为寒冷而建:北卡罗来纳州最冷气候区的被动式太阳能住宅

由Leigha狄更斯

北卡罗来纳州布恩附近的树林里的被动式太阳能住宅。图片由Ryan Theede提供。

北卡罗来纳高原有一些特别的地方。这里有滑雪小屋、圣诞树农场和古色古香的市中心,这些偏远而崎岖的山脉为宁静和孤独提供了完美的地方。

宁静和孤独正是吉姆和黛布在他们的新家所追求的。他们花了13年的时间在气流中旅行和生活,简单已经成为他们的一种生活方式。他们想把这种生活方式转变成一个永久性的、生态友好型的家,位于北卡罗来纳州西北角阿什县的一块朝南的高海拔土地上。

能源迷们会认为,该地区是我们州的一个寒冷天气异常,温和的夏季和冬季更接近于你可能在俄亥俄州或宾夕法尼亚州发现的情况,而不是南部其他地区。为寒冷气候设计的建筑实践是必要的,以确保吉姆和黛布在他们的家寻求节约能源的生活。

制造方法

Jim和Deb选择了我公司提供的“Ridgeline”壳包。基于居住的净零住宅,由vandemmusser Design的Matt Vande设计,结构外壳组件,包括开孔壁板、屋顶桁架和楼板桁架,在我们位于阿什维尔的设施中预先组装。我们专注于可持续制造实践,使用可再生现场电力为我们的运营提供动力,并通过阿巴拉契亚抵消运输房屋到工地的碳排放。

建筑布局为被动太阳能采暖而优化,有一长面朝南的主墙和天窗墙,其中设置了精心设计的大小窗户和悬垂物,在夏天为这些窗户遮阳,但在冬天让它们打开来接收热量。室内的瓷砖地板和石材墙面提供了热质量,选择了高太阳能获得热量Low-E涂层,从这些朝南的窗户获得最大的热量。

墙体系统使用2×6框架,胶合板护套加上一英寸的外部绝缘和可排水的房屋包裹,提供更高的r值和防潮耐久性。屋顶和楼板桁架系统为厚隔热层提供了深桁架,并采用了提高后跟的桁架设计。在工厂中建造住宅的关键结构组件允许非常精确的施工公差,从而使结构能够非常好地结合在一起,很少有裂缝和间隙,进一步提供气密性。此外,把这些部件放在室内,直到该上工地的时候,可以减少它们暴露在自然环境中,而在工厂里建造,使用与常用建筑材料可用尺寸匹配的零部件,可以提高材料效率。在整个建造过程中,该项目不需要在现场保留一个传统的垃圾箱,只需要将垃圾从工地运走四次。

地基部分是加热空间,部分是车库(当然是用来容纳气流的),Jim和Deb同样选择了一种系统建造的方法,使用预制和预绝缘的混凝土地基系统。其结果是,建筑结构在短短几周内就“干燥”了,使内部装饰得以进行,同时免受风雨的侵袭。

全电动的方法

吉姆和德布对尽可能节约能源非常感兴趣,并为此做了研究——用电子表格完成。作为一名绿色建筑顾问,我和他们一起为我们的客户进行研究。我们在设计过程中使用了能量建模来考虑不同选项对能量的影响。除了木火炉,这个家最终使用了全电器,其特点是有管道和无管道的组合微型分离式热泵,配备了过热器,以提供高效的加热,即使在零下的温度下,也没有备份。位于地下室的热泵热水器提供高效的水加热,与普通的电水箱热水器相比,每年可能节省200美元或更多。他们甚至使用了热泵烘干机。

如果你注意到“热泵”这个词有这么多的用法,你就发现了一些东西。通过操纵制冷剂来转移热量,而不是燃烧化石燃料来产生热量,热泵实际上输出热量更多的加热的能量比它们运行水泵所消耗的电力还要多。加热、水加热和烘干衣服是家庭中最大的能源支出,所以用全电动热泵覆盖这些功能可以对家庭效率产生显著影响,并使家庭更容易使用可再生太阳能。吉姆和黛布希望在他们的家安装一个太阳能光伏阵列。

正确构建过程

Jim和Deb也明白正确的建造过程对于确保房屋以高性能的方式建造的重要性。

他们使用了ENERGY STAR®第三方认证项目,该项目提供了一系列必须遵循的上述代码实践,并要求在房屋完工后进行性能测试。这有助于确保小而关键的建筑科学细节不会被遗漏。

作为这个过程的一部分,他们的家最终获得了48分的HERS分数,这表明他们的家比这个街区的平均新房子节能62%。

Leigha Dickens是Deltec Homes的绿色建筑和可持续发展经理,她利用北卡罗来纳大学阿什维尔分校的物理和环境研究背景,向客户传授绿色建筑的科学和住宅建筑的相互影响。她还管理Deltec的可持续制造努力,并担任Green Built Alliance的董事会成员。雷竞技all联系Leigha在deltechomes.com。

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