在加州的政策制定者庆祝SB100,具有里程碑意义的法案,该法案要求公用事业公司提供无碳电力,到2045年,这个细节将尚未披露。

建筑在加州目前用电大约48%的总能源需求。剩下的52%在很大程度上依赖丙烷和天然气等碳源。组织如美国节能经济委员会的加州(美国节能经济委员会)指出,“必须大2045年无碳能源效率。”[1]这意味着尽管建筑物能源广受赞誉的代码和更严格的比其他许多国家,我们需要写作更效率的建筑。但是这个可以做吗?和改进的空间有多大?

2018年2月,帕洛阿尔托市发布了一个突破性的报道,无害地题为:“建筑基线研究路线图零净能量的建筑。“这份报告[2],而试图坚持以前的规定是零净能量(ZNE)目标,无意中暴露了更多的建筑的当务之急。

帕洛阿尔托的释放的报告几乎一个月前到达加州能源委员会(CEC)宣布其更新2019年提出标题24能源效率标准。[3]这CEC头条宣布在全国范围内由于新要求包括所有住宅到2020年太阳能电池板。然而,更重要的比所需的PV的珠光宝气仔细走从早期推动零净能量的建筑。

CEC的巧妙的避开其先前ZNE目标很容易错过,因为它提到的只有最后的FAQ,[4]伪装下的副标题“做2019年的住宅标准让我们零净能量?”

有很多将在这两个文件,这有助于加强和澄清对方的意外收获。为了进一步澄清,我们将测量它们的能量模型的七个最近帕洛阿尔托的项目。这些将用于探索CEC的可能未来住宅代码更新,说明多少余地仍然提高居住建筑效率。我们将密切与实测性能数据的发人深省的现实为一个项目类似我们将回顾在帕洛阿尔托。我们的目标是支持CEC的主建筑脱碳和指出,他们有可能在不久的将来把加州的能源效益守则》。

学习从帕洛阿尔托

帕洛阿尔托享受好运大展宏图的效用,这是为本研究能够提供能源使用数据。报告以一个伟大的桑基图(下图)说明整体源能源使用与加州。它在很大程度上依赖天然气占能源消耗总量的一半以上。

下一个饼状图展示了能源消耗总量分解类似于加州的一些大城市。帕洛阿尔托商业建筑消耗最多的能源。能源使用的分裂活动,第三个层次的信息变得有趣:这就是我们可以开始确定如何在帕洛阿尔托,建筑物能源花费。

这个细粒度视图允许一个更好的视角需要修复,和最好的机会可能在哪里实现碳减排。这份报告是值得注意的,因为它提供了一个全面的概述加州的一个中型城市的能源使用。尽管很难定义帕洛阿尔托平均水平,我们可以原谅调用其典型建筑环境。出于这个原因,我们使用这个报告提供广义洞察每个城镇的加州的能源使用。

我们的政策重点转移

到目前为止最令人瞠目结舌的信息暴露在这个报告是一个看上去无害的条形图的图表,比较的结果年度能源使用的三个框架零净碳,零净能量,零净电。这些简单的条形图显示鲜明的散度的加权优先,当看着能源使用通过这三个具体的镜头,提示问题:什么是目标与我们的建筑我们的目标?

这就是CEC最近超越了零净能量的碳减排重点,开始更有意义。这种比较图显示,如果我们只有通过零净电镜头,我们会向领导大力推广采光和照明节能措施,以最小的结果可能削减碳排放。

同样,零净能量镜头提供了一个广泛分布的可能的政策激励。一些积极影响碳减排可以预期,但是很明显的零净碳镜头,我们不能忽视。即使在帕洛阿尔托享有的田园和所谓的气候温和,最高建筑碳排放来自能源用于空间加热。[5]热水紧跟在后面,提供决策者两个不容置疑的选择:空间加热和水加热。如果政策都只专注于这两个东西,我们将有更高的机会大大减少我们的碳排放的建筑。[6]

那么,我们如何实现这一目标最有效?

幸运的是,CEC的FAQ已经大部分覆盖。特别提到的新住宅标准鼓励“需求响应技术包括电池存储和热泵热水器。“[7]这是大。表明清楚朝着电气化的建筑——加州的一大步,在气体的燃料选择很多年了。

这种组合的电气化、存储和热泵技术、热水能耗将主要由可再生能源。不太清楚CEC的常见问题是一个明确的计划,他们将减少了建筑空间供暖需求。幸运的是,空间加热需求恰好是被动屋的一个特定的专业标准。出于这个原因,建筑物的建模数据从一个集群,所有位于帕洛阿尔托附近,提供了一个有用的比较。

帕洛阿尔托的集群(大部分)被动的房子

帕洛阿尔托的人口以其创新和愿意探索新技术。这种开拓精神延伸到建筑环境在最大的集群(大部分)被动的房子坐落在加州的项目。项目是我们这里看的不是所有认证的被动的房子建筑,但他们使用被动的房子规划方案(PHPP)能源模型来指导设计和施工。

这些项目是两个认证:多代,大SFR-Luxury回家。他们的团队是足以与我们分享能量模型的项目,我们已经能够产生一些简单组装热阻和U-factors的比较。这些不同建筑物的建模性能指标是教学,并提供有关的代码可能有空间走向高绩效目标,如那些被动的房子所需的标准。[8]

不同建筑类型和大小

这些项目广泛代表了不同的大小和利用类型,从一个252平方英尺的小房子(1在上面的图表)两个4687平方英尺的豪宅(4)和5341平方英尺(7)。包括多代独栋房屋(3),在老龄化祖父母占有附加配件居住单元(ADU),和一个有意的社区(6)住房一个小型商业厨房,共享社区空间的地下室,和八个宿舍式卧室。集群项目五(5)这是一个小的商业办公大楼。一个小住宅项目(2)是一个老的改造1920年代度假别墅。除了更大的办公大楼,这种混合的建筑提供了合理的帕洛阿尔托的不同建筑类型的代表。

当比较的主要建筑的热阻信封组件有趣的是卓越的相似性在墙和屋顶隔热值全部7个项目。(注意:他们都是由完全独立设计和建模团队)。虽然code-compliant墙绝缘不落后太远PHPP-compliant项目,外墙的事实总是最大的任何建筑面积,使这一个关键问题。

当墙壁仍然为改善绝缘,提供房间屋顶保温水平显然是一致的。(没有看到!)

一个更大的分歧开始出现在窗口的平均热阻比较。设计团队为项目4是唯一一个选择了装上双层玻璃的窗户。所有其他项目所选的三层玻璃窗,这表明,虽然可以满足PHPP目标与双层玻璃,triple-glazing边缘气候可能会带来其他好处。标题24兼容windows在这个比较表示为“最差容许“合规的价值。我们可以合理地假设code-compliant项目与这些窗户应该满足PHPP业绩目标。

购者自慎:这个比较是有点复杂。没有走得太远到这里的杂草,这足以说表现显著差异存在于窗口如何计算通过PHPP相比其他能源模型。NFRC和ISO 10077测试所使用的协议PHPP已被证明进一步泥泞的这种比较,所以它可能是安全的,不是任何固体得出结论从这个特别简单的比较。(Windows是复杂的,这张图不是。)

它在地板上/板比较最大的分歧出现。除了一个PHPP-modeled项目采用slab-on-grade地板总成。(1)是一个例外,需要的小房子,几乎两倍于地板绝缘同行。这是由于其小尺寸和暴露于环境温度更加脆弱。[9]

值得注意的是,假设的第24号项目显示不需要满足代码sub-slab绝缘。[10]

将代码合规

最后,明显的遗漏的代码合规选项出现在比较的密封性测试所有这些项目。他们都遇到了所需的阈值为被动的房子认证,包括改造,允许泄漏略高于新建同行(1课时/将军。)这表明要求密封性不是一个不可能完成的任务。被动的房子现在项目由经验丰富的团队经常达到气密测试结果在0.2和0.3之间ach所以我们知道会议密封性目标并不困难。代码执行机构在全国各地[11]越来越认识到加强信封是一个简单的,具有成本效益的措施,大大提高我们的建筑的性能。

测量性能

不幸的是,我们还没有这组项目的测量性能指标,使一个完整的比较他们的预测和测量性能。我们希望这项研究在未来的扩展到包含这些信息。

针对负载

我们确实有一个健壮的性能数据另一个被动的房子项目就坐落在在阿拉莫湾,加利福尼亚州(见本专栏的顶部)。尽管是在帕洛阿尔托,这个~ 3000平方英尺的项目具有很多相同的特性和组件的多代独栋房屋项目(3)帕洛阿尔托集群。

治疗面积为2342平方英尺,墙组装R-28,屋顶R-46组装,windows 3.3 r -地板/板绝缘R-14和阅读0.3 ach50稍微更好的密封性。这是一个全电动家里,利用热技术对热水和空间条件。它拥有一个7.5千瓦光伏阵列安装在屋顶朝南,房子和电动汽车。虽然不是认证,我们相当有信心这个建筑满足被动的房子的要求标准。

时间的使用问题

监控能源使用的建筑由5月1日正式开始,2016年。建筑的日常能源使用自那时以来一直非常稳定,但它是更大的图景的概述能源使用和生成,提供最了解(并重申我们的结论来自三个框架比较图中生成帕洛阿尔托报告。)

当我们看图表绘制一整年的日常室外温度(红色线)对电的使用(绿线)覆盖与能源生产(蓝线),我们开始识别至关重要的信息。即使在我们的加州阳光明媚的气候,房子非常低整体需求(包括电动汽车),7.5千瓦光伏阵列不能满足所有的能源需求在11个月和2月之间。这表明没有电池的存储,这所房子仍然需要一个实用程序。这不仅意味着时间的使用很重要,但是季节性使用问题,证实我们的最重要的变量,事实上,冬季供暖需求——大部分不能被短期电池存储。

重新关注减排

这透露的信息监测数据,结合帕洛阿尔托报告,支持采取的新方向的CEC更新我们的标题24日,第6部分能量的代码。这个方向显然结束段落中概述的FAQ文档:

“展望未来2019年的标准,最重要的能量特征的建筑将它生产和消耗能源在适当时间和响应电网的需求,从而降低建筑的排放。”[12]

被动的房子加州是在全力支持修订关注建筑减排。然而,这里的信息共享提供了证据,仍有足够的空间和机会来提高建设效率和信封特别关注空间加热能源使用减少。我们很高兴支持加州能源委员会的努力指向我们州在正确的方向上。

• PHCA感谢业主和项目团队贡献他们的PHPP文件来支持本研究。
• 找到更多关于工作的被动加州的房子访问我们的网站。
• 了解更多关于被动的房子标准,在加入我们2018年北美被动的房子网络会议(# NAPHN18) 10月17-21st在匹兹堡。
  

布朗温巴里是一个注册建筑师和注册设计师被动的房子。她是董事会主席被动的房子。

脚注:

[1]http://aceee.org/blog/2018/09/california-must-go-big-energy

[2]https://www.cityofpaloalto.org/civicax/filebank/documents/63492

[3]http://www.energy.ca.gov/title24/2019standards/documents/2018_Title_24_2019_Building_Standards_FAQ.pdf

[4]http://www.energy.ca.gov/title24/2019standards/documents/2018_Title_24_2019_Building_Standards_FAQ.pdf

[5]空间加热需求也最高的能源消费国在商业建筑中,挑战普遍认为该地区商业建筑冷负荷控制。

[6]早期预测显示同样的方法同样适用于我们的温暖,加州南部的气候,夏季高峰负荷减少为全电气化提供同样的机会。(这在以后的文章中)。

[7]http://www.energy.ca.gov/title24/2019standards/documents/2018_Title_24_2019_Building_Standards_FAQ.pdf

[8]澄清,我们这里指的目标设定的国际标准被动的房子研究所作为所有七个项目,这些都是普遍被这些项目团队的目标的目的。

[9]目前尚不清楚为什么项目(6)需要更多比其他PHPP-modeled项目绝缘。(我们猜这异常可能是由于其他因素,和没有必要来满足性能目标,考虑到这个项目有一个地下室板。)

[10]不包含在这个图表是周长绝缘板所需的所有这些项目,包括代码兼容的构建。

[11]https://cdn.ymaws.com/www.nibs.org/resource/resmgr/best/best2_022_wb6 - 5. - pdf

[12]http://www.energy.ca.gov/title24/2019standards/documents/2018_Title_24_2019_Building_Standards_FAQ.pdf