具有气候意识的建筑:创造一个低能耗的零能耗住宅

由唐·尼科尔森

贝基和诺埃尔·汀在阿什维尔和夏洛特两地工作，西阿什维尔的北比利时巷16号是他们的第二个家。

在艰难地在阿什维尔现有的存量中找到他们需要的面积和配置后，他们看到了我们在绿路公地(Green Path Commons)开发的净零分区可用的土地，并被我们个人对气候行动的坚定承诺所吸引。

锡丁兄弟对遏制气候变化的行动表示同情，但没有深入研究这个话题。他们决定让我们为他们设计一个“净零”住宅的核心原因是他们的孩子表达了对气候的担忧。

他们把净零建设视为一场宏大的冒险;他们的热情和我们一样。他们了解了住宅外壳、热桥、热泵的细微差别，以及与屋顶太阳能相比，住宅基本能源效率的重要性。

我们与他们合作设计了一个850平方英尺的小房子，它与甲板、院子、邻近的社区花园和凉亭无缝衔接。他们的经验表明，对于建筑商来说，向他们的客户介绍节能住宅的优点并让他们宣传是多么重要。

我们长期以来的能源效率方法- LED灯，能源之星®认证的电器，具有高SEER(季节能效比为33)和HSPF(热季节性能系数为14)的迷你分离器，热泵热水器，热泵干燥器，R-30墙和R-65天花板-使该项目在没有太阳能的情况下获得了家庭能源评级系统(HERS)评分28分。

屋顶上的太阳能光伏(PV)系统将HERS降低到1。这些元素一起工作;热紧的外壳允许我们只使用两个小的单头迷你劈叉。这是可能的，因为在通过墙壁和天花板慢慢散去之前，热量有时间从一个房间扩散到另一个房间。需要一个3.55千瓦的小型光伏阵列为家庭供电。

我们决定用螺旋桩而不是混凝土脚来支撑房子。螺旋桩是一种坚固的镀锌钢管，末端有扭曲的钢板(直径15英寸)。这桩就像一个巨大的麻花钻头，可以用扭矩驱动的履带式锄头拧入地面。它们常用于贫瘠的土壤，如填土。我们的土是好土，为什么要用螺旋桩呢?混凝土基础是温室气体的主要来源;钢铁不那么令人讨厌。螺旋桩的寿命结束是拧开螺丝，重新使用或回收。

螺旋桩对施工场地有积极的影响。甚至在最终确定房屋计划之前，我们就对倾斜的地块进行了分级和播种，以提供建筑面积。整个过程干净、自动化、系统化。我们有一个不错的区域，每隔八英尺就竖起一个u形支架，准备建造大梁，没有成堆的泥土。

这个700平方英尺的平台面向社区花园。我们的目标是将住宅与这种环境结合起来。我们把甲板放低;不需要栏杆。低甲板导致了低但关键的爬行空间。绝缘爬行空间中的地面为热泵热水器(HPWH)提供了热源。HPWH的碳足迹是燃气或典型电热水器的四分之一。

为了支持低坡度的屋顶，我们站在2×4, 24英寸的o.c.周边墙，用胶合板i型梁跨越它们。为了加速这一阶段，我们使用了24英寸乘24英寸的窗户，既不需要千斤顶也不需要头钉。每取消一个螺柱提高热阻。这是一个防水的空盒子;一个完美的安排，检查整个信封，使它成为一个密封的卷。

墙是R-15。螺栓孔是自由的任何障碍和绝缘是非常快。我们在隔热墙的顶部和底部用6mil聚填缝填充。

读者可能会对塑料蒸汽屏障的提到感到震惊，因为一些家庭曾受到冷凝问题的困扰。这是完全不同的;蒸汽屏障被夹在两层R-15之间，那里的温度总是适中，不会冷到导致凝结。

我们建了第二道R-15内部围墙。屋顶的底部和带子被喷涂，2.5英寸的闭孔泡沫和R-49玻璃纤维棒被安装进去。喷雾泡沫密封的顶部聚。底层地板的密封渗透使得围护结构除门窗外几乎没有渗透。这个家有六扇门;为了保持低渗透，所有窗户都是固定玻璃。

这个房子每小时换一次空气，ACH50为1。考虑到房子又长又小，这是非常划算的。在大的积木房屋中更容易获得较低的ACH50，因为它有更多的风量，但它在外观表面、门和窗户方面没有太多的东西。

房子顶部装有3.55千瓦的双面光伏。大多数PV在一面有照片活性层，另一面是不透明的;双面PV在前后都有活性层。我们渴望获得一些bifacial的经验，尽管它的应用在这个房屋上，平铺在屋顶上，只会产生少量的额外量。

采用重型绝缘使我们可以利用单头微型劈开。我们只用两扇小劈柴为五个房间供暖;由于热包膜的性能，热量在慢慢扩散到外面之前有足够的时间从一个房间扩散到另一个房间。

如果能找到，我们会改用R-13纤维素棒。纤维素优于玻璃纤维;它的碳足迹为负。不幸的是，蝙蝠在当地是买不到的;它们可以从密歇根用卡车运来。

绿色建筑雷竞技all住宅评级系统不为低能耗打分，但为计算和抵消它提供信用。内含能与建造房屋的过程中产生的温室气体有关;例如，混凝土、木材、电器和太阳能电池板。要评价蕴含的能量是非常困难的。这是作者的政策立场，应该有一个联邦碳价格，这将给一个市场信号，通知建筑商的碳足迹的材料。(了解更多energyinnovationact.org)。

小型房屋使用更少的能源来运行和需要更少的能源来建造，他们的材料有更低的隐含能量。这反映在HERS身上了吗?不!一个HERS分数低的大房子比一个HERS分数高的小房子消耗更多的能源。净零，作为一个名称，是大小住宅之间的均衡器，该项目获得了绿色建筑住宅的白金净零级别认证。雷竞技all

气候警报越来越响。减少住宅面积，减少能耗，促进零能耗是当务之急。

唐·尼克尔森从橡树岭国家实验室退休，他在那里做了30年的理论物理学家。他继续作为北卡罗来纳大学阿什维尔分校物理和天文系的研究教授在这一领域工作。2015年，他和儿子唐纳德(Donald)成立了尼克尔森和太阳(Nicholson and Sun)住宅建筑公司，致力于解决气候变化问题。与堂联络nicholsonandsun.com。

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