计划一个全电动家庭
实现全电动可以提高家庭的安全性、舒适性和能源成本,但实现这一转变似乎令人生畏。下面是如何开始这个过程。
家庭不再使用天然气、取暖油和其他化石燃料将意味着碳排放的显著减少,但这里有一个问题。从炉子到热水器再到灶台,燃具在美国家庭中根深蒂固。即使是想要使用全电动汽车的房主,也可能会对转换的复杂性和费用感到不知所措。
对于处于这种境地的人来说,加州的一家能源咨询公司有一些令人欣慰的消息:这个过程很简单,相对便宜,不需要对建筑物进行改造,甚至不需要将电力服务面板升级到100安培以上。
“在这个家庭电气化项目中,你并不孤单,”介绍说单户住宅全电动改造袖珍指南.“而且它可以既便宜又简单。”
这本指南是由红杉能源他是多户住宅零净能源专家,为一个名为“华盛顿特区”的非营利社区组织服务门罗的火花.这是红杉出版的几本旨在加速使用电动设备趋势的出版物之一。“全球科学界表示,我们建筑中燃烧的化石燃料造成了28%的气候变化,”报告补充说,“我们电器上游的天然气泄漏造成了另外25%的全球气候变化。”
在一次电话采访中,Redwood的总经理Sean Armstrong表示,新的袖珍指南是电气化系列的最新版本,该系列还涵盖了商业建筑、新的单户住宅和多户项目。在2020年初出版单户指南后,该公司将注意力转向了改造出版物,并在过去的一年里一直在做这件事。一份早期草案已被同行评审,该公司在过去几周内将最终版本发布在其网站上。
早期关于商业建筑的小册子旨在帮助大公司为新建筑充电。阿姆斯特朗说,结果是“相当成功”,Adobe和领英(LinkedIn)承诺投入几个全电动建设项目。
“这本小册子起了作用,”他说。“它改变了人们的想法。它出现在人们面前,帮助他们看到有哪些选择。”
全电动的好处
减少建筑物的碳排放是政府减缓全球气候变化努力的重要组成部分。为了减少新建筑的碳排放,一些绿色建筑商对建筑材料的使用也越来越挑剔。
红木能源公司列举了电气化的其他各种好处:
- 改善室内空气质量,增进健康。家中有煤气灶的儿童患哮喘的可能性增加42%,使用煤气灶的家庭厨师患肺癌和心脏病的风险增加一倍。
- 增强的安全。电动灶台、热水器和其他电器比燃气设备更不容易引起火灾和爆炸。
- 降低成本。使用全电动电器的家庭每年可以节省多达800美元的水电费。安装太阳能电池阵列意味着更大的节约。
- 更大的安慰。热泵比循环开关的燃气炉更安静,产生的热量更稳定;电炉产生的废热是煤气灶的一半。
落基山研究所(RMI)去年年底发布的另一份报告概述了全电动汽车的潜在节省。它预计全电动新房子的储蓄与混合燃料家庭相比,混合燃料家庭使用天然气做饭、空间供暖和水供暖。波士顿在15年的时间里减少了51吨的碳排放和1600美元的净当前成本的节省,到6800美元的最高节省和46吨的碳排放2在纽约。RMI调查涵盖的其他城市包括奥斯汀、哥伦布、丹佛、明尼阿波利斯和西雅图。
RMI已经发表了许多关于电气化的文章,包括这一个去年年底,一些州在实现这一目标方面取得了进展。
阿姆斯特朗说,尽管电气化受到了新的关注,但它并不是什么新鲜事。它可以追溯到1935年由富兰克林·罗斯福总统创建的农村电气化管理局;后来,罗纳德·里根(Ronald Reagan)总统成了它的大力拥护者。
“这是一场70年的运动,”阿姆斯特朗说,不应该被视为一个党派问题。
通往全电动的两条道路
《红木能源指南》看到了两条通往电气化的道路:一种是被称为“盒子交换”的逐个设备的转换,另一种是可能包括改善建筑围墙在内的深度改造。“这两种类型的改造都可以很快完成,也可以在几年的时间里逐步完成,”作者说,“这取决于业主的需求。”
费用差别很大。在增量转换中,燃气器具被电动器具取代,除了为新器具供电外,两种选择之间可能没有成本差异。如果一次性更换所有电器,成本可能从最低的3000美元(例如,包括一个双燃烧器台面感应炉而不是一个全尺寸炉子)到2万美元或更多。“每个房子都是不同的,”作者指出,“人们有不同的品味和欲望。”
![图表显示了转换为全电动电器的成本](https://s3.amazonaws.com/finehomebuilding.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2022/12/08195452/Ohio-case-study-chart-v.2.jpg)
在Energy Smart Ohio的案例研究中,一套建于1966年的2700平方英尺的住宅的改造总成本高达4.97万美元,其中包括大约2万美元的建筑围护结构升级费用。最低价是10675美元,一栋1617平方英尺的房子,更换了空间和热水设备,但没有改善建筑围护结构。
该报告的作者研究了每次在一个房间里更换盒子的选择,展示了从燃气用具转换为几种电力用具之一的成本。在这种情况下,可以通过选择相同尺寸的设备来避免改造成本,并通过使用节能设备或使用称为电源共享插头的设备来避免布线升级成本。
当然,转换的成本取决于设备。如果要把煤气灶换成电动的,消费者可以花不到1000美元买一个24英寸的型号,平均花1500多美元买一个36英寸的型号(不包括安装一个新电路的成本)。转换成热泵热水器更昂贵(在加州萨克拉门托,50加仑的型号平均成本约为4000美元,包括人工和材料),但要解决的大问题可能是空间供暖。Redwood Energy表示,在该国不同地区的承包商同意分享他们的报价后,该公司做出了评估。一所房子通常需要1到3吨的容量(12000到36,000 Btu/小时)来供热,在抽样调查的州,每吨的成本从低到3100美元到高到6000美元不等。
![显示不同热泵成本的图表](https://s3.amazonaws.com/finehomebuilding.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2022/12/08195754/heat-pump-cost-v.2.jpg)
当然,变量包括绝缘、窗户、测得的热负荷,以及在改造中使用的任何管道系统的状况。消费者的最终成本还将取决于某个州为目标家电提供多少回扣。有一个地方可以查到国家可再生能源和效率激励数据库该电站由北卡罗来纳州清洁能源技术中心维护。
避免昂贵的电气升级
许多新房子安装了200安培的服务面板,为电器提供了充足的电力(除了像电即热式热水器这样的例外)。但老房子通常只能安装100安培的面板,有时甚至更少,线路也被好心的业余爱好者修改过,以至于一些电路过载,一些电路未被充分利用,整个系统通常都是一个谜。
![配电板](https://s3.amazonaws.com/finehomebuilding.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2022/12/08200344/electrical-panel.jpg)
考虑升级耗电大的电器的房主可能会重新考虑,如果这项工作必须包括大规模的重新布线和升级200安培的服务入口。指南指出,将240伏的电缆连接到炉灶、热水器、干衣机和空间加热设备,每条线路的成本高达600美元,平均为300美元,而一个新的服务面板平均为1475美元。
也就是说,有一些方法可以在不升级面板的情况下使用现有的电力,同时仍然遵循国家电气规范(NEC),正如作者所说:“我们把避免电源升级的过程称为‘瓦特节食’,其中包括节能电器,有时还包括电源平衡插头。”
事实上,报告说,一个100安培的电池板有足够的电力完全为3000平方英尺的土地供电。首页大多数房子只需要一个NEC标准的至少三线,100安培的服务入口。为了支持自己的观点,指南描述了一套适用于100安培的全电动住宅的电器,包括一个21安培的热泵热水器和一个3吨重的用于加热和冷却的热泵。
![图表显示了一个假设的100安培服务面板在一个全电动的房子。](https://s3.amazonaws.com/finehomebuilding.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2022/12/08200520/100-amp-v.3.jpg)
阿姆斯特朗说,在弄清楚如何让看起来尺寸较小的服务面板照顾全电动房屋时,了解实际电气图纸和断路器容量之间的差异很重要。例如,一个热水器可能需要一个30安培,240伏的断路器,但这并不意味着它实际上使用那么多的电力。
“断路器不是问题,”他说,“真正的问题是电力需求。”
为使这一切成为可能,该报告提出的建议包括:
- 使用热泵而不是电阻加热。热泵的效率是它的3到5倍。
- 买一台冷凝式、组合式洗衣机/烘干机,它可以插在任何120伏的插座上,而不必排到外面。
- 使用组合的炉灶和烤箱,而不是分开的,把微波炉放在柜台上,而不是把它固定在墙上,那样需要专用的电路。
- 绝缘和空气密封的房子,以减少热负荷。
- 使用电路共享插头,它允许一个240伏的插座同时为电动汽车和电器供电。一旦这样的装置是NeoCharge.
报告还说,一幢3000平方英尺的房子也可以实现同样的效果,只要为电动烘干机和热泵热水器、电炉和电动汽车添加自动电路共享设备。
在红木能源网站的其他地方,有一个可下载的应用程序,叫做瓦特饮食计算器,可以用来估计将使用多少电,以及是否需要升级电子面板。
不需要240伏电路的设备
切换到电加热水或空间加热和冷却通常意味着运行新的240伏线路,但这并不总是必要的。虽然口袋指南列出了许多需要240伏电路的热泵热水器,但也包括了两款120伏电流的热泵热水器,这意味着它们可以插入任何家庭电路中。
口袋指南列出了两种——GE GeoSpring,有40加仑和50加仑两种。尺寸,以及40加仑的Rheem Prestige Hybrid。模型。阿姆斯特朗在电话采访中表示,A.O. Smith今年也将开始提供类似的车型。
(不过Rheem在一封电子邮件中表示,该公司目前没有提供120v的型号,并拒绝透露未来是否或何时会提供。通用电气不再生产GeoSpring热泵热水器。Bradford White在2017年接管了GeoSpring系列,现在以AeroTherm的标签销售GeoSpring,该公司表示,目前没有120v型号的待定发布。A.O Smith没有回复记者的信息请求。)
四家制造商提供了运行在120伏特电路上的便携式热泵,可以插入房子里的任何插座。管道可以装在窗户的开口里。这些产品包括Edge Star、Black + Decker、Whynter和Haier。Black+Decker的最大吸收率为9安培,加热能力高达11000 Btu/小时。
不想花1000多美元买一个新的感应炉吗?你能把单燃烧器插入120伏电路的感应燃烧器怎么样?该指南列出了十几种型号,有台式的,也有嵌入式的,最低只需40美元。双燃烧器,120伏型号售价150美元。
这些产品是广泛设备目录的一部分,涵盖了从加热和冷却到烹饪,水加热,全屋通风,台面烤箱,厨房通风罩,甚至慢炖锅。甚至还有一个章节介绍了电动景观工具,如链锯、割草机和树篱修剪机,此外还列出了三款电池驱动的雪地摩托。
原载于GreenBuildingAdvisor.com.斯科特·吉布森是《绿色建筑顾问》的特约撰稿人良好的住宅建筑杂志。这篇文章已于3月25日更新,包括有关热泵热水器的新信息。