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一项研究发现，在家庭和企业提供热水时，燃气式热水器曾被宣传为比传统的罐式热水器更节能的选择，但考虑到甲烷的排放，燃气式热水器对气候的影响可能并没有好到什么程度。甲烷是天然气的主要成分，是一种使气候变暖的超级污染物斯坦福大学研究人员的研究．
这些无缸式热水器会释放两倍的未燃烧甲烷，因为它们点燃了燃气燃烧器，每次使用热水时都会释放出大量甲烷。即使只使用少量的水，如手洗或冲洗杯子，也是如此。
事实上，从无燃气罐热水器产生的未燃烧的甲烷比二氧化碳有更高的全球变暖潜能值(GWP)86倍在20年的时间里。少量未燃烧的甲烷通过热水器烟道逃逸到大气中，很快就会累积起来，抵消了与罐式燃气加热器(也称为储气式热水器)相比，罐式热水器的大部分节能效益。
水加热是加州家庭中最大的天然气使用方式，在全美家庭中仅次于空间加热。现在在该州销售的绝大多数新热水器都使用天然气。无罐加热器节省能源，因为它们使用电子点火而不是指示灯，而且它们也不需要将水储存在水箱中，在水箱中水逐渐失去热量，直到重新加热。然而，这种传统的计算方法只考虑了能源消耗，以及二氧化碳(CO2)排放，是气体燃烧的主要副产物。斯坦福大学的研究发现，燃气水箱热水器泄漏的甲烷量是前者的两倍多4)作为燃气罐类型。
用户不知道的是，每次无缸热水器点燃或关闭燃烧器时，它都会释放出一股甲烷，这主要是由于不完全燃烧造成的:
典型的甲烷排放，当一个无缸热水器开关和关闭，显示“打开脉冲”和“关闭脉冲”在每个热水开始和结束。天然气热水器的甲烷排放量化图片提供。
在燃烧器开启的情况下，无坦克加热器释放的甲烷量是罐式加热器的两倍多，无坦克加热器未燃烧甲烷的比例为0.93%，罐式加热器为0.39%。
这看起来很小，但如前所述，甲烷的威力是CO的86倍2从20年的吸热角度来看。少量的泄漏累积起来会造成很大的影响。事实上，虽然理论上无罐式热水器比水箱加热器节能22%，但这种优势部分被更高的甲烷排放所抵消。自然资源保护委员会估计，当根据研究结果考虑到甲烷排放量时，水箱热水器只比燃气罐加热器减少了14%的排放，而不是传统估计的22%。
这种轻微的气候优势的天然气坦克超过坦克加热器是矮化50%至70%由电热泵热水器，并最终降至零排放的电网成为100%清洁，如在13个州制定了100%清洁电力的目标．热泵模型还有一个关键的好处:它们有助于净化空气，消除污染气体燃烧造成的空气污染这损害了公众健康。
对气候和清洁空气目标的影响
目前，无缸式燃气热水器的市场份额很小，仅占美国燃气热水器销量的2%左右。尽管斯坦福大学的研究样本量相对适中，只有35台热水器，排放数据将在更大规模的研究中进一步完善，但方向是明确的:甲烷排放是气候方程的一个关键部分。
对甲烷的计算强化了什么其他研究已经发现:仅靠提高能源效率(例如从燃气罐改为无缸式热水器)，我们无法达到建筑物清洁能源的目标。相反，我们必须把我们的住宅和建筑从化石燃料转变为清洁和高效的电空间和水加热技术，以热泵的形式，这是三到五倍的效率比最高效的天然气技术，也可以帮助实现100%清洁能源电网．
从新建筑开始
首先要从新建筑开始:我们需要从一开始就建造房屋，以节省未来的房主以后升级的更高费用。这必须包括使用清洁和高效的热泵进行空间和水加热，而不是使用化石燃料的火炉和热水器。
加州有独特的机会在这一领域发挥领导作用34个市县他们已经采用了要求或强烈鼓励电力建设的当地建筑法规，将新建筑从无气罐改为热泵热水器。
现在是时候停止建造使用无燃气罐热水器的新住宅了，这种热水器目前受到加州能源法规的青睐:它们只比燃气罐热水器的效率高一点点，而且它们把房主锁在更高的排放、污染和公用事业费用．
每年只有不到1%的房屋被建造，但是新建筑对市场有着巨大的影响(每个新房子都需要新设备，而现有建筑的热水器每10到15年才会更换一次)。新建筑也是使用电力最划算的时候。
现在就计划热水器升级
热水器可以使用10到15年，更换起来很贵。当你的热水器接近它的寿命，考虑升级到电热泵热水器。即使你现在用煤气来加热水，电热泵热水器比最好的煤气热水器效率要高得多，它在使用寿命中会节省能源和金钱。一定要研究可用的选择，如果可能的话，在热水器发生故障之前进行更换，因为在你可以计划的情况下比在紧急情况下更容易升级。
如果你想买一款电动无缸式热水器，考虑一下:虽然它们没有甲烷问题，但它们消耗的能源是热泵热水器的三倍，花费不菲，而且可以说它们对气候的影响并不比燃气热水器好。这是因为，当用户需要热水的时候，它们需要大量的电力，而这往往与电网的电力需求和发电厂排放更高的时间相吻合。这使得将电网转变为100%清洁能源以清洁空气和避免气候危机最糟糕的情况变得更加困难。我们需要高效的灵活的热泵热水器，不是效率低、不灵活的电动无缸型。
减少甲烷排放的小贴士
如果你的热水器还有很大的使用寿命，斯坦福大学的研究提供了一个有趣的建议，如何在你的水箱热水器每次开和关的时候最小化这些甲烷气体。
如果你把水槽或浴室的水龙头把手向上提起，即使你不需要热水或甚至不等待热水，你也可能无意中导致热水器着火并释放出这些甲烷气体。研究人员测量了6个单把手厨房水龙头启动热水器所需的角度，发现当手柄处于正中央时，6个水龙头都能启动无水箱热水器。
如果你不需要热水，一定要把水槽把手完全向右移动，这样就不会无意中需要热水了。
这个问题存在于所有类型的热水器，最终需要通过水龙头的能源效率标准来解决。与此同时，你可以通过将手柄向右移动来大大减少这些影响，当时间到来时，升级到一个清洁能源和超级高效的热水器。
方法指出:
比较效率最低的设备，分别是0.81和0.63的均匀能量因子，这是最常见的销售型号。
的净温室气体影响14%因为NRDC使用的是更常见的最小效率模型，而不是斯坦福研究中样本的平均效率。
Pierre Delforge是自然资源保护委员会建筑脱碳、气候和清洁能源项目的高级科学家。本文最初发表于NRDC专家博客经许可在此转载。
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22日评论
>无缸热水器开关时的甲烷排放
不要让“小调整”分散了对真正重要问题的注意力。
是时候停止建造使用无气式热水器的新住宅了
是时候从家庭中完全消除天然气(以及丙烷和石油)了。纯电动汽车。
有趣的文章。除了在某些特定的应用中，我从来都不是无水箱热水器的狂热爱好者。这条新信息给了我更多证据。全电动似乎是更好的选择。
所有电器的问题都在于电炉/电炉的可靠性和可修理性。在一个光谱上，气体范围是最便宜的获取和修理，在另一个光谱上，你有感应范围，非常昂贵。最便宜的感应电炉的价格通常是最便宜的汽油电炉的3倍。
电阻范围在中间。简直是两个世界中最糟糕的。
带缓冲罐的热泵和太阳能光伏电池板似乎是最可行的方法。还是会有燃气发电机以备不时之需。天然气在平衡的能源组合中占有一席之地，需要谨慎使用。
“热泵+蓄水”能否超越生活热水，应用于空间采暖，值得关注。否则，将需要更昂贵的电网升级。在1月份凉爽的气候下，晚上7点的负荷将大大超过目前夏季的峰值。
乔恩，你能详述一下吗?
因为压缩机产生的废热被泵入室内，而不是废热，所以我希望这能有所帮助。供暖负荷峰值将在午夜最冷的时候，而不是晚上7点，除非你担心供暖需求和正常峰值的叠加?
交流电比同等的热泵效率低得多
在凉爽的气候中，例如AC(夏季冷却)的最大增量- t为25华氏度(从内到外)，热泵加热的最大增量- t为70华氏度。后者将使用更多的峰值功率。除非时间转移，这意味着电网升级。
>供暖需求与正常峰值的叠加
是的，说的是整个电网的峰值使用量。我怎么能在大半夜看到呢。
啊,谢谢!
在住宅公用事业采用智能电表和分时计费之前，现场存储，无论是以热还是电(或其他形式)的形式，都不会真正起飞。如果晚上7点的电费是早上7点的两倍，人们就会投资技术来转移成本。在那之前，不太可能。
我同意。不幸的是，政客们害怕激怒公用事业公司和化石燃料供应商。因此，我们没有得到足够的动态定价、燃煤电厂关闭、公用事业规模的太阳能、风能、国家规模的智能电网、反映其真实成本的化石燃料价格等。解决这些问题，正确的细节(比如减少热水器煤气泄漏)就会随之而来。
按时间计费作为一种解决方案并非没有缺点。
它假设从/转向的最佳时间保持相对不变——或者人们会接受/适应时间表中的变化，这构成了“高峰”时间。
在气候较冷的地区，暖通空调的费用已经转移到晚上较晚的时间，因为晚上会更冷。
广泛使用的电动汽车还可以将负载转移到夜间。
由于新冠肺炎，越来越多的人在家工作，固定时间减少了，这也在时间和地点上转移了负载，即使在一年前也很难预测。
对于住在老房子里的低收入居民来说，暖通空调设备和家用电器的使用率更高，这对他们来说尤其困难。对于他们来说，除了关掉暖通空调系统并试着不使用外，他们能做的事情要少得多。
对他们来说，租房也很常见，这意味着即使他们有钱投资，也无法进行能效升级。从房东的角度来看，只要该地区的大部分房屋存量是相似的，只要他们不是支付水电费的人，他们就几乎没有动力去升级。
一种计费模式，其中零售电价是电力公司购买电力时的批发电价加上加价。不是一个固定的时间基数。公用事业公司将被要求有一个机器友好的网站，上面有第二天或下周每小时的电价预测。该算法大概会使用一天中的时间、天气预报、一周中的日子、节假日等来预测费率。大多数电器已经安装了微处理器，因此新的电器可以升级以获取速率信息，并选择最佳运行时间，而无需额外成本。
当你设置你的洗碗机时，你默认在下午5点前洗完，这样在你下班回家的时候它们就已经洗干净了。机器决定了最佳的开始时间，无论是立即、凌晨1点、11点还是其他时间。对你来说最重要的是在你回家准备晚餐之前把它做完。大多数大的能源消费者在家里可以调整他们的运行时间，将他们的一些或所有的电力消耗在一天的较低的时间。我不禁相信，这将比我们现有电网所需的大量能源储存和为数不多的核电站要便宜得多。
库尔特—您所描述的核心在业界被称为“需求响应”，这是公用事业公司在升级基础设施时纳入“智能电网”的众多元素之一:
https://www.epri.com/research/programs/063638
需要注意的是，让设备自行判断何时转移负载就像是博弈论中的囚徒困境(Prisoner’s Dilemma)——如果预测显示下午2点是最便宜的速率，而设备之间没有协调，那么它们根据这一信息所做的最自然的事情就是将负载转移到下午2点。
最坏的情况下，你有大约500万交流电机在同一时间开始运行，高启动电流引出导致停电。
一般的解决方案是在设备之间引入一些双向通信，并通过协调来告诉它们该做什么(例如:实用程序告诉谷歌它想从下午2-3点移动一个5mw的目标，然后谷歌随机选择每个邮政编码中有Nest的50%的人发送一个信号，从1:45-2之间的随机时间开始，到3点结束，将他们的设定值降低2度)。
一些公用事业公司正在与电动汽车公司和恒温器制造商进行试点，以测试总体想法，但支持这些类型的预测和决策的基础设施，一直到电路级别，在大多数地方仍在建设中。
从更人性化的角度来看，即使是一些基本的问题，如“有多少比例的客户会选择加入需求响应程序?”、“客户会有多频繁地选择无视信号来转移使用?”以及“客户是更信任公用事业公司还是科技公司来控制他们的设备?”，都仍在研究中。
需要注意的是，你仍然会遇到我上面提到的问题——那些能够负担得起配备更先进电子设备的新设备的客户与那些无力升级他们的设备或只能租得起配备旧设备的公寓/家庭之间的差距。如果有人买不到更高效的洗碗机，就惩罚他，这是一项好的经济政策吗?
我们需要看到消费水平的真实成本和节省，以保证投资。在安大略，我们确实为出口电力付费，峰值电价有时会超过1千瓦美元，但消费者看不到这一点。通过允许储蓄(和支出)在系统中涓涓细流，这将真正有助于证明存储的合理性。
就我个人而言，我认为每间房子都能得到100-200英镑的服务很疯狂。我希望我能得到15-20a的服务，并使用当地的电池缓冲。为了保证我的峰值不会超过20安培，我应该能得到一个很好的价格。所有基础设施的设计都是为了将峰值负荷带回发电源，这意味着需要更多的电线、更大的导体、更大的变压器、开关设备等。
我有一个完整的家庭电表，它很少超过2000w，所以我很乐意接受一个电池缓冲3000w服务，比如说0.05美元的固定费率。在内部，我的基础设施可能会激增到7000瓦。
离网生活的又一次打击…
我有一个新的“节能”无缸冷凝丙烷热水器。从环境的角度来看，它们更好吗?它们释放的甲烷是更少还是更多?
它们不会释放甲烷。它们释放出的丙烷量大致相等。本文讨论的是在每个循环开始和结束时未燃烧的气体的涌出。
丙烷的全球升温潜能值仅为二氧化碳的3倍。我不会担心的。只要跟上单位的要求维护。
因为二氧化碳是温室气体的标准计量单位，人们似乎认为等量衡(或接近等量衡)没什么可担心的。丙烷的全球升温潜能值是二氧化碳的3.3倍，而甲烷(又名天然气)的全球升温潜能值约为二氧化碳的25倍。在所有情况下，全球升温潜能值都不是最好的测量方法，因为它是基于100年的尺度。我们有10年，也许最多2年的时间来控制碳排放，而不是100年。在较短的时间尺度上，温室气体的影响会被放大。我希望有一个10年和20年的全球升温潜能值标准，但我不知道。
离网生活可能是一种影响较低的生活方式，但如果你试图保持传统的美国生活方式，你将成为一个拥有共享基础设施的社区的一部分。
“在所有情况下，全球升温潜能值都不是最好的测量方法，因为它是以100年为基础的。”
时间刻度的用处取决于一个人想要传达的是什么。我同意，在传达气候变化问题的严重性或解决它的时间缺乏方面，100年的时间尺度并不是最好的衡量标准。
如果目标是对各种燃料进行比较，GWP100是一个很好理解和长期存在的测量方法。使用GWP20量表增加了度量的复杂性，降低了透明度，并且需要在方法论上达成共识，如本文所讨论的:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6711200/
我并不是在吹毛求疵，只是指出GWP100指标是有用的，尽管它并不完美。
布莱恩，谢谢你，你的回答比我的更清楚更全面。我同意GWP100是长期存在的，在某些方面是有用的，而GWP20(或10)则是另一回事。但面对气候变化，用100年的尺度来衡量我们的排放对气候的影响是没有意义的。我们本质上是在衡量错误的东西，并使用答案来做出重大决定。
有趣的是，从炼油厂到发电厂再到我家，用热泵供暖:当考虑到所有因素(传输损耗、发电厂效率)时，大约1.7倍成为HP的效率，而不是接近3 COP。
相反，我的锅炉在将NG转化为btu时大约是85%。所以从技术上来说，惠普更高效，从大气中“偷走”了我一半所需的btus。但是:电费是20美分/千瓦时，NG是1.05美元/热。数学上说，这是5倍的美元/英制单位的差异，这不是一个经济上聪明的模型。
我真的希望惠普和电力系统是可行的，但由于缺乏可再生能源，以及能源来源的成本差异，我们距离AK转换还需要几十年。
我知道这是吹毛求疵，但这句话并不是真的:“热泵模型还有另一个关键的好处:它们有助于清洁空气，消除气体燃烧造成的损害公众健康的空气污染。”
惠普热水器并没有净化空气——它们只是没有使空气更脏。这就像我四岁的儿子说他凌乱的房间被打扫了，因为他今天没有把它弄得更糟。：）
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