你需要冷却，就像其他人说的，计划管道。如果你有管道，不妨用它来加热和冷却。设计良好的空气系统在一个低负荷的家庭是令人惊讶的舒适。
感谢您的回复!