燃料选择影响了实现低能耗和低影响房屋的努力

2019-05-28 09:34:56
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如果您想让您的家庭尽可能节能和绿色,您是否应该使用燃气或电力来满足您的供暖和制冷需求?对于马里兰州的节能住宅来说,天然气是目前更环保的选择。这是美国国家标准与技术研究院(NIST)进行的一项新经济研究的结论,该研究评估了低能耗住宅中燃气与电加热,通风和空调(HVAC)系统的用电量和环境影响。NIST的工作提供了一种研究方法,其他人可以使用这种方法来分析哪种技术对本地区域更有利。

“燃料类型是一个重要因素,因为加热和制冷占家庭能源消耗的大量,”NIST土木工程师大卫韦伯说,他是该研究的作者之一,发表在建筑工程杂志上。“然而,很少有研究关注使用哪种燃料源,燃气或电力对实现低能耗和低影响目标的影响。我们使用了一套独特的NIST数据库工具和称为BIRDS的软件[建筑物]行业报告和可持续性设计]以科学的方式评估和衡量这种影响,然后为其他人提供研究方法,以便为美国的任何气候区域做同样的事情。“

自2014年首次亮相以来,建筑专业人员使用BIRDS评估和测量建筑物在其整个生命周期中使用的材料和能源的可持续性。使用源自BIRDS数据的计算机模型,建筑师,结构工程师,施工经理和其他住宅建筑利益相关者可以就如何创建和维护高性能,绿色,低或零净能源住宅进行基于科学的,具有成本效益的决策。

新的气体对电力燃料来源研究使用三个数据库之一中的数据构成最新版本的BIRDS(v4.0),这些数据来自NIST Net-Zero Energy住宅测试设施(NZERTF)正在进行的研究)。

作为位于马里兰州盖瑟斯堡的NIST校园内的原型两层,四居室郊区住宅,NZERTF实际上是一个实验室,NIST的研究人员和行业合作伙伴设计,测试和评估将产生房屋的材料,技术和策略。产生的能量至少与一年中消耗的能量相同。

为了进行他们的研究,Webb和他的同事必须通过计算机建模创建一个基于NIST净零概念的家庭,该家庭使用电动HVAC系统和虚拟双胞胎,而不是使用天然气燃烧空间和水加热设备。NIST经济学家,该研究的共同作者Joshua Kneifel表示,“这使得我们能够对气体与电力进行真正的对比,从而对各自的能源,环境和经济产生影响。”

研究人员比较了两个模拟房屋,好像它们是根据马里兰州的现行规范和低能耗标准建造的,结合了现有的技术和设备,并且与实际的NZERTF处于相同的气候区。运行这些模型,该软件考虑了960,000个建筑设计组合和8个不同的经济情景,以估算长达30年的表现。

根据这些标准,研究结果表明,天然气HVAC系统目前比符合代码的马里兰州家庭的电气系统更经济。尽管使用电加热以最低成本实现了零净能源性能,但由于其生产过程中产生的排放,它带来了更高的环境影响。

“天然气的总体经济效益是预期的,因为在这个时候,它是马里兰州更便宜的燃料来源,花费更少的美元和生产和运输所消耗的能源,并且安装HVAC系统的建筑价格较低。使用它,“韦伯解释说。

然而,Kneifel表示,电动可能会成为更好的讨价还价和更环保的选择。

“例如,随着越来越多的电力公司转向更清洁的发电形式,例如天然气而不是煤炭,环境影响将减弱,”他解释道。“此外,技术变革,如更便宜,更高效的太阳能和暖通空调系统,应该有助于提高电力的使用效率。”

NIST团队成员承认,他们的可持续性研究在设备类型,占用者能源需求和位置方面受到限制。他们敦促其他组织继续并扩展他们的研究,以考虑几个关键变量。其中包括使用替代设备,如地源热交换器和高速HVAC系统,各种气候下的成本和性能,以及可能影响能耗率的建筑操作差异。最重要的是,他们说未来的研究必须考虑到技术,建筑材料和方法以及能源生产和传输方面的改进。

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