Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Дом

Расход газа на отопление частного дома газа: Средний расход газа на отопление дома

Содержание

какие средние траты природного и сжиженного из газгольдера топлива на жилье площадью 200 м2

Проектируя систему отопления, владельцы дома обязаны чётко понимать, во сколько обойдётся обогрев жилой площади.

Причиной невыгодной эксплуатации становится неправильный подбор оборудования, неверное проектирование, стены со слабой тепловой изоляцией. Потому важен грамотный расчёт.

При его завершении, человек отталкивается от полученной суммы и принимает окончательное решение о приобретении оборудования.

Какой средний расход топлива на отопление дома 200м

2?

Одно дело, когда расход подсчитывается в оборудованном доме. Запишите показатели со счётчиков, суммируйте их, вычислите среднюю арифметическую сумму. Но когда только собираются обустраивать дом системой отопления и выбирают энергоноситель, используются совершенно другие методы.

Фото 1. Схема системы отопления частного двухэтажного дома при помощи котла на газе из газгольдера.

Природный газ

Наиболее удобный энергоноситель для обогрева частного дома. Выбирайте котёл, ориентируясь на его мощность. От неё зависит как потребление газа, так и рентабельность всей системы в совокупности. Но мощность — не единственный фактор. Влияние оказывает климат, регион, утепление, количество окон и многое другое.

Важно! Если в ходе расчёта системе требуется, например, 13—14 кВт, то владельцу стоит выбрать котёл с показателем от 16 до 17.

Формула: V= N/Hi × nj

Расшифровка:

  • V — количество теплоэнергии.
  • N — нужная мощность для отопления.
  • Hi — минимальная удельная теплота сгорания.
  • nj — коэффициент полезного действия.

Тепловую мощность (N) рассчитывают в соотношении 1кВт/10м2.

Удельная теплота сгорания «—» табличная величина. Её делим на 2, так мы берём среднее значение.

Виды природного газа

Существует 2 вида природного газа:

  • Газ типа G 20 — 9.45 кВт/м3.
  • Газ типа G 25 — 8.13 кВт/м3.

Чаще всего используется первый тип. Энергетический потенциал второго меньше за счёт увеличенного содержания азота.

КПД указывается в паспорте изделия, для примера возьмём 84%.

Все необходимые данные получены, осталось приступить к вычислению расхода природного газа для помещения площадью 200м2.

N = 1кВт200м2

Hi = 9.45кВт/м3

nj = 84%

V= 0.565м3/час

Теперь рассчитываем потребление за неделю: 0,565×24×7 = 94.92м3.

Длительность отопительного сезона способна различаться в регионах, поэтому возьмём в среднем 7 месяцев: 0.565×24×30.57 = 2896м3.

Итого, зная цену за кубометр, легко спланировать стоимость годового отопления.

Сжиженный газ из баллонов или газгольдера

Используется, когда дом находится на большом расстоянии от газопроводных магистралей. Поставляется специальной службой и хранится в баллонах.

Расчёт расхода сжиженного газа такой же как у природного, но имеет свои нюансы. Например, топливо выражается не в метрах кубических, а в килограммах, потому что не является газом.

Стоит обратить внимание и на плотность топлива (0.524кг/л) и удельная теплота сгорания (45.2МДж/кг). Используем ту же формулу и подставляем значение:

V = 4.7 / (6.58 × 0.88) = 0.81 л/час

Потребление за неделю: 0.8124×7 = 136л

Расход сезонный: 0.8124×30.5×7 = 4150л

Такой вариант обойдётся в крупную сумму. Много средств уходит на перевозку баллонов. Но всё же это более экономно, чем, например, электронное отопление.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается про особенности отопления дома сжиженным газом.

Снижаем траты на обогрев 200 м

2

Для снижения расходов будет служить утепление дома (до того, как установлено оборудование). Утеплить надо пол, стены, чердак и крышу. Через окна и крышу теряется больше всего тепла. Поэтому разумно будет приобрести качественные теплоизоляционные материалы и стеклопакеты. В дальнейшем это поможет сэкономить на оплате отопления.

Расход газа для отопления частного дома – расчет потребления

В настоящее время газ является оптимальным энергоносителем для систем автономного отопления. Даже при использовании баллонов затраты будут соизмеримы с твердым топливом при более высоком уровне удобства. Что касается магистрального газа, то он вообще вне конкуренции – стоимость калории почти на порядок ниже в сравнении с электричеством и в 3-5 раз в сравнении с дизелем, дровами или углем.

Однако все это не значит, что при проектировании газовой отопительной системы не требуется оптимизация потребления. Экономия денежных средств всегда занимает не последнее место.

Алгоритм прост – следует:

  • Рассчитать расход энергоносителя для вашей конкретной системы
  • Прикинуть расходы
  • Если они не устраивают, выбрать способы экономии

Желательно все это сделать еще на стадии проектирования.

Расчет потребления газа

Начнем с более простого варианта – использования централизованной магистрали. Нам необходимо рассчитать среднечасовой объем природного газа, необходимый для отопления дома. Для этого используем формулу:

V=Q/(q*n), где

  • V – объемный расход газа в час (м³/ч)
  • Q – величина теплопотерь здания (кВт/ч)
  • q – удельная калорийность газа (кВт/м³)
  • n – (КПД котла)/100

Труднее всего здесь узнать величину теплопотерь, поскольку она зависит от множества факторов – общей площади (объема) отапливаемых помещений, типа здания (кирпичное, деревянное, панельное), среднегодовой температуры местности и пр. Для точных расчетов следует использовать специальные таблицы.

Если же нужно прикинуть приблизительно, можно оценить потери в 100 Вт/ч на каждый квадрат площади. То есть, для дома квадратурой в 70 м² теплопотери составят около 7 кВт/ч. Остальные переменные получить несложно. Удельная калорийность магистрального газа составляет 9,2 кВт/м³, а КПД берем из паспорта котла.

При использовании обычного недорогого конвекционного котла с КПД 90%, получим объемный расход 0,85 м³/ч. Остается лишь умножить это значение на 720 (количество часов в месяце), чтобы получить максимально возможный расход газа в месяц. Реальная цифра будет ниже, поскольку котел не работает непрерывно на максимальной мощности.

Для сжиженного газа вычисления похожи, разница состоит лишь в том, что его удельную калорийность измеряют в кВт/кг. Для пропана это будет 12,8 кВт/кг. Поэтому, чтобы потом вернуться опять к объемным величинам (ведь сжиженный газ продают в баллонах конкретного объема), необходимо будет разделить результат на 0,54 (вес литра пропана).

Зная среднечасовой расход газа в литрах, мы легко вычислим, сколько баллонов (например, 42-литровых) понадобится в месяц. Для нашего дома в 70 квадратов это будет 19 баллонов, но полученное значение нужно разделить как минимум на 2, по указанной чуть выше причине.

Как сэкономить на газовом отоплении?

Итак, вы не удовлетворены расчетными значениями ежемесячных расходов на газ и желаете их сократить. Если взглянуть на формулу, то у вас есть два пути – сократить теплопотери или повысить эффективность отопительной системы. А еще лучше – скомбинировать оба процесса.

Рассмотрим самые распространенные способы экономии.

  • Утепление. Трудоемкий и затратный, но самый эффективный способ сократить расходы на отопление. Замените старые окна современными многокамерными стеклопакетами, установите герметичный уплотнительный контур на дверные проемы, обеспечьте качественную теплоизоляцию крыши, стен и пола – результат превзойдет все ожидания! Вы перестанете обогревать улицу и будете тратить калории на отопление самого дома
  • Замените обогреватели. Классические радиаторы – это не самый эффективный вариант. Они расположены достаточно высоко, поэтому из-за конвекции тепловой баланс смещен к потолку. Есть смысл установить систему теплого пола – в качестве замены или дополнения к радиаторам. При нагреве до 50°С они будут создавать уровень комфорта, аналогичный разогретым до 90°С батареям. Экономия налицо
  • Установите конденсационный котел. Классическая конвекционная схема генерации тепла позволяет добиться максимум 95% КПД. Конденсационные котлы помогают поднять эту планку до 112%. Да-да, не удивляйтесь, дополнительный бонус берется благодаря утилизации тепла от конденсации имеющихся в любом газе водяных паров. Дополнительные 10-15% экономии со временем скомпенсируют разовые расходы на покупку оборудования
  • Грамотно настройте систему. Современная котельная автоматика позволяет варьировать мощность в зависимости от текущей температуры в помещениях и времени суток. Кроме того, можно настроить включение эконом-режима при вашем отсутствии (минимальный обогрев, чтобы не замерзли трубы)

Читайте другие статьи по данной тематике

Услуги по данной тематике

Горькая правда о расходе газа от котла при отоплении частного дома

В 99,99% в случаев клиент, покупающий газовый котел, задается вопросом его расхода. Свято полагаясь на «экспертные подсчеты» продавцов и доверяя им, порой часто обжигается. Некоторые клиенты, которые слышат от нас более реальные цифры, убегают в то место, где цифра была меньше и покупают все таки котел там. Так как не оказаться в поле вранья и узнать более детальную цифру потребления газа, чтобы понять, стоит вам покупать котел или нет. Для этого и создана данная статья.

Горькая правда о цифре потреблении газа в вашем доме

Сейчас возможно вы будете удивлены, но не один человек не сможет назвать вам расход газа у котла в случае вашего дома. Опытный специалист при выполнении расчетов сможет дать усредненные значения, которые будут близки к правде, но суть точную в любом случае не отразят.

Связано это с несколькими факторами:

  1. Зима от зимы каждый год отличается. Соответственно чем будет теплее, тем тратиться будет меньше и наоборот.
  2. 100 квадратов в вашем доме и 100 квадратов в доме соседа – это два абсолютно разных дома. Ниже будем говорить, почему
  3. Разные котлы имеют разный расход

Факторы, влияющие на потребление газа

Можно выделить три фактора, влияющих на расход газа в вашем доме:

  • Теплопотери. У каждого дома есть своя величина теплопотерь и в каждую единицу времени теплопотери дома отличаются. Рассчитывают их зачастую исходя из максимально низких температурных значений в вашем регионе. Рассчитать их довольно просто. В интернете полно готовых калькуляторов. На потери в доме влияет куча факторов: толщина и материалы стен, утепление, окна, двери, потолки. Проще говоря, влияет на потери абсолютно все

Измеряются теплопотери в киловаттах, как и мощность котла. Как вы уже поняли, исходя из величины потерь и подбирается мощность котла.

  • Сама система отопления. Как ни крути, если система отопления у вас не продумана, не сбалансирована, то перерасход тоже будет наблюдаться. Не так значительно, как при теплопотерях, но все же будет. При этом обычно в какой-то комнате будет наблюдаться перегрев, в какой-то недогрев.
  • Сам котел. В зависимости от вида котла, зависит и расход газа. Напольные котлы потребляют больше, настенные меньше.

Примерный расчет потребления газа

Итак, допустим теплопотери дома вы уже рассчитали. Если же нет, то для большинства регионов берется грубое значение теплопотерь 100 Вт на 1 кв. м. Допустим, наш дом имеет потери в 10 КВт и нам нужно выяснить, сколько кубов в час будет потреблять наш котел. Для этого нужно понять, сколько мы можем получить тепла с одного куба газа.

По ГОСТу с одного куба газа можно получить 9,3 КВт тепловой энергии. В идеале, при 100%  КПД котла при теплопотерях 10 КВт мы потратим за час 0,93 куба газа.

А теперь почему данный расчет можно назвать максимально неточным. Если даже газ и соответствует ГОСТу, то производительность котлов отличается. Традиционный настенный котел имеет КПД 92-93%. Поэтому от 9,3 КВт надо отнять еще 8%. Это будет уже более точная цифра.

Другое дело, что мы просчитали максимальный расход при самой низкой температуре. Но такая температура бывает далеко не всегда. Сегодня может быть теплее, завтра холоднее. И потери будут отличаться. Поэтому отсюда можно взять какое-нибудь среднее значение и вы получите самую пессимистичную цифру расхода газа.

Что-то точно рассчитать просто нереально. (Само собой, если вы захотите провести статический анализ измерения температуры в вашем регионе за сто лет, найти зависимости и все сопоставить, то более точный расчет будет получен. Но лучше прекратите даже об этом думать.)

Какой котел экономичнее расходует газ?

Самыми экономичными на сегодня считаются конденсационные настенные котлы. Производительность у них приближена к 100% за счет получения дополнительного тепла с образовавшегося конденсата. Другое дело, что такие котлы экономичны только с низкотемпературными системами отопления. К таким относятся, например, водяной теплый пол. В остальных случаях такой котел будет работать, как традиционный.

На втором месте можно разместить традиционные настенные котлы с закрытой камерой сгорания. Производительность у них уже составляет 90-93%. При этом производительность не зависит от внешних факторов.

На третьем месте находятся уже напольные котлы. Тут разбег в производительности составляет от 50% до 90% (Правда редкий производитель пишет честно о низком КПД своего котла). Плюс ко всему такие котлы тягозависимы. Поэтому к ним требуется полноценный правильно смонтированный дымоход.

Как снизить потребление газа?

Если вдруг расходы по газу вас не устраивают, то следующие рекомендации помогут вам их оптимизировать:

  • Займитесь утеплением дома. Чем лучше утеплите дом, тем меньше у вас будет уходить тепла на улицу.
  • Проверьте окна, двери на возможные щели. Через такие конструкции так же много теряется тепла
  • Если вы пользуетесь открытой системой отопления с бачком на крыше, то переделайте систему отопления в закрытую. Через крышу так же теряется значительно количество тепла.
  • Если у вас стоит простой напольный котел, то замените его на настенный. Расходы так же могут снизиться на 10-30%.
  • Проведите ТО своей системы отопления. Порой это так же может сказаться положительно на расходе газа. В особенности это касается самого котла.

Что в итоге?

А в итоге все просто. Хотите меньше расхода газа, возьмите настенный газовый котел. Хотите узнать расход газа в вашем доме, поспрашивайте соседа. Хотите не потратиться и платить за газ мало, то у вас это вряд ли получится. К сожалению реалии таковы, что все хорошее, связанное с отоплением, стоит достаточно недешево.

Читайте так же:

Автор: Андрей Елфимов

http://eurosantehnik.ru

Автор проекта eurosantehnik.ru
Автор youtube-канала: Технотерм

Расход газа на отопление дома: расчет и средние цифры

При выборе способа отопления очень важна стоимость топлива — во многих регионах нашей страны зимы длинные и суровые, и расходы на отопление — ключевая позиция. На сегодняшний день самым дешевым остается отопление природным газом. Но тут есть подводный камень — стоимость проекта подключения и работ очень немалые. Так что приходится считать, что дешевле — подключиться к газовой магистрали и меньше тратить на отопление или искать другой источник тепла. Чтобы оценить окупаемость первоначальных вложений, имеет смысл посчитать стоимость отопления при использовании различных видов топлива. На основании этих данных можно будет осознано делать выбор. В этой статье мы разберем, как рассчитать расход газа на отопление дома и приведем средние цифры по некоторым регионам.

Как высчитать средний расход газа на отопление дома

Количество газа, необходимого на отопление одного квадратного метра дома, зависит от:

Как вы понимаете, предварительные расчеты очень и очень приблизительны, но они дают хоть какое-то представление о расходах на отопление дома. Подсчитать необходимый объем газа можно несколькими способами.

По мощности котла

Мощность отопительного котла подбирается чтобы даже в самый холодный период в доме было тепло. При выборе принимают в расчет теплопотери и желаемый «климат» в помещениях. Если котел двухконтурный, добавляют запас производительности на нагрев воды для горячего водоснабжения.

Максимальная производительность отопительного котла достигается лишь на короткий промежуток времени — в самые холодные дни. В основном оборудование работает примерно на 50% от своей мощности. Поэтому при расчете расхода газа на отопление по мощности котла, берут половину от его номинальной производительности. По этой цифре высчитывают расход газа за один час:

Чтобы весь расчет расхода газа по мощности котла был понятнее, приведем пример. Пусть для отопления дома выбран газовый котел мощностью 32 кВт. Считать будем средний расход, используя половинную мощность — 16 кВт. Дальше действия такие:

  1. 16 кВт делим на теплоту сгорания природного газа. 16 кВт / 9,2 кВт/м³ = 1,739 м³. Получили средний расход газа в час — 1,74 кубометра.
  2. Чтобы узнать, сколько газа уйдет за сутки, умножаем полученное значение на 24 часа: 1,74 м³ * 24 ч = 41,76 м³/сут.
  3. Среднемесячное потребление вычисляем, умножив суточную норму на 30 дней: 41,76 м³/сут * 30 дн = 1252 м³/мес.

Эта цифра приблизительная. Получить более точные результаты можно, если учесть КПД котла. Пусть КПД котла 88%. Чтобы узнать, сколько газа потребуется, надо добавить 12% к найденной цифре (100%-88% = 12%).  1252 м³/мес + 12% = 1403 м³/мес. В результате получаем среднемесячный расход газа на отопление 1400 кубов.

Расход газа для разных видов котлов

Полученная цифра — очень приблизительная. Не факт, что котел будет работать большую часть времени на половинной мощности. Может быть, в вашем случае он будет задействован всего на 30%, или в среднем будет работать на 65%. Зависит от методики подбора, от самого котла, качества топлива, погодных условий и т.д. То есть, точно высчитать расход газа на отопление частного дома просто нереально. Только приблизительные данные. Реальный расход может быть как намного больше расчетного, так и намного меньше.

Считаем по теплопотерям

Узнать приблизительное количество газа на отопление дома можно и по теплопотерям. Их реально определить при помощи тепловизора или расчетным путем.

Тепловизор — устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее как цветная картинка, где разным температурам соответствуют разные цвета.

Расчет заказывают в специализированных организациях. Они на основе строительных данных (материал и толщина стен, перекрытий, тип/количество/площадь окон и дверей, тип и «пирог» кровли, нулевого этажа и т.д.) высчитывают сколько тепла будет терять ваш дом. На основе этих данных можно сделать более точные подсчеты необходимого количества топлива.

Куда уходит тепло из дома

Например, теплопотери дома составляют 18 кВт. По методике их определяют для самого холодного периода. Поэтому при расчетах также берут  50% от указанной цифры. Дальше подход такой же: делим теплопотери на теплотворную способность газа, узнаем часовой расход. Далее весь процесс аналогичен вышеописанному.

Пример расчета:

  1. Узнаем часовой расход: 18 кВт / 2 = 9 кВт. Делим на теплотворную способность природного газа: 9 кВт / 9,2 кВт/м³ = 0,98 м³/час.
  2. Суточная потребность в газе для отопления: 0,98 м³/час * 24 час = 23,48 м³/сут.
  3. На месяц надо будет 23,48 м³/сут * 30 дней = 704 м³/мес.

За сезон уже посчитать несложно: умножить на количество месяцев, на протяжении которых работает отопление. Цифра, как понимаете тоже приблизительная. Чтобы приблизиться к реальному расходу, надо добавить затраты на горячее водоснабжение и на неидеальность отопительного оборудования.

Можно рассчитать количество любого топлива и, соответственно, расходы на отопление

  • Расход газа на горячее водоснабжение составляет около 10-15% от затрат на отопление. В данном случае это составляет 704 м³/мес * 15% = 84,5 м³/мес.
  • Запас на неидеальность оборудования зависит от КПД котла. Пусть котел поставим очень хороший, с КПД 90%. В этом случае надо добавить 10% (та цифра, которой не хватает до 100%). То есть, потребуется еще 70 кубов.
  • Итого среднемесячный расход — 704 м³/мес +  84,5 м³/мес  +  70 м³/мес = 858,5  м³/мес.

Хоть этот расчет более точный — на основе реальных потерь тепла — он не идеален, но дает представление о среднем расходе.

Определение расхода газа по площади (квадратуре)

Этот способ позволяет лишь приблизительно оценить расход газа на отопление частного дома. Почему приблизительно? Потому что расход топлива (и газа в том числе) очень сильно зависит от степени утепления дома и от региона проживания. Для кирпичного дома без дополнительного утепления расход будет гораздо больше (до 2-х раз), чем для дома кирпичного дома такой же площади, но с утеплением снаружи минеральной ватой и вентилируемым фасадом (или колодезной кладкой).

Тем не менее приблизительно можно расход прикинуть. Есть нормы и данные статистики по отоплению домов из различных материалов, с разной степенью утепления. Но надо еще найти статистику по вашему региону. Так как расход газа на отопление дома, скажем, в средней полосе России, будет значительно выше, чем, например, в Краснодарском крае. Используя эти данные легко найти искомое значение — умножив данные на квадратуру вашего дома.

Расход газа на отопление дома очень сильно зависит от материала, из которого изготовлены стены, их толщины и степени утепления

По средней полосе России статистка такова:

  • Очень хорошим считается расход порядка 3 куб.м в месяц на квадрат площади. Но это при очень хорошем утеплении.
  • Средние показатели — 4-5 кубов/мес.
  • Все что больше 5 кубов газа на метр отапливаемой площади — это уже перерасход, так как отопление обходится очень дорого.

Если говорить о более южных регионах, то 3 куба — это средние показатели. При хорошем утеплении можно добиться значительного снижения расхода газа. Но из-за не слишком суровой и продолжительной зимы, в южных регионах мало кто об этом задумывается. В качестве стимула можно посмотреть среднестатистические данные по Германии. В таблице представлен годовой расход газа на отопление частных домов и квартир. Зависимость от года постройки — использование новых материалов и технологий в области энергосбережения. Но даже самые «неэкономные» по немецким маркам дома более ранней постройки, заставляют лишь задумчиво смотреть на наши цифры.

Средний расход газа на отопление в Германии (дома площадью от 120 до 200 кв. м)

В любом случае, имея средний расход газа на отопление дома по вашему региону, можно найти затраты газа на отопление. Например, для неутепленного дома из бруса (сечение 15*15 см),  в холодные месяцы (от -12°C до -20°C) уходит в месяц 6-6,5 кубов на квадратный метр. Если дом у вас 100 м², вам необходимо будет 600-650 кубов на месяц. Несложно посчитать и для площади 120, 150 или 200 квадратов. Просто умножаете «норму» на количество метров. Получаете искомую цифру.

формула и методика, как уменьшить потребление топлива

Газовая природная смесь в настоящее время относится к категории наиболее дешёвых, но относительно доступных в разных регионах видов энергоресурсов. Существует несколько основных методов, воспользовавшись которыми, вы сможете быстро рассчитать расход газа для максимальной эффективности функционирования оборудования при учёте усреднённых показателей.

Как рассчитать расход газа на отопление частного дома и ГВС (с формулами)

Газообразные виды топлива могут быть представлены пропаном, бутаном, метаном, водородом, а также традиционным природным газом. Запасы природного газа превышают объёмы нефти и угля, поэтому важно выполнять грамотный расчёт такого экономичного энергоносителя, используемого в системах отопления, для приготовления пищи и других хозяйственно-бытовых нужд, включая горячее водоснабжение.

Расчёт по мощности котла

Грамотный самостоятельный расчёт общего газового расхода не потребует специальных навыков, если учитывать основные параметры оборудования.

Таблица содержит основные варианты расчёта мощности котла

Для выполнения самостоятельных расчётов потребуется знать уровень мощности используемого котла и площадь помещения, а также воспользоваться табличными данными.

Формула расчёта мощности котла с учётом теплопотерь

Круглосуточная работа агрегата в месячном режиме предполагает умножение данных с целью получения киловатт-часов. Выбор мощности агрегата осуществляется исходя из общей площади домовладения, а при расчётах расходуемого объёма голубого топлива необходимо всегда ориентироваться на наиболее низкие температурные показатели за окном.

По квадратуре

Важно помнить, что для расчёта по квадратуре необходимо найти производное мощности оборудования на количество часов в сутки и количество дней в неделю. Особенно важно грамотно просчитать расход энергоресурсов для отопления согласно режиму эксплуатации и с учётом использования 1,0 кВт на каждые 10 м² обогреваемой площади.

Таблица: показатели для расчёта расхода топлива

Общая площадь помещения в м3 Максимальные показатели расхода газа на отопление Оптимальный объём
бойлера
100–200 20 кВт 160–200 л
150–200 25 кВт 160–200 л
150–300 30 кВт до 300 л
200–400 40 кВт до 300 л
300–500 50 кВт до 500 л

Например, для полноценного, а также максимально эффективного отопления помещения общей площадью 30 м² необходимо приобрести котёл, мощность которого составляет всего 3,0 кВт. Следовательно, для обогрева одного квадратного метра площади потребуется затрачивать 100 Вт тепловой энергии с учётом высоты помещения до 300 см.

Формула расчёта:

V = Q / (q х КПД / 100), где:

  • V — стандартные показатели объёмного газового расхода в час на каждый кубометр.
  • Q — тепловые потери и мощность отопительной системы в кВт.
  • q — низшие показатели удельной калорийности энергоносителя в кВт/м³.
  • КПД — показатели коэффициента полезного действия эксплуатируемого оборудования.

Например, для прогрева воздушных масс в помещении с общей площадью 90 квадратных метров расходуется V = 9,0 / (9,2 х 96 / 100) = 9,0 / 9,768 = 0,92 м³/час.

С учётом теплопотерь

Индивидуальная норма с учётом показателей мощности рассчитывается в соответствии с формулой:

Кзап × ОП × РТ × КР × 1кВт /860 кКВ, где:

  • Кзап является поправочным значением, равным 1,15 или 1,20.
  • ОП является показателями общего объёма помещения.
  • РТ является разницей температурных показателей в помещении и вне его.
  • КР является показателями коэффициента рассеивания.

Например, 1 000 мг условного топлива — это 7 000 ккал, а в ином выражении — 7 × 10 — 3 Гкал, при этом идеальным в условиях 1 КПД являются показатели удельного расхода условной единицы топлива для выработки 1,0 Гкал теплоты.

Таблица: территориальные поправочные значения на годовые нормы расхода тепла для приготовления пищи и горячего водоснабжения в ЦФО
Регион Значения
Горячее водоснабжение Приготовление пищи
Без газового водогрейного оборудования При газовом водогрейном оборудовании
Белгород 1,20 1,19 1,11
Брянск 1,24 1,23 1,17
Владимир 1,28 1,26 1,23
Воронеж 1,22 1,22 1,14
Иваново 1,30 1,28 1,26
Калуга 1,26 1,25 1,20
Кострома 1,30 1,29 1,25
Курск 1,23 1,22 1,16
Липецк 1,24 1,23 1,14
Московская обл. 1,28 1,27 1,19
Москва 1,27 1,26 0,92
Орлов 1,25 1,24 1,15
Рязань 1,26 1,25 1,20
Смоленск 1,26 1,25 1,17
Тамбов 1,24 1,23 1,16
Тверь 1,28 1,27 1,23
Тула 1,25 1,24 1,17
Ярославль 1,30 1,28 1,23
Таблица: территориальные поправочные значения на годовые нормы расхода тепла для приготовления пищи и горячего водоснабжения в СЗФО
Регион Значения
Горячее водоснабжение Приготовление пищи
Без газового водогрейного оборудования При газовом водогрейном оборудовании
Карелия 1,33 1,31 1,25
Коми 1,39 1,36 1,29
Архангельск 1,38 1,35 1,31
Ненецкий АО 1,52 1,47 1,49
Вологда 1,33 1,31 1,26
Калининград 1,18 1,17 1,09
Ленинградская обл. 1,30 1,29 1,24
Новгород 1,27 1,26 1,19
Псков 1,25 1,24 1,18
Санкт-Петербург 1,26 1,25 1,14
Таблица: территориальные поправочные значения на годовые нормы расхода тепла для приготовления пищи и горячего водоснабжения в ЮФО
Регион Значения
Горячее водоснабжение Приготовление пищи
Без газового водогрейного оборудования При газовом водогрейном оборудовании
Адыгея 1,05 1,07 0,97
Дагестан 1,03 1,04 0,94
Ингушетия 1,07 1,08 1,03
Кабардино-Балкария 1,11 1,12 1,01
Калмыкия 1,12 1,12 1,07
Карачаево-Черкесия 1,12 1,13 1,04
Осетия 1,14 1,15 1,04
Чечня 1,08 1,09 1,03
Краснодар 1,05 1,06 0,92
Ставрополь 1,11 1,12 1,00
Астрахань 1,10 1,11 1,00
Волгоград 1,15 1,15 1,06
Ростов 1,12 1,12 1,00
Таблица: территориальные поправочные значения на годовые нормы расхода тепла для приготовления пищи и горячего водоснабжения в Приволжье
Регион Значения
Горячее водоснабжение Приготовление пищи
Без газового водогрейного оборудования При газовом водогрейном оборудовании
Башкортостан 1,31 1,29 1,20
Марий Эл 1,32 1,30 1,26
Мордовия 1,28 1,26 1,23
Татарстан 1,30 1,29 1,20
Удмуртия 1,33 1,31 1,26
Чувашия 1,31 1,29 1,24
Киров 1,35 1,33 1,29
Нижний Новгород 1,29 1,27 1,20
Оренбург 1,27 1,26 1,21
Пенза 1,27 1,25 1,20
Пермь 1,35 1,33 1,26
Самара 1,27 1,25 1,11
Саратов 1,33 1,22 1,17
Ульяновск 1,30 1,28 1,22
Курган 1,35 1,33 1,30
Свердловск 1,36 1,34 1,27
Тюмень 1,37 1,35 1,26
Ханты-Мансийск 1,46 1,43 1,36
Ямало-Ненецкий АО 1,65 1,56 1,55
Челябинск 1,34 1,32 1,26
Алтай 1,36 1,34 1,28
Иркутск 1,43 1,40 1,35
Бурятия 1,49 1,45 1,49
Кемерово 1,40 1,37 1,31
Новосибирск 1,40 1,37 1,30
Омск 1,38 1,35 1,30
Томск 1,42 1,39 1,33
Якутия 1,73 1,66 1,67
Хабаровск 1,36 1,33 1,27
Сахалин 1,33 1,31 1,25

Расчёт топлива на ГВС

Как показывает практический опыт, семьёй из четырёх человек в среднем тратится за сутки порядка 80 л горячей воды, что позволяет рассчитать потребляемое количество тепла на нагрев жидкости:

Q = сm ΔТ, где:

  • с — показатели тепловой ёмкости воды, составляющие 4,187 кДж/кг°С.
  • m — показатели массового расхода воды в кг.
  • ΔТ — показатели разницы между начальным и конечным температурным режимом.

Расчёт предлагает отсутствие перевода объёма потребляемой жидкости в массовые величины, признавая их одинаковыми. Например, при температуре воды 70°С:

4,187 х 80 х 70 = 23447,2 кДж или 6,5 кВт.

Остаётся подставить это значение в формулу с учётом КПД газового оборудования или теплового генератора, что позволяет получить данные объёма в м³/ч:

V = 1 / (q x КПД / 100)

Например, при мощности 6 кВт, V = 6 / (9,2 х 96 / 100) = 6 / 8,832 = 0,68 м³ природного газа расходуется на нагрев воды.

Как рассчитать расход сжиженного газа

Для обогрева помещения, организованного с применением такого газа, представленного пропаном или бутаном, существует несколько отличий.

Как правило, в частных домовладениях монтируются специальные резервуары, представленные газгольдерами, заправляемыми на один отопительный сезон. Использование для обогрева баллонов, заполненных газом, встречается достаточно редко.

Таблица: средний расход природного и баллонного или сжиженного газа с учётом показателей мощности газового оборудования

Природный газ Мощность котла, кВт Сжиженный газ, л3/час
м3/час м3/год
1,125 2689 10,0 0,865
1,685 4033 15,0 1,295
2,245 5377 20,0 1,725
2,805 6721 25,0 2,155
3,365 8065 30,0 2,585
3,925 9409 35,0 3,015
4,485 10753 40,0 3,445
5,605 13441 50,0 4,305
6,725 16129 60,0 5,165

Для расчёта общего потребления сжиженного или баллонного газа применяется стандартная формула с данными удельной теплоты, выделяемой при сжигании энергоносителя. Параметры для пропана составляют 46,0 МДж/кг, или приблизительно 12,8 кВт/кг. Например, для домовладения общей площадью 90 м² при эксплуатации котла с КПД равным 90%:

V = 9,0 / (12,8 х 90 / 100) = 9,0 / 11,52 = 0,78 кг/ч.

Литр баллонного топлива обладает массой 0,54 кг, поэтому расход энергоносителя в литрах будет составлять 0,78 / 0,54 = 1,44 л/ч или 34,7 л в сутки и 1042 л в месяц. С учётом климатических условий, определение среднего значения потребует уменьшения полученных данных вдвое. Например, для Московского региона цифра составит 1042 / 2 = 521 л в месяц или порядка 17,3 х 214 + 3875 литров ежегодно.

Можно ли уменьшить потребление топлива

Экономный расход природного или баллонного голубого топлива — вполне выполнимая задача, решаемая с помощью нескольких несложных мероприятий:

  • Приобрести газовое оборудование, имеющее высокий уровень КПД.
  • Повысить КПД теплообменника в газовом котле монтажом циркуляционного насосного оборудования и фильтрующей системы.
  • Обязательно установить стандартное насосное циркуляционное оборудование в системах с универсальными котлами, способное работать с разными видами топлива.
  • Зафиксировать за батареями отопления фольгированный изолон и установить под отопительным прибором небольшой вентилятор.

Немаловажное значение имеет установка оптимального рабочего режима на эксплуатируемом газовом оборудовании посредством современной автоматики, а также максимально эффективное утепление.

Расход природного газа на 1 квадратный метр внешней стены за весь отопительный сезон в зависимости от утепления

Важно помнить, что энергозависимые системы нуждаются в наличии постоянного электрического снабжения и стабильного напряжения 220 В.

Точные расчёты и тщательный подход при проектирования системы отопления позволят избежать в дальнейшем крупных расходов на отопление коттеджа. Из нашей следующей статьи вы узнаете о принципах разработки отопительных систем, выборе котлов и обустройстве котельной: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/raschety/sistema-otopleniya-kottedzha.html.

Стабильный рост цен разных видов энергоносителей спровоцировал вполне естественный процесс совершенствования всех видов отопительного оборудования, включая газовые агрегаты. Однако повышение эффективности работы таких устройств потребует не только обязательного, но и грамотного расчёта расхода газа и использования современных методик, позволяющих обеспечивать максимальную экономичность при эксплуатации газового оборудования с минимизацией перерасхода топлива.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

Как рассчитать расход газа для отопления загородного дома — Российская газета

Газ — наиболее дешевый способ отопления для загородного дома.

У этого утверждения есть противники, которые доказывают, что газовое оборудование и подключение к трубе стоят больших денег и эти затраты не оправдывают себя в уже построенных домах небольшой площади (до 100 кв. метров) с обыкновенной дровяной печью. Мы не будем спорить, эта точка зрения имеет право на существование, но для домов большей площади, а тем более новых домов, газ — наиболее оптимальное решение.

И, что важно, значительно менее трудозатратное — чтобы зимой обогреть даже небольшой дом дровами, закидывать в печь их придется два-три раза, а перед этим поколоть, сложить, принять, купить.

Естественно, перед подключением к трубе нужно знать, какой объем газа потребуется для максимально комфортного проживания в доме даже в самые лютые морозы.

Это нужно не только для расчетов будущих затрат на отопление, но и упростит выбор газового оборудования, которое придется покупать.

Для расчета расхода газа надо отталкиваться от необходимой тепловой мощности, требуемой для обогрева дома. Есть стандартная формула: 0,1 кВт*1 кв. метр. По ней все просто, на час обогрева дома площадью 100 кв. метров потребуется — 10 кВт тепла, 150 кв. метров — 15 кВт, 200 кв. метров — 20 кВт. Но газовый котел не работает постоянно, поэтому для расчета суточного потребления газа итоговое значение делят на два и умножают на количество часов в сутках — 24. В результате для среднестатистического дома площадью 100 кв. метров получается формула 0,1*100/2*24=120 кВт. К полученному результату нужно прибавить 20% расхода тепла на вентиляцию и на обеспечение горячего водоснабжения: 120+20%=144 кВт. Столько в среднем тепловой энергии в день нужно для обогрева дома площадью 100 кв. метров.

Чтобы узнать ежедневное потребление газа в кубометрах, нужно суточный расход тепловой энергии разделить на значение удельной теплоты сгорания природного газа — 9,3 кВт. Получается: 144/9,3=15,48 кубометра газа, которые лучше округлить до 16 кубометров в сутки. В месяц выходит 480 кубометров газа.

Но проблема в том, что эта формула дает среднее значение, поэтому, используя только ее, легко можно замерзнуть в холода.

Например, для жителей северных регионов лучше закладывать в изначальную формулу расчета необходимой тепловой энергии 0,2 кВт*1 кв. метр, а на юге Краснодарского края можно использовать формулу 0,08 кВт*1 кв. метр.

Кроме этого нужно учитывать коэффициент полезного действия газового котла, который в разных моделях колеблется от 88 до 95%, поэтому к окончательному результату придется прибавить 5-12% потерь мощности.

В результате для старого дома площадью 100 кв. метров, например в Северной Карелии, может потребоваться в день почти 36 кубометров газа, а в месяц — 1075 кубометров. Впрочем, это не отменяет бесплатной газификации, напомним, ограничение — не более 7 кубометров в час.

Также не меньшее значение имеет энергоэффективность дома, то есть насколько быстро он охлаждается, теряя тепло. В хорошо утепленном доме потери будут минимальны. А в старом давно не ремонтируемом доме расход газа для его обогрева может увеличиться в два раза.

Уровень газификации регионов России к 2030 году должен вырасти до 82,9%. В период 2021-2026 годов газ планируется провести минимум в 538 тысяч домовладений и квартир.

Уже в этом году заработала программа социальной газификации — доведение газа до границ домовладений без привлечения средств граждан. В уже подключенных к газу населенных пунктах проходит догазификация — подключение к газу домов, к которым ранее не была подведена газовая сеть.

Алгоритм расчета расхода газа на отопление дома

Во время проектирования газовой отопительной системы учитываются все факторы, влияющие на расход газа: размер жилья, количество этажей, утепление основных конструкций, мощность и то, сколько в данном доме проживает человек. Обогрев частного дома газом выгоден с экономической точки зрения по нескольким причинам.

Выгоды использования

Во-первых, ему присуща высокая эффективность процесса сгорания из-за малого содержания серы. Это же позволяет экономить ресурсы на чистку котла. В-вторых, легко снизить тепловые потери и расходование газа при помощи хорошей теплоизоляции. В-третьих, газ является и экологичным материалом, так как при его сгорании в атмосферу поступает совсем малое количество вредных веществ.

При применении газа как топлива для отопления, стенки котла не страдают коррозией, что увеличивает срок эксплуатации оборудования. Удобно использование сжиженного газа: у него лучше качество и он доставляется баллонами в места, где нет магистралей, облегчая быт тысячам людей.

Сложность и особенности издержек

Расход газа на отопление дома прямо пропорционально зависит от жилой площади помещения. Рассчитать расход в КВт/часов можно путем умножения мощности котла на количество ч/сутки и дн/месяца.

Однако для повседневной жизни такой режим практически не используется. Реальным показателем для расчета расхода на газ является значение среднемесячного показателя КВт/часов. Для этого максимальная величина потребления на отопление дома в месяц делится пополам. Если это жилой дом, то расчет производится, исходя из длины отопительного сезона.

Алгоритм

Данные для расчета мощности котла отталкиваются от соотношения 1 кВт/ч на помещение в 10 м². Таким образом, для отопления дома площадью 100 м² потребуется разделить ее на 10: т.е. необходимая мощность составит 10 кВт/ч.
Сколько уходит газа на другой размер дома, считается по такому же принципу, т.е. площадь делится на 10. Например, для площади в 200 м2 расчет будет выглядеть следующим образом: 200 м2/10, т.е. 20 кВт/час уйдет на отопление данного помещения.

Корректировка на дни

Месячный расход газа рассчитывается путем умножения дневной нормы потребности дома в 100 м2 на количество дней в месяце: 10 Квт/ч * 24 часа * 30 дней (итого – 7200 кВт). Так как обычно система работает в среднем режиме, то максимальный расход делится пополам, и получается 3600 кВт.

Корректировка на сезон

Если длительность отопительного сезона составляет 7 месяцев, то расчет затрат газа получается умножением 3600 кВт на 7. Т.е. обогрев частного дома, площадью в 100 м², обойдется в 25200 кВт. Обогрев дома в 200 м2 потребует соответственно 50400 кВт.

Если отопительный сезон короче или длиннее 7 месяцев, то расход газа рассчитывается соответственно умножением на нужный пользователю период.

Зная тариф за 1 кВт/час, очень просто рассчитать денежный эквивалент потребления. Стоимость 1 кВт/час может колебаться в зависимости от региона.

Нюансы и дополнительные факторы

Существуют специальные программы расчета расхода топлива, которые существенно облегчат работу. Для многоквартирных домов, которые подключены к магистральному газоснабжению, устанавливаются нормы его расхода.

Несмотря на имеющиеся методики, для более точного результата все же рекомендуется обращаться к специалистам. Ведь расчет потребности для газового котла учитывает использование топлива только для обогрева дома.

Но нужно помнить еще и о наличии газовой плиты, системы для нагревания воды, которые увеличат ваши затраты. Для показателя расхода имеет значение и численность проживающих в доме или квартире людей. Все эти факторы будут учтены специалистами.

Кроме того, мастера помогут минимизировать расход газа за счет применения специальных технологий.

Особенности автономии

Если вблизи жилого или дачного дома нет газовой магистрали, то отличным решением становится автономная система отопления, которая работает на смеси пропана и бутана.

Стоимость приобретения и монтажа автономного отопительного оборудования, которое использует в качестве топлива смесь пропана и бутана ниже затрат на подключение к центральной газовой магистрали.

Плюсы

Такая система позволяет снизить риск аварийного отключения магистралей, угрозы внезапного падения давления. Автономное отопление имеет резервуары, которые поддерживают возможность потребления газа для отопления еще какое-то время.

В случае отключения электроэнергии или подачи топлива, система безопасности, которой оборудованы все котлы, блокирует электромагнитный клапан. После восстановления газоснабжения нужно запустить ее заново.

Приемы для экономии

Снижение расхода газа на отопление можно добиться следующими способами:

  • установка автоматической системы регулирования;
  • установка датчиков газа, что также поможет вовремя выявить утечку;
  • утепление дома: обшивка стен, крыши;
  • соблюдение режима температуры в помещение с баллонами не ниже 25°С;
  • закуп баллонов у проверенного поставщика, так как плохое качество топлива также снижает эффективность.

Эти меры позволяют снизить расход газа до 40%, что дает возможность использовать 1 баллон в течение 3-4 дней.

Использование природного газа — Управление энергетической информации США (EIA)

В 2020 году Соединенные Штаты использовали около 30,5 триллиона кубических футов (триллионов кубических футов) природного газа, что эквивалентно примерно 31,5 квадриллиону британских тепловых единиц (БТЕ) ​​и 34% от общего потребления энергии в США.

  • электроэнергия 11,62 трлн 38%
  • промышленные 10,09 ткф 33%
  • жилая 4,65 Tcf 15%
  • коммерческий 3.15 ткф 10%
  • транспорт 0,98 Tcf3%

Как природный газ используется в США

В основном природный газ в США используется для отопления и выработки электроэнергии, но в некоторых потребляющих секторах природный газ используется по-другому.

Электроэнергетический сектор использует природный газ для выработки электроэнергии и выработки полезной тепловой энергии. В 2020 году на долю электроэнергетики приходилось около 38% от общего объема электроэнергии.На потребление природного газа и природного газа приходилось около 33% потребления первичной энергии в электроэнергетическом секторе США. Большая часть электроэнергии, производимой в электроэнергетическом секторе, продается и используется другими потребляющими секторами США, и это потребление электроэнергии включается в общее потребление энергии каждым сектором. (Промышленный и коммерческий секторы также используют природный газ для выработки электроэнергии, и они сами используют почти всю эту электроэнергию.) На природный газ приходилось 40% от общего объема U.S. Производство электроэнергии по всем секторам в 2020 году.

Промышленный сектор использует природный газ в качестве топлива для технологического отопления, в системах комбинированного производства тепла и электроэнергии, в качестве сырья (сырья) для производства химикатов, удобрений и водорода, а также в качестве лизингового и растительного топлива. В 2020 году на промышленный сектор приходилось около 33% общего потребления природного газа в США, а природный газ являлся источником около 34% общего потребления энергии промышленным сектором США. 2

Жилой сектор использует природный газ для обогрева зданий и водоснабжения, для приготовления пищи и сушки одежды.Около половины домов в США используют природный газ для отопления помещений и нагрева воды. В 2020 году на жилищный сектор приходилось около 15% от общего потребления природного газа в США, а природный газ был источником около 23% от общего потребления энергии жилищным сектором США.

Коммерческий сектор использует природный газ для обогрева зданий и водоснабжения, для работы холодильного и охлаждающего оборудования, для приготовления пищи, сушки одежды и для обеспечения наружного освещения.Некоторые потребители в коммерческом секторе также используют природный газ в качестве топлива в системах комбинированного производства тепла и электроэнергии. В 2020 году на коммерческий сектор приходилось около 10% общего потребления природного газа в США, а на природный газ приходилось около 19% общего потребления энергии коммерческим сектором США.

Транспортный сектор использует природный газ в качестве топлива для работы компрессоров, перемещающих природный газ по трубопроводам, а также в качестве автомобильного топлива в виде сжатого природного газа и сжиженного природного газа.Почти все автомобили, использующие природный газ в качестве топлива, находятся в государственном и частном автопарках. В 2020 году на транспортный сектор приходилось около 3% от общего потребления природного газа в США. Природный газ был источником около 4% от общего потребления энергии транспортным сектором США в 2020 году, из которых 94% приходилось на трубопроводы и операции по распределению природного газа.

Где используется природный газ

Природный газ используется на всей территории Соединенных Штатов, но на долю пяти штатов приходилось около 38% общего количества U.S. Потребление природного газа в 2019 году.

  • Техас 14,9%
  • Калифорния 6,9%
  • Луизиана 6,0%
  • Пенсильвания 5,2%
  • Флорида 5,0%

1 Источник: Управление энергетической информации США, Ежемесячный обзор энергетики , таблица 4.3, апрель 2021 г., предварительные данные. Сумма долей не может равняться 100% из-за независимого округления.
2 Общее потребление энергии — это потребление первичной энергии в секторах конечного потребления, плюс розничные продажи электроэнергии секторам и потери энергии в электроэнергетике. Также включает другие потери энергии в энергосистеме.
3 Источник: Управление энергетической информации США, Natural Gas Annual , сентябрь 2020 г.

Последнее обновление: 26 мая 2021 г.

Пропан Vs. Природный газ: сравнение для домовладельцев

Написано: 8 апреля 2019 г.

Различия между природным газом и пропаном могут сбивать с толку.Тем более, что пропан является одним из видов топлива, составляющих природный газ, а другие виды топлива — бутан, метан, этан.

Хотя пропан входит в состав природного газа, он сам по себе становится уникальным источником топлива, когда его отделяют во время обработки. Итак, давайте посмотрим на оба вида топлива. Каковы преимущества и недостатки каждого из них и что лучше всего использовать домовладельцу?

Прямое сравнение: плюсы и минусы пропана и природного газа

При выборе топлива для дома важно взвесить его безопасность, стоимость, эффективность топлива и его влияние на окружающую среду.Ниже вы найдете все, что вам нужно знать о преимуществах и недостатках природного газа и пропана по каждому из вышеупомянутых соображений.

Безопасность

Оба вида топлива легко воспламеняются, и с ними следует обращаться осторожно. Но из-за инфраструктуры (и бюрократической волокиты), связанной с линиями природного газа, выявление и устранение утечек может оказаться сложной задачей. Это связано с тем, что коммунальные компании и комиссия коммунальных предприятий должны прийти к пониманию того, как финансировать ремонт или модернизацию, прежде чем принимать меры.

И, когда линии уходят, случаются аварии без присмотра.

Например, в 2010 году газопровод, принадлежащий Pacific Gas and Electric (PG&E), взорвался в Сан-Бруно, Калифорния, в результате чего погибли восемь человек. После расследования выяснилось, что газовая линия неисправна, и PG&E ранее не знала о повреждении линии.

Хотя баллоны с пропаном также могут взорваться, это гораздо менее вероятно. А поскольку баллоны с пропаном не соединены широкими газовыми линиями, воздействие менее значимо.

Кроме того, хотя некоторые компании, поставляющие природный газ, добавляют запах серы, чтобы вам было легче обнаружить утечку, утечки природного газа бывает труднее обнаружить, поскольку в естественном состоянии топливо не имеет запаха.

Из-за серьезности происшествий, сколь бы редких они ни были, пропан считается более безопасным топливом для отопления.

Окружающая среда

Несмотря на то, что природный газ считается парниковым газом, он сжигает примерно на 50% меньше выбросов, чем уголь.Тем не менее, его токсичность выше, чем у пропана, который не токсичен и не наносит вреда окружающей среде. Если пропан просочится в землю, это не повредит местной воде или почве.

Тем не менее, оба топлива по-прежнему считаются экологически чистыми. Но в этом раунде мы даем пропану небольшое преимущество в качестве зеленого топлива.

Стоимость и эффективность

Реальная стоимость пропана по сравнению с природным газом для вашего дома будет зависеть от нескольких факторов, в том числе от того, приспособлен ли ваш дом для топлива.Но для этого сравнения мы рассмотрим стоимость пропана и природного газа в британских тепловых единицах и галлонах.

На момент написания этой статьи средняя стоимость природного газа составляла 6,23 доллара за 1 000 кубических футов, что составляет примерно один миллион БТЕ. Средняя стоимость пропана в США составляет 2,41 доллара за галлон. Один миллион БТЕ природного газа — это примерно 11,20 галлона пропана. Это означает, что за то же количество топлива вы заплатите 6,23 доллара за природный газ и 26,99 доллара за пропан.

Однако фактическая стоимость должна также учитывать эффективность

Чем эффективнее топливо, тем меньше вы его расходуете, что влияет на общую стоимость.И в целом пропан — более эффективное топливо.

Один кубический фут пропана равен 2516 БТЕ, а один кубический фут природного газа равен 1 030 БТЕ. Это означает, что пропан более чем в два раза превосходит природный газ по энергии.

Хотя стоимость галлона природного газа ниже, вы будете использовать его больше для обогрева тех же приборов. Если вы получаете вдвое больше тепла от пропана, естественно, вы будете использовать меньше топлива.

В этом комбинированном раунде пропан выигрывает по эффективности и общей стоимости.

Установка

Ключевые различия между пропаном и природным газом

Наиболее заметное различие между двумя видами топлива заключается в том, как они попадают в ваш дом, то есть как они доставляются к вам. Начнем с того, что не во всех регионах Соединенных Штатов есть выбор из пропана или природного газа. В зависимости от того, где вы живете, вы можете быть ограничены только одним вариантом.

Кроме того, еще одним отличительным фактором будет то, как топливо хранится в вашем доме и заправляется.

Природный газ остается в газообразном состоянии и доставляется домой по трубопроводу, поэтому поставки не требуются, но наличие инфраструктуры для приема топлива требуется. Эта инфраструктура может включать такие расходы, как:

  • Копаем двор для прокладки трубопровода
  • Перевод вашей техники на природный газ
  • Наем подрядчика для помощи с обновлениями

Эти затраты могут вырасти до более чем 10 000 долларов для домовладельцев, которым требуется полная переоборудование.

Пропан поставляется в переносных канистрах или резервуарах для постоянного хранения. Чтобы пополнить счет, покупатели либо сами отправятся в магазин, либо обратятся в компанию за доставкой. Для клиентов Santa Fuel вы можете запланировать автоматическую доставку, чтобы у вас было топливо до того, как закончится бак, что избавит вас от хлопот.

Какой газ вам подходит?

Пропан

Поскольку пропан обеспечивает больше БТЕ за ваш доллар, часто это лучший выбор топлива для более эффективной работы вашей бытовой техники.Также, как правило, он лучше подходит для приготовления пищи, особенно если вы используете барбекю на открытом воздухе, так как это более рентабельно для жарки на сильном огне.

Кроме того, пропан рассматривается как автономное решение для отопления. Это означает, что пропан переносится и может легко работать, если другие системы в вашем доме не работают, или если вам нужно переехать в другое место.

Природный газ

С другой стороны, природный газ — это обходное решение. Вам никогда не придется планировать доставку, потому что природный газ всегда будет поступать к вам домой.И вы никогда не заплатите больше, чем то, что вы используете с природным газом, потому что в баке нет топлива. Вы платите по мере использования.

Если у вас уже есть инфраструктура, имеет смысл придерживаться природного газа.

В конечном итоге победителем будет тот, который лучше всего соответствует вашему стилю жизни и текущим настройкам. Можете ли вы получить доступ к обоим видам топлива, какой объем инфраструктуры вам потребуется создать, чтобы получить любое из видов топлива, и для чего вы планируете использовать свое топливо больше всего?

Где купить пропан и природный газ?

Если вы находитесь в районах Фэрфилд или Нью-Хейвен в Коннектикуте, Santa Energy может помочь вам определить, какое топливо лучше всего подходит для вашего дома.Santa Energy — это надежный источник доставки топлива, установки оборудования, технического обслуживания и постоянной поддержки, чтобы обеспечить максимальное потребление энергии в вашем доме и безопасно.

Ознакомьтесь с нашим полным набором услуг по пропану и природному газу.

Потребление электроэнергии, воды и природного газа жилым домом в Канаде с 2012 по 2014 год

Характеристики жилого дома

Наши данные были собраны для дома, построенного в 1955 году в столичном районе Большого Ванкувера в Британской Колумбии (Канада), который претерпел капитальный ремонт в 2005 и 2006 годах, получив оценку правительства Канады EnerGuide 23 на уровне 82% (с 61%).Дом расположен в Бернаби, муниципалитете к востоку от Ванкувера. Дом находится на высоте 80 м над уровнем моря, фасад выходит на юг. Дом имеет один уровень над уровнем земли и подвал, составляющий в общей сложности 2140 футов 2 (199 м 2 ) жилой площади (1070 футов 2 или 99,5 м 2 на каждый этаж). Высота потолка основного этажа составляет 8 футов (2,44 м), а высота потолка подвала — 7 футов (2,13 м). Внутри дома находится арендуемая единица, которая занимает примерно половину подвала (603 футов 2 или 56 м 2 жилой площади).Площадь отдельного гаража составляет примерно 161 фут 2 (15 м 2 ), а верхняя дверь выходит на задний переулок (см. Рис. 1).

Рис. 1: Недвижимость тестового дома.

Окрестности дома: ( a ) обследование собственности и ( b ) местоположение в окружающем квартале. Желтыми линиями показаны изолинии высотой 1 м.

Дом оригинальной каркасной конструкции. В 2006 году вся существующая штукатурка внешних стен была удалена. Под карнизом установлено соответствующее вентиляционное покрытие, а внешние стены отштукатурены в светло-зеленый цвет «Калифорния».Предыдущая штукатурка была удалена. В доме черная асфальтовая черепица, замененная в 2007 году. Новая битумная черепица светло-коричневого цвета. Когда штукатурка и крыша были заменены, 14-дюймовая фанера была прибита к существующей обшивке корабля.

Первоначально стены вышеупомянутого класса были изолированы с помощью войлочной изоляции, оцененной на R7, а крыша была изолирована с помощью вдувной изоляции, оцененной на R19. После ремонта поверх существующей изоляции потолка был добавлен утеплитель R24.Изоляция стен основного этажа не улучшилась. В подвале R24 был добавлен к потолку и надземным стенам. Стены ниже уровня имеют жесткую изоляцию из экструдированного полистирола R9, прикрепленную к бетонным стенам. Цокольный этаж был модернизирован, и на нем был нанесен черновой пол DRIcore (см. Manual_dricore.pdf, Data Citation 2), оцененный в R1.7.

Окна представляют собой двухкамерные стеклопакеты с низким энергопотреблением, замененные в 2005 году (см. Таблицу 1). Все двери из металла с изоляцией и были заменены в 2005 году. Стены подвала примерно 25.Толщиной 4 см с южной стеной подвала (перед домом) почти полностью ниже уровня земли, в то время как северная стена (задняя часть дома) находится примерно на 1 м ниже уровня земли. В доме есть три полностью оборудованные ванные комнаты (ванна с душем, туалетом и раковиной) и главная спальня с ванной комнатой (туалет и раковина). Две ванные комнаты находятся на цокольном этаже; один находится в комнате отдыха, а другой — в съемном номере. Максимальный расход смесителей и душевых головок составляет 9,5 л / мин (2,6 галлона в минуту). Все туалеты имеют баки объемом 6 л и имеют двойной слив.

Размещение

В главном доме проживает семья из трех человек: мужчина и женщина старше 30 лет и дочь в возрасте от 5 до 6 лет. Взрослый мужчина учится на дневном отделении в местном районе. В университете взрослые женщины работают не по найму, а ребенок ходит в начальную школу на дневном отделении. В съемном номере проживает один мужчина в возрасте 20 с небольшим лет, работающий полный рабочий день.

Разработка системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

В нашем испытательном центре имеется двухтопливная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, в которой тепловой насос используется вместе с печью с принудительным воздушным газом.Тепловой насос охлаждает дом летом и отапливает дом зимой. Газовая печь используется, но только тогда, когда на улице слишком холодно для эффективной работы теплового насоса. Когда температура наружного воздуха составляет 2 ° C или ниже, система HVAC переключается с электрического нагрева (тепловой насос) на нагрев природным газом с использованием печи. При низких температурах тепловые насосы неэффективны для обогрева и могут вызвать перегрузку компрессора.

Во время сбора данных термостат HVAC был настроен на постоянное заданное значение нагрева 21 ° C, а заданное значение охлаждения находилось в пределах 24–26 ° C.Вентилятор печи HVAC был настроен на постоянную работу 24 часа для циркуляции воздуха. Печь двухступенчатая с вентилятором с регулируемой скоростью вращения и имеет КПД 93%. Тепловой насос имеет 2-ступенчатый компрессор и рассчитан на 17 SEER. Это центральный блок для кондиционирования воздуха; в доме нет других кондиционеров (кроме окон).

Сбор данных

Нашей главной заботой при разработке системы сбора данных для AMPds2 была целостность и точность. По этим причинам мы решили использовать стандартное оборудование для мониторинга и сбора данных.Данные хранились за пределами предприятия на сервере базы данных, который размещался на объекте совместного размещения с надлежащим резервным питанием и резервированием сетевых подключений. На рисунке 2 показана настройка нашей системы сбора данных. В таблице 2 приведены технические характеристики используемого измерительного оборудования, включая стандарты точности, которых придерживается каждый счетчик.

Рисунок 2: Блок-схема системы сбора данных.

Электроэнергия, вода и природный газ контролировались с помощью промышленных счетчиков. Данные были собраны с использованием промышленных устройств сбора данных и сохранены на сервере базы данных.

Таблица 2 Технические характеристики измерительного оборудования.

После двух лет сбора, только 2 029 показаний электроэнергии и 437 показаний воды и природного газа отсутствовали из общего числа 1 051 200 показаний для каждого ресурса (более подробно обсуждается ниже для каждого ресурса). Недостающие показания были созданы алгоритмически во время процесса очистки данных, который подробно обсуждается в подразделе 24 «Подготовка файла набора данных».

Электроснабжение и учет

BC Hydro — это провинциальное коммунальное предприятие, которое обеспечивает электричеством дом через сеть 240 В, 200 А.Как и во всех канадских домах, в дом входят две линии на 120 В — нога 1 (L1) и нога 2 (L2) одной и той же фазы. Есть полюсные трансформаторы, которые преобразуют одну фазу в две ветви. Каждый трансформатор обслуживает около пяти домов.

Измерения электроэнергии производились двумя приборами DENT PowerScout 18, измеряющими 24 нагрузки на панели автоматического выключателя. Сохранился всего 21 груз. Были сняты три нагрузки: выключатель вилки газовой плиты, выключатель микроволновой печи и случайно выбранный выключатель освещения, потому что никакой активности не было зарегистрировано.Все текущие и все текущие измерения были записаны как ноль. В газовой плите электричество использовалось только для розжига газовых горелок. Микроволновую печь никогда не использовали, и однажды ее сняли. Выбранный выключатель освещения предназначался для наружного освещения заднего двора, которое никогда не использовалось — лампочка перегорела и ее не заменили.

Измерения считывались по каналу связи RS-485 / Modbus блоком сбора данных Obvius AcquiSuite EMB A8810. В процессе очистки данных по электричеству мы нашли и исправили 55 показаний, в которых 1 из 21 метра имел недостающие измерения, и 2029 показаний, где более чем у одного из 21 измерителя отсутствовали измерения (более подробную информацию см. В подразделе «Подготовка файла набора данных»).

Водоснабжение и учет

Водораспределительная система Burnabys питается четырьмя водонасосными станциями, четырьмя водохранилищами и двадцатью одной станцией понижения давления для контроля и регулирования давления воды. Давление воды создается под действием силы тяжести из более высоких водоемов, которыми управляет метро Ванкувера.

Водоснабжение осуществляется через 34-дюймовую трубу под давлением 108–118 фунтов на квадратный дюйм (744,6–813,6 кПа) [по данным Технического отдела]. Используется регулятор давления (см. Спецификации в Manual_WilkinsModel70.pdf, Data Citation 2) для поддержания давления воды в доме на уровне 60 фунтов на квадратный дюйм (413,7 кПа).

Измерения воды производились двумя счетчиками воды Elster / Kent V100, которые также посылают импульсы на блок сбора данных. Эти водомеры представляют собой объемные счетчики холодной воды, которые измеряют воду с помощью роторного поршня. До 14 июля 2012 г. (временная метка 1342287780) водопровод измерялся счетчиком DLJ 75C, а горячая вода — счетчиком Elster S130. Эти счетчики пульсируют один раз на галлон, что было слишком грубым показателем для количества воды, потребляемой жильцами дома.Это послужило причиной замены этих счетчиков на более часто пульсирующие. Подробную информацию об этих счетчиках воды см. В Таблице 2 (например, данные о соответствии стандартам и точности).

Данные пульса собирали с помощью Obvius AcquiSuite EMB A7810. Следует отметить, что устройства Obvius AcquiSuite имеют поминутное ограничение выборки. Невозможно получить данные с большей скоростью, что является приемлемой ценой для надежности. В процессе очистки данных для воды мы обнаружили и исправили 437 показаний, которые отсутствовали на обоих счетчиках воды.

Данные о потреблении воды в посудомоечной машине (DWW) аннотированы вручную 25,26 . Наличие данных о потреблении электроэнергии и подробностей в руководстве по прибору о том, как для мытья посуды использовала воду, сделало эту задачу относительно простой. Это дополнительно обсуждается в разделе «Техническая проверка».

Подача и учет природного газа

Природный газ подается в дом компанией FortisBC под давлением 1,75 кПа и состоит из метана, этана, пропана и бутана. FortisBC использует более высокую теплотворную способность (HHV) в качестве коэффициента преобразования при преобразовании объема газа в энергию, используемую в гигаджоулях (ГДж).HHV — это общее количество тепла, полученного при сгорании. Теплотворная способность газа ежедневно измеряется FortisBC (см. Файл NaturalGas_HeatValues, Data Citation 2). Для Нижнего Материка (Зона 24) измерения , значения энергетической плотности находятся в ГДж / 10 3 м 3 . FortisBC предполагает температуру 15 ° C и давление 101,325 кПа для преобразования значений газа в значения энергии.

Измерения природного газа проводились газовым счетчиком Elster AC250 и газовым счетчиком Elster BK-G4; оба посылают импульсы в блок сбора данных.Эти счетчики природного газа являются диафрагменными. См. Таблицу 2 для получения подробной информации о соответствии стандартам и точности счетчиков. Данные пульса собирали с помощью Obvius AcquiSuite EMB A7810. В процессе очистки данных для газа мы обнаружили и исправили 437 показаний, которые отсутствовали на обоих газовых счетчиках.

Экологические и метеорологические записи

Почасовые данные о погоде были загружены из метеорологической службы Environment Canadas, у которой есть метеостанция в YVR (международный аэропорт Ванкувера), расположенная на 49-й широте.20, долгота -123,18, высота 4,30 м. Наш испытательный центр находится примерно в 18 км от YVR с перепадом высот примерно 75 м. YVR расположен рядом с водой, что может объяснить небольшую разницу в температуре наружного воздуха между двумя местами. Нет точного метода определения этой разницы. По некоторым данным, мы наблюдали температуру до ± 2 ° C. Дата и время, указанные в этом файле, указаны по стандартному местному времени (LST). Добавьте 1 час, чтобы настроить переход на летнее время, когда он будет соблюдаться.Столбец Качество данных (и другие столбцы) могут содержать M (отсутствует), E (оценка), NA (недоступно) или ** (данные партнеров, которые не подлежат проверке в Национальных климатических архивах).

Исторические данные о климатических нормах (с 1981 по 2010 гг.) Были загружены из Управления погоды Environment Canadas, у которого была метеостанция на Капитолийском холме Бернаби (широта 49,17, долгота -122,59 и высота 182,9 м). Эта метеостанция была ближе к нашему испытательному дому, но закрылась в 2010 году.Включены данные об осадках об осадках и снегопадах.

Счета за коммунальные услуги и записи счетов-фактур

Данные счетов для всех трех форм потребления были созданы из значений, которые существуют во включенных отредактированных выписках счетов за коммунальные услуги. Нам удалось загрузить 50% платежных данных из нашей учетной записи на веб-сайте утилиты. Остальные данные были введены вручную. Все данные для выставления счетов были проверены на точность на основании каждой выписки. Данные, введенные вручную, были повторно проверены на точность после того, как были записаны значения каждой купюры.

Доступность кода

Код, используемый для хранения данных, собранных с помощью блоков сбора данных, на сервер базы данных, можно загрузить из онлайн-репозитория кода GitHub 24 . Сценарии, используемые для преобразования таблиц базы данных в файлы окончательных наборов данных, можно загрузить из того же онлайн-репозитория кода (см. Раздел «Техническая проверка»).

Потребление электроэнергии и газа в домах для отопления домов

Потребители в целом положительно относятся к энергосбережению и проявляют значительную экологическую сознательность.Тем не менее, использование энергии в домашних хозяйствах (и в частности электроэнергии) продолжает расти (EnergieNed, 1995; ECN, 1996). Превращению этого сознания в действие препятствует, среди прочего, тот факт, что использование энергии часто связано с более всеобъемлющими моделями поведения и привычками. Прикладные исследования поведения, связанного с энергией, показывают, что привычки могут быть лучшими предикторами, чем переменные в преобладающих моделях отношений поведения и отношения (Engel, Blackwell and Miniard, 1995; Karns and Khera, 1983; Macey and Brown, 1983; van Raaij and Verhallen , 1983; Ритсема, Мидден и ван дер Хейден, 1982).Привычки могут сопротивляться когнитивным и финансовым средствам, которые в основном основаны на этих моделях (de Bruin and Siderius, 1993; Gladhart, 1977; Hoevenagel et al., 1996; Jelsma and Popkema, 1997). В этой главе поднимается вопрос, как технологии могут способствовать сокращению использования энергии в домашних условиях в результате привычного поведения. В качестве первого шага к ответу на этот вопрос необходимо разъяснить концепцию привычного поведения. В упомянутых выше прикладных исследованиях приводится много примеров, таких как привычки в одежде, включение света, использование спальни для других целей, привычки вентиляции или стирка по понедельникам.Таким образом, соответствующее привычное поведение охватывает широкий диапазон: специфические или более общие, частые, а также менее частые, и более или менее автоматические или подсознательные действия играют роль. Однако однозначного определения и моделей, объясняющих концепцию, в большинстве своем нет. Определения и рамки можно найти в фундаментально ориентированных исследованиях. Можно выделить две группы. В первом случае переменная привычка используется для повышения предсказательной силы моделей повторяющихся действий. Он определяется как «прошлое поведение / опыт», и это поведение может быть более или менее осознанным и частым (например,грамм. Голденхар и Коннелл, 1992; Хамид и Шеунг-Так, 1995 г .; Мейси и Браун, 1983). Вторая группа ограничивает привычное поведение частыми, зависящими от ситуации, целенаправленными и автоматическими действиями (например, Aarts, 1996; Triandis, 1977; Mittal, 1988; Ronis, Yates and Kirscht, 1989; Bargh and Gollwitzer, 1994; Ouelette and Wood , 1998). Повторение заставляет разумные действия со связанными ситуациями и целями сохраняться в ментальных структурах. Эти структуры управляют будущим поведением без сознательного контроля, когда они запускаются внешним сигналом.«Привычка» по-разному измеряется как «частота прошлого поведения», «бессознательное повторение действий в прошлом» или «частота ассоциации» определенных ситуаций с поведенческим выбором28. Основная проблема, которую ставит современная литература, заключается в том, что определения либо модели либо не указаны, либо кажутся несовместимыми с обычными видами деятельности по использованию энергии в домашних условиях. Например, стирка по понедельникам не соответствует описанию автоматических действий без сознательного контроля. Есть и дополнительные проблемы.Неясно, относится ли «привычка» к психическому расположению, к поведению или к тому и другому. Критерии не ясны, например какая частота указывает на привычный акт и когда его можно назвать действительно «автоматическим» или «бессознательным»? Повторяющееся неповедение явно не рассматривается; Однако этот тип привычки играет важную роль в деятельности, связанной с энергией (то есть оставлять свет включенным). И ситуация или сигнал (например, технология) упоминаются время от времени, но без подробностей.

Что такое термостат? Поймите свой счет за газ

Как и большинство людей, вы, вероятно, никогда не задумывались, из чего именно состоит ваш счет за природный газ — и это нормально.Мы здесь, чтобы показать вам, почему в ваших интересах понять свой счет за природный газ и, что более важно, понять, как его снизить.

Но сначала вам нужно понять, как рассчитывается ваш расход газа. Когда вы впервые просматриваете счет за природный газ, вы обычно видите стоимость термика в соответствии с вашим тарифным планом (например, 0,52 доллара за термальный газ). Вы спросите, что такое термик? Что ж, согласно EIA, «Therm — это единица измерения вашего потребления природного газа с течением времени.Один терм равен 100 000 БТЕ (британская тепловая единица) — что, если вам интересно, это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус по Фаренгейту. БТЕ — это не то, о чем вам действительно нужно беспокоиться, так как в большинстве счетов за природный газ указана цена за термик.

Вы можете заметить, что ваша газовая компания также ссылается на CCF в вашем счете, так они измеряют количество потребляемой вами энергии. Один терм равен 100 кубическим футам природного газа (CCF).

Как потребление природного газа влияет на цену за терм.

Ваш счет за природный газ является прямым результатом количества природного газа, которое вы используете в своем доме, и ставки, которую вы платите за термальную воду. Чем больше вы сжигаете природного газа, тем выше будут ваши счета за газ.

Зарядите свой дом чистой энергией бесплатно.

Проверить доступность

Количество эффективно используемого газа зависит от таких переменных, как эффективность ваших приборов, частота их использования и любые внешние переменные, например, погода.Например, люди, живущие в более холодном климате, часто платят более высокие ежемесячные счета за газ, чем люди в более теплом климате, потому что им нужно будет использовать больше газа для обогрева своего дома. Это связано с тем, что обычно в наших домах природный газ используется в качестве тепла, а за кондиционирование воздуха обычно взимается плата за электричество. Фактически, согласно SocalGas, «в холодную погоду потребление газа обычно увеличивается в три-семь раз по сравнению с более теплой летней погодой, поскольку мы склонны чаще пользоваться домашним обогревателем.”

Подумайте об этом на секунду, в три-семь раз больше по сравнению с более теплой погодой. Вот почему так важно знать, какова ваша текущая ставка. Если вы не привязаны к фиксированной ставке, цена, которую вы платите за термостат, может подскочить в периоды высокого спроса. Помните, вырастет не только цена, но и ваше общее использование. В конечном итоге цена, которую вы в конечном итоге заплатите, чтобы согреться, может быть намного выше, если ваша ставка будет соответствовать рыночным колебаниям, а не оставаться фиксированной.

Несколько советов, которые помогут вам уменьшить счет за газ за счет использования меньшего количества термов каждый месяц.

Когда вы ищете способы сократить потребление газа для снижения счета, первое, что вам следует сделать, это оценить свое газовое оборудование. Чем эффективнее ваши приборы, тем меньше газа нужно для выработки той же мощности. Приборы Energy Star — лучшие в своем бизнесе, когда дело касается эффективности. Приборы Energy Star действительно могут существенно снизить ваш общий счет за электроэнергию, но в то же время являются лучшими приборами в целом.

Иногда, однако, иметь бытовую технику Energy Star просто невозможно.В таких случаях важно следить за своими приборами и их использованием в течение года. Двумя крупнейшими игроками в вашем счете за природный газ будут ваш водонагреватель и ваша печь. По данным Oasis Energy, только эти два прибора могут стоить вам около 66 долларов в месяц.

К счастью, есть еще способы снизить общие ежемесячные расходы. Ваша печь будет вашим самым большим виновником и будет стоить вам в среднем около 43 долларов. Чтобы снизить эти затраты, вам необходимо последовательно делать две вещи:

  1. Регулярно менять фильтры печи.
  2. Управляйте своим термостатом.

Смена фильтров уже должна стать частью вашей привычки. Однако, когда дело доходит до вашего термостата, вы, вероятно, больше сосредотачиваетесь на немедленном комфорте, а не на том, как это повлияет на ваш счет. Ничего страшного, мы все виноваты в этом. Но хорошо то, что мы можем изменить свои привычки. Поэтому, когда наступает зима, вместо того, чтобы запускать печь на максимальную мощность, попробуйте найти способы использовать меньше тепла. Есть несколько способов, которыми вы можете пожертвовать парой градусов здесь и там, в том числе:

  • Уменьшите температуру, когда вас нет дома или в комнатах, которые вы не используете
  • Добавьте дополнительное одеяло к своему кровать
  • Держите жалюзи закрытыми и добавляйте очистку наружных дверей

Это всего лишь несколько примеров способов согреться, не увеличивая температуру термостата, и есть еще много других.Попробуйте один или два раза — мы уверены, что вы будете удивлены, сколько вы сможете сэкономить, совершив малейшие изменения.

Высокие зимние счета за природный газ? Узнать больше

По всей территории США температура понижается, а дома нагреваются. Другое дело — рост счетов за природный газ.

По оценкам Агентства энергетической информации США (EIA), 47% домов в США используют природный газ в качестве основного источника тепла. Это наиболее распространенный способ отопления везде, кроме юго-востока, где преобладает электричество.В 2017 году это число составило 69 041 815 бытовых потребителей природного газа. Это означает, что миллионы домохозяйств могут извлечь выгоду из понимания того, что увеличивает их счета за природный газ зимой и как контролировать расходы, несмотря на холод.

Основная причина, по которой стоимость природного газа в вашем доме растет зимой, заключается в том, что мы используем энергию для сохранения тепла. Но что именно вызывает суммирование БТЕ? Вот пять причин, по которым вы наблюдаете увеличение счета за природный газ, и что вы можете с этим поделать.

Здесь становится жарко

Отопление помещений — это первое место по использованию природного газа в домах. Так что вполне логично, что зимой, когда нужно больше тепла, чтобы поддерживать поджаренные продукты, счет за природный газ будет увеличиваться. Но вы можете использовать больше природного газа, чем необходимо, и платить по более высоким счетам из-за других вещей в доме.

Что вы можете сделать для контроля затрат на отопление помещений природным газом:

  • Защита от атмосферных воздействий вокруг дверей и окон, если вы еще этого не сделали.Это предотвратит утечки воздуха, которые позволяют выходить теплому воздуху и тратить энергию.
  • Используйте свой программируемый термостат с пользой, установив его так, чтобы внутренняя температура была ниже (ниже 68 ° F), когда никого нет дома и когда вы спите.
  • Если у вас нет программируемого термостата низкого напряжения, приобретите его.
  • Содержите фильтры печи в чистоте.
  • Закутывайтесь в свитера и одеяла, вместо того чтобы повышать температуру.
  • Закройте вентиляционные отверстия в редко используемых комнатах.
  • Добавьте изоляцию на чердаке и в подъездных путях, если то, что сейчас есть, устарело или не соответствует требованиям.
  • Не закрывайте шторы. В любом случае, здесь меньше часов солнечного света, и, согласно Popular Mechanics, закрытие окон может снизить потери тепла на целых 25%.
  • Проверьте герметичность воздуховодов. Негерметичные воздуховоды могут увеличить расходы на отопление на 10-30%.
  • Выполняйте техническое обслуживание газового обогревателя не реже одного раза в два года.

Разжигание каминов на природном газе

Исследование EIA также показало, что 37% домов используют вторичный источник тепла вне печи или системы центрального отопления в холодные зимние месяцы.Одним из самых популярных вторичных источников тепла является камин. Если у вас есть камин на природном газе, это может быть еще одним фактором для увеличения вашего счета.

Что вы можете сделать, чтобы контролировать расходы на отопление камина на природном газе:

    • Если у вас есть дровяной камин, откажитесь от природного газа и разогрейте его по старинке.
    • Не забудьте закрыть дымоход после использования камина. Если оставить ее открытой, то будет выходить много горячего воздуха, и ваша печь будет работать больше, чтобы обогреть дом.
    • Включайте газовый камин, только находясь в комнате. Это вопрос безопасности, и он дает вам наибольшую выгоду с точки зрения тепла.

Склонность к сытной теплой пище зимой

Зимой мы согреваемся разнообразными горячими блюдами и напитками. Мы уже чувствуем запах перца чили, который готовится на плите. Приготовление пищи является третьим по распространенности видом использования природного газа, и есть несколько вредных привычек, которые могут сделать домашнюю еду более дорогой.

Что вы можете сделать, чтобы контролировать расходы на приготовление пищи на природном газе:

  • Выломайте мультиварку. На этом электроприборе вместо плиты можно приготовить много блюд.
  • Используйте тостер для небольших блюд вместо большой духовки, для нагрева которой требуется больше энергии.
  • Используйте на плите кастрюли подходящего размера. Использование слишком маленьких для горелки кастрюль приведет к утечке тепла вокруг кастрюли, что является пустой тратой энергии.
  • Замените старые печи на более энергоэффективные модели.

Разминка длинным горячим душем

Нет ничего лучше холодным вечером, чем принять горячий душ. Когда вы промерзли до костей, это может быть очень тонизирующим, а пар также помогает уменьшить заложенность. Однако ваш счет за природный газ может ослабить это ощущение тепла и нечеткости. Для водяного отопления в течение года используется почти столько же природного газа, сколько для отопления помещений.

Что вы можете сделать для контроля затрат на нагрев воды на природном газе:

  • Ограничьте время принятия душа до 15 минут.Мы знаем, что трудно остановить расслабляющий теплый душ, но ограничение его поможет снизить ваши счета за природный газ и воду.
  • Проверьте настройку температуры на вашем водонагревателе. Опустите его до 120 градусов, если он установлен выше.
  • Не включайте верхнюю вентиляцию. Дайте пару скапливаться, чтобы он оставался теплым в ванной после выключения воды.

Увеличенное использование сушилки

Одно из применений природного газа, о котором многие не думают при сушке одежды.Весной, летом и осенью вы с большей вероятностью позволите матери-природе сушить свою одежду дешевым и старомодным способом. Но когда температура колеблется около точки замерзания или не намного выше, сушить одежду на конвейере не очень практично.

Что вы можете сделать для контроля затрат на сушилку природного газа:

  • Сушите только при полной загрузке, но не перегружайте сушилку. Когда сушилка переполнена, время сушки может увеличиться.
  • Убедитесь, что датчик влажности работает правильно, чтобы автоматически выключить машину, когда все высохнет, и сократите расходы на 15%.
  • Очищайте фильтр для ворса перед каждым использованием, чтобы воздух лучше циркулировал.
  • Сушите тяжелую одежду и постельное белье отдельно от легких материалов, для высыхания которых требуется гораздо меньше времени.
  • Отрегулируйте нагрев на более низкое значение для более длительного времени сушки.
  • Загрузите сушилку одну за другой, чтобы использовать тепло от предыдущей загрузки.

В Verde Energy мы можем помочь вам согреться этой зимой, не перегреваясь из-за высоких счетов за природный газ. Мы помогаем потребителям избежать колебаний тарифов, предоставляя фиксированные тарифы на доступный 100% углеродно-нейтральный природный газ.

Углеродный след от использования энергии в домашних хозяйствах в США

Значимость

В этом исследовании используются данные о 93 миллионах индивидуальных домов для проведения наиболее полного исследования выбросов парниковых газов от использования энергии в жилищах в Соединенных Штатах. Мы предоставляем общенациональные рейтинги углеродоемкости домов в штатах и ​​почтовых индексах и предлагаем корреляцию между достатком, площадью и выбросами. Сценарии демонстрируют, что этот сектор не может достичь цели Парижского соглашения до 2050 года только за счет декарбонизации производства электроэнергии.Достижение этой цели также потребует широкого портфеля энергетических решений с нулевым уровнем выбросов и изменения поведения, связанного с жилищными предпочтениями. Чтобы поддержать политику, мы оцениваем уменьшение площади пола и увеличение плотности, необходимое для создания низкоуглеродных сообществ.

Abstract

На использование энергии в жилых домах приходится примерно 20% выбросов парниковых газов (ПГ) в США. Используя данные о 93 миллионах индивидуальных домохозяйств, мы оцениваем эти парниковые газы по всей территории Соединенных Штатов и уточняем соответствующее влияние климата, достатка, энергетической инфраструктуры, городской формы и характеристик зданий (возраст, тип жилья, топливо для отопления) на формирование этих выбросов.Рейтинг по штатам показывает, что выбросы парниковых газов (на единицу площади) самые низкие в западных штатах США и самые высокие в центральных штатах. У более богатых американцев следы на душу населения на ~ 25% выше, чем у жителей с низкими доходами, в первую очередь из-за более крупных домов. В особенно богатых пригородах эти выбросы могут быть в 15 раз выше, чем в близлежащих районах. Если электрическая сеть будет декарбонизирована, то жилищный сектор сможет достичь целевого показателя сокращения выбросов на 28% к 2025 году в соответствии с Парижским соглашением.Однако декарбонизации сети будет недостаточно для достижения цели по сокращению выбросов на 80% к 2050 году из-за растущего жилищного фонда и продолжающегося использования ископаемых видов топлива (природного газа, пропана и мазута) в домах. Достижение этой цели также потребует глубокого переоснащения энергетики и перехода на распределенные низкоуглеродные источники энергии, а также сокращения жилой площади на душу населения и зонирования более плотных поселений.

Примерно 20% выбросов парниковых газов (ПГ), связанных с энергетикой, в США приходится на отопление, охлаждение и электроэнергию в домохозяйствах (1).Если рассматривать страну, эти выбросы будут считаться шестыми по величине источниками выбросов парниковых газов в мире, сравнимыми с Бразилией и больше, чем с Германией (2). К 2050 году Соединенные Штаты добавят примерно 70–129 миллионов жителей (3) и 62–105 миллионов новых домов (4). Хотя дома становятся более энергоэффективными, потребление энергии домохозяйствами в США и связанные с ними выбросы парниковых газов не сокращаются из-за демографических тенденций, расширения использования информационных технологий, цен на электроэнергию и других факторов спроса (5, 6).

Отсутствие прогресса подрывает существенное сокращение выбросов, необходимое для смягчения последствий изменения климата (7). Средняя продолжительность жизни американского дома составляет около 40 лет (8), что создает проблемы, учитывая необходимость быстрой декарбонизации. Это делает важные решения во время проектирования и строительства, такие как размер, системы отопления, строительные материалы и тип жилья. В Соединенных Штатах слияние политик после Второй мировой войны помогло переселить большинство населения в разросшиеся пригородные домохозяйства (9, 10) с потреблением энергии и сопутствующими парниковыми газами намного выше среднемирового уровня (11).Без решительных действий эти дома будут оставаться в «углеродной блокировке» на десятилетия вперед (12, 13).

Несмотря на срочность, принципиальные вопросы остаются без ответа. Исследователям не хватало общенациональных данных об уровне зданий, необходимых для определения штатов с наиболее энергоемким и углеродоемким жилищным фондом. Учитывая их автономию в разработке энергетической политики и строительных норм, власти штата и местные власти сочли бы это особенно полезным. То, как выбросы энергии в домохозяйствах различаются по группам доходов, не совсем понятно, но это важно, учитывая быстро меняющуюся демографию городов и пригородов США (14).Исследования традиционно были сосредоточены на географически ограниченных случаях (15⇓ – 17) или сосредоточенных выбросах энергии зданиями с другими конечными видами использования в учете углерода (18, 19). Наконец, влияние построенной формы — пространственные отношения между зданиями — и выбросы исследовано только для нескольких городов США (20, 21).

Неполная диагностика факторов, влияющих на выбросы, мешает нашему пониманию необходимых преобразований для решения проблемы углеродного захвата. Могут ли населенные пункты с низкой плотностью населения в Соединенных Штатах достичь долгосрочных целей по смягчению последствий изменения климата для использования энергии в зданиях, если электрическая сеть декарбонизируется? Если нет, то какие дополнительные меры (напр.g., будет необходима модернизация энергетики и замена ископаемого топлива в домашних условиях? Должны ли будущие низкоуглеродные сообщества состоять из домов меньшего размера, построенных в населенных пунктах с высокой плотностью населения?

Чтобы ответить на эти вопросы, мы использовали данные на уровне зданий для оценки выбросов парниковых газов в ~ 93 миллионах домов в прилегающих к нему Соединенных Штатах (78% от общего количества по стране). Используя информацию на уровне домохозяйств о возрасте здания, закрытой площади, типе жилья и топливе для отопления, мы оценили влияние климата, дохода, формы здания и электросети во многих масштабах с использованием регрессионных моделей, полученных из национальной энергетической статистики.Затем мы смоделировали четыре сценария, чтобы проверить, могут ли различные технологические переходы достичь целей Парижского соглашения на 2025 и 2050 годы.

Мы обнаружили, что как потребление энергии в домашних хозяйствах, так и выбросы на квадратный метр сильно различаются по стране, главным образом, из-за спроса на тепловую энергию и топлива, используемого для производства электроэнергии («структура энергосистемы»). Анализ на уровне почтовых индексов показывает, что доход положительно коррелирует как с потреблением энергии на душу населения, так и с выбросами, наряду с тенденцией к увеличению благосостояния и жилой площади.Анализ городов и микрорайонов подчеркивает экологические преимущества более плотных поселений и степень, в которой углеродоемкие электрические сети противодействуют этим преимуществам.

Выбросы энергии в жилых домах возникают в результате сочетания факторов экономики, городского дизайна и инфраструктуры. Наши исследовательские модели, основанные на сценариях, показывают, что для значительного сокращения выбросов в жилых домах потребуется одновременная декарбонизация энергосистемы, модернизация энергоснабжения и сокращение использования топлива в домашних условиях. Сценарии также предполагают, что для создания нового строительства с низким уровнем выбросов углерода потребуются дома меньшего размера, чему можно способствовать за счет более плотных поселений.Эти результаты имеют значение как для США, так и для других стран.

Результаты

Энергия и интенсивность парниковых газов в состояниях.

В существующей литературе исследуется использование энергии в жилищах на душу населения и на домохозяйство в Соединенных Штатах (22, 23). Однако неясно, зависит ли эффективность от количества людей в семье, площади пола, характеристик здания или других факторов. Мы используем большие выборки жилищного фонда каждого штата (от n ∼ 10 5 до 10 7 ) для оценки энергопотребления и соответствующих выбросов парниковых газов на квадратный метр жилого фонда в прилегающих к нему Соединенных Штатах (далее «энергоемкость») и «интенсивность парниковых газов»).В нашем анализе «дом» может быть зданием, состоящим только из одного домохозяйства (отдельные односемейные домохозяйства и мобильные дома) или отдельной единицей в здании, содержащем несколько домохозяйств (многоквартирные дома, двухквартирные дома / дуплексы, таунхаусы). Показатели интенсивности дают четкое представление о состоянии жилищного фонда каждого штата, независимо от демографических различий и предпочтений по размеру жилья. Мы обнаружили, что климат и, в меньшей степени, возраст здания зависят от энергоемкости, тогда как энергетическая инфраструктура сильно влияет на интенсивность парниковых газов (рис.1 A и B ).

Рис. 1.

Энергетическая и парниковая нагрузка домов в 2015 г. по штатам США. ( A ) Энергоемкость домохозяйства, выраженная в киловатт-часах на квадратный метр (кВтч / м 2 ) по штатам ( Верхний ). ( Нижний ) Диаграммы рассеяния показывают корреляции энергоемкости с годовой суммой среднесуточных отклонений от ∼18 ° C (65 ° F), градусо-дней ( Левый ) ( n = 49, P значение = 4,4 e -16, r = 0.87) и средний год постройки ( справа ) ( n = 49, P <5,6 e -10, r = -0,75). ( B ) Интенсивность выбросов парниковых газов в домохозяйстве, выраженная в килограммах CO 2 -эквивалентов на квадратный метр (кг CO 2 -э / м 2 ) по штатам ( Верхний ). Диаграммы рассеяния, показывающие его корреляцию с энергоемкостью домохозяйства ( слева, ) ( n = 49, P = 0,002, r = 0,43) и углеродоемкостью электрической сети ( справа ) ( n = 49 , P = 5.2 e -12, r = 0,80).

Согласно нашим моделям, средний дом в США потреблял 147 киловатт-часов на квадратный метр (кВтч / м 2 ) в 2015 году, что соответствует 143–175 кВтч / м 2 из национальной жилищной статистики энергоснабжения (24). Оценки отдельных штатов согласуются с энергетическими обследованиями зданий и инженерными моделями ( SI Приложение , Таблица SI-25). Климат, измеряемый годовой суммой среднесуточных отклонений от ∼18 ° C (65 ° F) («градус-дни»), тесно коррелирует с энергоемкостью домохозяйства ( r = 0.87) (Рис.1 A , нижний левый ). Это согласуется с данными о тепловом кондиционировании, на которые приходится наибольшая доля потребления энергии домохозяйствами в США (25), и с другими общенациональными анализами (22, 23). Состояния в теплых или мягких регионах имеют низкую энергоемкость, тогда как энергоемкость в холодных северо-центральных и северо-восточных штатах заметно выше (Рис. 1 A , Верхний и SI Приложение , Таблица SI-30). В трех самых энергоемких штатах в 2015 году было одно из самых высоких показателей количества дней обучения: Мэн, Вермонт и Висконсин.У трех наименьших — Флориды, Аризоны и Калифорнии — одни из самых низких учебных дней.

Учитывая продолжающееся принятие жилищных энергетических кодексов (26, 27), которые устанавливают базовые требования к энергоэффективности домов, мы прогнозируем, что штаты с более новым жилищным фондом будут использовать меньше энергии. Действительно, средний год постройки здания отрицательно коррелирует с энергоемкостью ( r = -0,80) (Рис. 1 A , справа внизу ), что согласуется с данными национальной статистики ( SI Приложение , Таблица SI- 29).Взаимосвязь между возрастом здания и энергоемкостью ослабляется из-за дизайнерских предпочтений, которые увеличивают потребление энергии в новых домах, таких как более высокие потолки (28).

Мы оцениваем средние выбросы парниковых газов в США как 45 кг CO 2 -эквивалентов на квадратный метр (CO 2 -э / м 2 ), что почти идентично национальным энергетическим счетам (47 кг CO 2 -э / м 2 ) ( SI Приложение , Таблица SI-26). Хотя интенсивность парниковых газов и энергоемкость положительно коррелируют ( r = 0.43), между ними есть существенные различия между некоторыми штатами (рис. 1 B , нижний левый ). Сравнение рисунка 1 A и B показывает, что энергия и интенсивность парниковых газов совпадают в некоторых западных и северо-центральных штатах, таких как Калифорния (низкий кВтч / м 2 , низкий кг CO 2 -э / м 2 ) и Иллинойс (высокая кВтч / м 2 , высокая кг CO 2 -э / м 2 ), но эти меры не согласованы в других штатах, таких как Миссури (средняя кВтч / м 2 , очень высокий кг CO 2 -э / м 2 ) и Вермонт (очень высокий кВтч / м 2 , средний кг CO 2 -э / м 2 ) ( SI Приложение , таблица СИ-30).

Сильная корреляция между углеродоемкостью электросети, питающей штат, и интенсивностью парниковых газов в домохозяйстве ( r = 0,80) может объяснить эти аномалии (рис. 1 B , внизу справа) . Производство электроэнергии с интенсивным выбросом парниковых газов может свести на нет преимущества низкой энергоемкости домашних хозяйств. Например, Флорида имеет низкую энергоемкость (97 кВтч / м 2 ), но среднюю интенсивность парниковых газов (45 кг CO 2 -э / м 2 ). В Миссури средняя энергоемкость домохозяйства (165 кВтч / м 2 ) сочетается с высокой углеродоемкостью центральной сети независимого системного оператора Мидконтинента (0.74 кг CO 2 -э / кВтч по сравнению с 0,48 кг CO 2 -э / кВтч на национальном уровне) для производства домохозяйств с наиболее интенсивным выбросом парниковых газов (69 кг CO 2 -э / м 2 ) в страна. Государства с широким использованием углеродоемких видов топлива для отопления, такие как Мэн, где ∼2/3 домашних хозяйств отапливается мазутом (29), уменьшают преимущества низкоуглеродных сетей.

Выбросы на душу населения в США.

Выборки жилищного фонда на уровне штата подходят для оценки энергоемкости и углеродоемкости, но большие агрегированные данные скрывают неоднородность в достатке, жилищном фонде и формах поселений.Чтобы понять взаимосвязь между доходом, характеристиками здания, плотностью населения (человек / км 2 ) и индивидуальным бременем парниковых газов, мы оценили выбросы энергии домохозяйствами на душу населения для 8 858 почтовых индексов на всей территории Соединенных Штатов.

Использование энергии в жилых домах в США производит 2,83 ± 1,0 т CO 2 -эквивалентов на душу населения (т CO 2 -э / чел), что соответствует 3,19 т CO. статистика энергетики (1) ( SI Приложение , Таблица SI-27).По почтовым индексам выбросы парниковых газов на душу населения варьируются от 0,4 т CO 2 -э / колпачок до 10,8 т CO 2 -э / колпачок с межквартильным диапазоном 1,2 т CO 2 -э / колпачок ( SI Приложение , рис. СИ-5).

Мы сравниваем выбросы парниковых газов для почтовых индексов с высоким и низким доходом, используя федеральные пороги бедности (30). Жители с высокими доходами выбрасывают в среднем на ~ 25% больше парниковых газов, чем жители с низкими доходами (рис. 2 A ). В энергетических моделях учет на стороне потребления обнаружил аналогичные связи с использованием данных о расходах энергии (19) и с использованием дохода в качестве объясняющей переменной (18).Данные на уровне зданий позволили зафиксировать характеристики жилья, обеспечиваемые достатком — большую площадь пола, доступ к более старым, устоявшимся районам — при сохранении эндогенного дохода для нашей модели. Мы обнаружили сильную положительную корреляцию (0,57) между доходом на душу населения и площадью на душу населения (FAC) (m 2 / cap) (Рис. 2 B ). Тенденция к совместному увеличению благосостояния и FAC является ключевым фактором выбросов для более состоятельных домохозяйств. Несмотря на различия в климате, структуре сетей и характеристиках зданий в нашей выборке, доход положительно коррелирует как с потреблением энергии в жилищах на душу населения ( r = 0.33) и связанных с ними ПГ ( r = 0,16) ( SI Приложение , рис. SI-6). Анализ по штатам, который частично контролирует изменения климата, сети и строительного фонда, усиливает эту корреляцию, как показано на примере всех 48 состояний ( SI, приложение , таблица SI-31) и четырех репрезентативных (рис. 2 C ) .

Рис. 2.

Влияние дохода на жилую площадь и выбросы энергии домохозяйствами. ( A ) Коробчатые диаграммы выбросов на душу населения в домохозяйствах, классифицируемых как высокодоходные ( n = 7 141) или низкие ( n = 1717) в соответствии с пороговыми значениями бедности 2015 г., установленными Министерством жилищного строительства и городского развития США.Выбросы не показаны, но включены в расчет средних значений (красные линии). (95% ДИ: 0,52–0,62, P <2,2 e -16, t test) ( B ) График разброса дохода на душу населения по отношению к жилой площади на душу населения. Доход отложен на натуральной логарифмической оси ( n = 8,858, P <2,2 e -16, r = 0,57). ( C ) Диаграммы рассеяния дохода на душу населения по отношению к выбросам на душу населения для Иллинойса ( Верхний левый угол ) ( n = 101, P = 3.05 e -10, r = 0,58), Огайо ( верхний правый ) ( n = 364, P <2,2 e -16, r = 0,58), Аризона ( Нижний Слева ) ( n = 178, P <2,2 e -16, r = 0,72) и Texas ( n = 574, P <2,2 e -16, r = 0,55).

Существует множество литературы, демонстрирующей энергетические преимущества зданий и связанные с ними углеродные преимущества высокой плотности населения (18, 31, 32).Наши результаты также подчеркивают влияние плотности на жилую площадь и выбросы парниковых газов в жилищном секторе. Для всех почтовых индексов ( SI, приложение , рис. SI-7) и в большинстве штатов увеличение плотности населения ассоциируется с уменьшением FAC и интенсивности парниковых газов ( SI, приложение , таблица SI-31). Плотность населения (человек / км 2 ) отрицательно коррелирует как с FAC ( r = -0,19), так и с выбросами парниковых газов на душу населения ( r = -0,29) по всем почтовым индексам. Наш анализ подтверждает связь ПТ-плотность и ее влияние на энергию, отмеченное с использованием региональных данных (33).Различия в интенсивности ПГ между почтовыми индексами, вероятно, отражают различия в климате, характеристиках зданий и углеродоемкости электрической сети, так что общая взаимосвязь между плотностью и выбросами ослабляется. Анализ отдельных штатов показывает силу взаимосвязи между плотностью и парниковыми газами, представленной Иллинойсом ( r = -0,76), Калифорнией ( r = -0,52) и Джорджией ( r = -0,44). Заметным исключением является Нью-Йорк ( r = 0.50), который имеет положительную корреляцию между плотностью и интенсивностью парниковых газов, вероятно, потому, что в Большом Нью-Йорке есть углеродоемкая электрическая сеть (34).

Доходы, форма постройки и выбросы в городах.

Хотя результаты на уровне почтовых индексов показывают, что плотность и FAC влияют на выбросы парниковых газов на душу населения, они не показывают, как они пространственно различаются в городах США, где проживает примерно 80% американцев (35). Более того, плотность не является городской формой (33), что затрудняет определение того, как выглядят районы с низким уровнем выбросов углерода (например,г., многоэтажки, таунхаусы) только с этой мерой. Мы пространственно распределяем наши результаты для двух городов, чтобы увидеть, как взаимодействие доходов, строительной формы и энергетической инфраструктуры распределяет выбросы по городским ландшафтам. Мы сосредотачиваемся на двух крупных столичных статистических областях (MSA), которые во многих отношениях противоречат архетипам многих городов США. Бостон-Кембридж-Куинси (население в 2015 году: 4 694 565 человек) имеет холодный климат, имеет моноцентрическую городскую форму и состоит в основном из старых зданий. Лос-Анджелес-Лонг-Бич-Анахайм (население в 2015 году: 13 154 457 человек) (8) находится в мягком климате с полицентричной планировкой и новым жилым фондом (после 1950 года).

Наша модель оценивает выбросы на душу населения как 1,67 т CO 2 -э / чел / год в Лос-Анджелесе и 2,69 т CO 2 -е / чел / год в Бостоне. Анализ «квартальных групп» переписи (∼1 500 жителей), являющихся косвенным представителем кварталов, выявляет существенные различия внутри города. Для начала мы сосредоточимся на группах блоков с очень высокими и очень низкими выбросами на душу населения, чтобы изолировать факторы, вызывающие выбросы ( SI Приложение , Таблица SI-32).

Районы с высоким уровнем выбросов — это в первую очередь люди с высоким или очень высоким уровнем дохода.Напротив, для обоих городов 14 из 20 кварталов с самыми низкими выбросами находятся ниже порога бедности. Разница в выбросах между соседними районами с высоким и низким доходом иногда приближается к коэффициенту 15. Для обоих городов мы обнаруживаем гораздо более высокие ППВ и более низкую плотность населения в районах с самыми высокими выбросами. Сравнение парниковых газов в богатых Беверли-Хиллз, Лос-Анджелес, и Садбери, Массачусетс, с низкими доходами Южно-Центральная, Лос-Анджелес и Дорчестер, Бостон, подчеркивает влияние построенной формы ( SI Приложение , рис.СИ-8). И Беверли-Хиллз, и Садбери — это районы разрастания пригородов: очень большие отдельно стоящие дома, изолированные на больших участках. Беверли-Хиллз демонстрирует высокую площадь основания зданий, что часто связано с более высокой плотностью и более низким уровнем выбросов парниковых газов (32), но дома настолько велики, что выбросы на душу населения выше, чем в Садбери, несмотря на благоприятный климат и менее углеродоемкую сеть. Дорчестер и Южно-Центральный Лос-Анджелес являются определенно городскими: небольшие участки, однообразные здания и высокая площадь застройки.В застроенной форме преобладают отдельно стоящие и двухквартирные дома, некоторые квартиры разделены на квартиры с низким коэффициентом полезного действия. Таким образом, кварталы с низким уровнем выбросов углерода не обязательно должны быть непрерывными многоквартирными домами, как многие районы Бостона с низким уровнем выбросов.

Две СУО демонстрируют различное пространственное распределение выбросов на душу населения (рис. 3 A и B ). Несмотря на полицентричную городскую форму, выбросы на душу населения в Лос-Анджелесе моноцентричны в пространстве с самыми высокими выбросами на гористой западной стороне Лос-Анджелеса (рис.3 A , Правый ). В этот район входят все 10 кварталов с самыми высокими выбросами парниковых газов на душу населения. Другие выявили общую тенденцию к увеличению выбросов в пригородах по сравнению с центральными городами США (18). Отрицательная корреляция между выбросами на душу населения и расстоянием до центра города (рис. 3 A , нижний левый угол ) показывает, что это может не иметь места для постмодернистских городов, таких как Лос-Анджелес. Относительно равномерное распределение населения играет роль (Рис. 3 A , Средний левый ), но более важным является высокий процент угля в электрической сети, снабжающей город, по сравнению с использованием угля для электричества в отдаленных районах MSA. (37% vs.6%) (36). В Бостонском MSA выбросы на душу населения выше в пригородах, чем в самом городе (рис. 3 B , справа ). Эти выбросы увеличиваются более последовательно с удалением от центра города, чем в Лос-Анджелесе (рис. 3 B , нижний левый угол ). Такое распределение выбросов на душу населения согласуется с классической моноцентрической городской формой плотного ядра, окруженного обширными пригородами.

Рис. 3.

Углеродный след от бытового использования энергии в Лос-Анджелесе и Бостоне.( A ) Карта выбросов на душу населения в Лос-Анджелесе. Диаграммы рассеяния показывают взаимосвязь между выбросами на душу населения и доходом ( Верхний ) ( n = 6800, P <2,2 e -16, r = 0,55), плотность ( Средний ) ( n = 6800, P <2,2 e -16, r = -0,15) и расстояние от центра города ( Нижний ) ( n = 6,800, P <2,2 e -16, r = -0.16). ( B ) Карта выбросов на душу населения в Бостоне. Диаграммы рассеяния показывают взаимосвязь между выбросами на душу населения и доходом ( Верхний ) ( n = 3079, P <2,2 e -16, r = 0,54), плотность ( Средний ) ( n = 3079, P <2,2 e -16, r = -0,49) и расстояние от центра города ( Нижний ) ( n = 3,079, P <2,2 e -16, r = 0.20). Доход и плотность отложены на натуральных логарифмических осях. Диаметр круговой диаграммы пропорционален общему количеству выбросов.

Отрицательная корреляция между плотностью населения и выбросами на душу населения сильнее в Бостонском MSA ( r = -0,49), чем в MSA Лос-Анджелеса ( r = -0,16). Высокая углеродоемкость энергосистемы, питающей центральную часть Лос-Анджелеса, противодействует энергетическим преимуществам компактной городской формы (18, 37). Например, выбросы на душу населения в Южно-Центральном Лос-Анджелесе вдвое превышают выбросы в низкоуглеродных кварталах MSA, несмотря на аналогичный FAC и застроенную форму ( SI Приложение , Таблица SI-32).Экономия энергии и более низкие выбросы на душу населения в густонаселенном Бостоне более очевидны, потому что различия в углеродоемкости энергосистемы между городом и пригородом менее выражены, чем в Лос-Анджелесе.

В MSA Лос-Анджелеса доход положительно коррелирует с выбросами на душу населения ( r = 0,55) (рис.3 A , верхний левый ) и FAC ( r = 0,59) ( SI Приложение , Рис. СИ-9). Мы находим аналогичную зависимость между доходом и выбросами на душу населения ( r = 0.54) (Рис.3 B , Верхний левый ), но несколько более слабая связь с FAC ( r = 0,41) ( SI Приложение , Рис. SI-9) в Бостонском MSA. На эту корреляцию влияют богатые анклавы плотных жилых домов, такие как Бикон-Хилл и Бэк-Бэй, прилегающие к центру Бостона. Электроэнергетические предприятия с низким уровнем выбросов углерода, принадлежащие некоторым богатым пригородам, ухудшают соотношение доходов и выбросов (38).

Обсуждение

Результаты предполагают два практических вмешательства для снижения выбросов парниковых газов от бытовой энергетики: 1) сокращение использования ископаемого топлива в домах и при производстве электроэнергии (декарбонизация) и 2) использование модернизации домов для сокращения спроса на энергию и использования топлива в домашних условиях.Мы моделируем четыре сценария (базовый уровень; агрессивная модернизация энергии; декарбонизация сети с помощью агрессивной модернизации энергии; и распределенная низкоуглеродная энергия), чтобы увидеть, позволят ли эти меры существующим домам в Бостоне и Лос-Анджелесе и Соединенных Штатах в целом достичь максимальной эффективности. Цели Парижского соглашения, которые предусматривают сокращение выбросов по сравнению с уровнями 2005 года на 28% в 2025 году и на 80% в 2050 году (39).

Сценарий 1, базовый уровень, следует тенденциям, изложенным в Ежегодном прогнозе развития энергетики США (EIA) на 2020 год (5, 40, 41).Сценарий 2 «Агрессивная энергетическая модернизация» предполагает более глубокую энергетическую модернизацию дома, происходящую ускоренными темпами. Сценарий 3, декарбонизация сети с помощью агрессивной модернизации энергии, дополняет модернизацию декарбонизацией электрической сети на 80%. Сценарий 4 «Распределенная низкоуглеродная энергия» предполагает усиление распространения низкоуглеродных источников энергии. В таблице 1 приведены подробные сведения об этих четырех сценариях, а в приложении SI 1 приведены полные описания.

Таблица 1.

Четыре сценария декарбонизации: Сценарии моделируют пути сокращения выбросов парниковых газов для существующих домохозяйств в США к 2050 году

Сценарий 1 показывает, что Соединенные Штаты (уровень почтового индекса) могут достичь цели Парижа до 2025 года с учетом текущих тенденций (рис.4 А ). Этот сценарий кажется правдоподобным, учитывая, что углеродоемкость электроэнергетических предприятий упала на ~ 17% в национальном масштабе в период с 2005 по 2015 год ( SI Приложение , Таблица SI-22). Соединенным Штатам вряд ли удастся достичь цели к 2050 году, даже при активной модернизации домов и декарбонизации энергосистемы, из-за продолжающегося использования ископаемого топлива в домашних условиях. Сценарий 4 показывает, как это преодолевается многоаспектной стратегией. Печи на природном газе и системы электрического сопротивления по-прежнему отапливают половину домов в США, но тепловые насосы используются в три раза быстрее, чем в сценарии 1, что сокращает потребление электроэнергии и вытесняет топливо.Распределенное низкоуглеродное производство энергии в форме комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) с использованием ископаемого и углеродно-нейтрального топлива, фотоэлектрических и солнечных водонагревателей является заметным явлением, причем около 40% домов используют по крайней мере один из них. технологии ( СИ приложение , таблица СИ-24).

Рис. 4.

Пути к достижению целей Парижского соглашения в 2025 и 2050 годах в области использования энергии в жилищном секторе. Сценарии 1–4 для декарбонизации электросети, модернизации бытовой энергетики и решения проблемы использования топлива в домашних условиях.Сценарий 1: эталонный сценарий прогнозируемых темпов декарбонизации сети и модернизации домов согласно данным Управления энергетической информации США. Сценарий 2: агрессивная энергетическая модернизация домохозяйств. Сценарий 3: агрессивная модернизация энергоснабжения дома и декарбонизация энергосистемы. Сценарий 4: декарбонизация энергосистемы, агрессивная модернизация энергоснабжения дома и распределенная низкоуглеродная энергия. Результаты получены для 8 588 почтовых индексов в США ( A ), 3079 групп блоков в Бостоне ( B ) и 6 800 групп блоков в Лос-Анджелесе ( C ).

Выбросы на душу населения в Лос-Анджелесе уже ниже целевого показателя в Париже до 2025 года (рис. 4 B ). Город выполняет цель Парижа к 2050 году в сценарии 1 из-за низкого базового спроса на энергию и значительной декарбонизации энергосистемы. Более глубокая декарбонизация и более агрессивная модернизация сокращают выбросы почти вдвое по сравнению с целью Парижа в сценарии 4. Хотя Бостон достигает цели 2025 года в сценарии 1, высокий базовый спрос на энергию и продолжающееся домашнее использование топлива не позволяют городу достичь цели 2050 года, несмотря на наличие значительной сети. декарбонизация (рис.4 С ). Дополнительная декарбонизация сети и агрессивная модернизация не преодолеют этот недостаток в сценариях 2 и 3. В сценарии 4 Бостон достигает цели 2050 года, установив тепловые насосы в 30% домов и используя распределенные низкоуглеродные источники энергии в 40% домов.

Результаты нашего сценария показывают, что значительного сокращения выбросов в жилищном секторе можно достичь в Соединенных Штатах путем сочетания стратегий производства и потребления. Что касается производства, наиболее важным является обезуглероживание электрических сетей.Текущие прогнозы предусматривают продолжение замены угля природным газом (26). Для достижения целей Парижа в жилом секторе требуется более полная декарбонизация. Например, в сценарии 4 и относительно базового сценария 2050 года энергосистема включает сокращение использования угля на 86% и увеличение использования возобновляемых источников энергии на 60%. Системы, обеспечивающие ТЭЦ, могут дополнить некоторые из этих сдвигов в сочетании генерации в больших объемах. В сценарии 4 использование когенерации удваивается (42). Стратегии со стороны потребления включают «глубокую» модернизацию энергоснабжения для снижения нагрузки на отопление, охлаждение и освещение.Отдельные дома также могут быть источником низкоуглеродной энергии. Мы включили местные солнечные батареи или водонагреватели в одну треть домов в сценарии 4. Эти системы требуют накопления энергии на месте и подключения к сети, чтобы максимизировать их эффективность.

Обновление окон и установка тепловых насосов и солнечных систем требует вложений со стороны домовладельцев. Положительная взаимосвязь между доходом и выбросами предполагает, что американцы с самыми высокими выбросами также находятся в лучшем экономическом положении, чтобы нести эти расходы.Уменьшение углеродного следа домов в США открывает возможности для борьбы с энергетической бедностью (43). По оценкам, для 25 миллионов домохозяйств в США ежегодно счета за электроэнергию заменяют покупку продуктов питания и медикаментов (24). Переоборудование домов в районах с низким доходом при финансовой поддержке правительства, возможно, финансируемой за счет углеродных сборов в отдельных отраслях промышленности, может сократить выбросы и счета за электроэнергию. В то время как высокие арендные ставки в районах с низким доходом и связанное с этим несоответствие интересов арендатора и арендодателя препятствуют энергетическому ремонту (44), технический потенциал велик.Например, фотоэлектрические установки на крышах домов являются подходящей технологией для более чем половины жилых домов в районах с низким доходом в Соединенных Штатах (45).

Новые дома нуждаются в энергосбережении (например, окна с низким коэффициентом излучения, изолированные бетонные формы) и энергосберегающих технологиях отопления и охлаждения, а также, по возможности, в местных источниках с низким содержанием углерода. Достижение цели 2050 года в Париже также требует фундаментальных изменений в построенной форме сообществ. Новые дома должны быть меньше по размеру, при этом FAC в почтовых индексах соответствует целевому показателю 2050 года в сценарии 4, который будет на 10% ниже текущего среднего значения (рис.5 A и SI Приложение , Таблица SI-33). Сокращение FAC еще больше в некоторых штатах, где ожидается значительный рост населения, таких как Колорадо (сокращение на 26%), Флорида (сокращение на 24%), Джорджия (сокращение на 13%) и Техас (сокращение на 14%). Хотя в некоторых штатах сокращение кажется резким, FAC в этих небольших домах аналогичен аналогичному показателю в других богатых странах (22).

Рис. 5.

Встроенная форма и цель Парижского соглашения до 2050 года. Атрибуты районов, соответствующих цели Парижского соглашения в сценарии 4, относительно среднего показателя 2015 г. в каждом штате и двух рассматриваемых городов для FAC ( A ), плотности населения (человек / км 2 ) ( B ) и процента односемейные дома ( C ).Отсутствие значений указывает на отсутствие разницы между сообществами, достигающими Парижской цели к 2050 году в сценарии 4 и в среднем за 2015 год. Северная Дакота не показана, так как в ней не хватало сообществ, которые соответствовали цели 2050 года в Париже. Результаты для всех сценариев в SI Приложение , Таблицы SI-30–32.

Увеличение плотности населения оказывает понижающее давление на FAC из-за нехватки места, цен на землю и других факторов. Зонирование для более плотных поселений лучше стимулирует небольшие дома с меньшим потреблением энергии, чем дома на одну семью на больших участках.Районы, отвечающие цели Париж-2050, были на 53% плотнее в Бостоне, MSA, чем в среднем за 2015 год (рис. 5 B и SI, приложение , таблица SI-34). Это соответствует ∼5000 жителей / км 2 , что является критическим порогом для энергоэффективности дома в сообществах США (31). Если построены с использованием небольших участков и высокой площади застройки, эта плотность достижима за счет сочетания небольших многоквартирных домов и скромных домов на одну семью (например, SI Приложение , Рис. SI-8, Bottom ).На национальном уровне плотность должна увеличиться в среднем на 19% со значительными различиями между штатами. Несмотря на скромность, он требует строительства меньшего количества домов на одну семью (Рис. 5 C и SI Приложение , Таблица SI-35). В сценариях 1–3 предусмотрены более существенные изменения КВС и строительной формы.

Следует отметить, что даже самые высокие оценочные плотности попадают в нижнюю часть диапазона того, что считается жизнеспособным для поддержки общественного транспорта (4). Таким образом, низкоуглеродные дома не обязательно подходят для низкоуглеродных сообществ.Более высокая плотность (и смешанная застройка), вероятно, потребуются, чтобы вызвать заметные побочные эффекты, такие как увеличение переноса низкоуглеродных газов (18, 32, 46) и связанные с этим экономические, медицинские и социальные выгоды (32, 33).

Реализация этих стратегий должна происходить во всех секторах и масштабах. Обезуглероживание электроэнергетики требует региональной координации. Глубокая модернизация домашних систем энергоснабжения, вероятно, потребует налоговых льгот и механизмов льготного кредитования. Северо-восток Соединенных Штатов представляет собой пример координации политики, где региональные ограничения по выбросам парниковых газов и торговая система приводят к декарбонизации энергосистемы (47), а налоговые льготы стимулируют домовладельцев к постепенному отказу от мазута (48).Обновление практики федерального кредитования и муниципального зонирования, которые долгое время способствовали расширению пригородов (9), и использование региональных зеленых поясов для ограничения разрастания городов (49) могут способствовать созданию сообществ с низким уровнем выбросов углерода. Планировщики должны использовать естественную синергию между плотностью населения, общественным транспортом и энергетической инфраструктурой (например, централизованным теплоснабжением) при строительстве этих сообществ.

Все эти меры должны осуществляться согласованно. Несмотря на амбициозность, нынешняя форма жилищного фонда США является результатом не только предпочтений потребителей, но и политики, принятой с 1950-х годов, которая привела к скоординированным действиям во всех секторах (например,г., финансовые, строительные, транспортные) и масштабы (индивидуальные, муниципальные, государственные, национальные) (9). Точно так же всплеск крупномасштабных проектов Ассоциации общественных работ (например, плотины Гувера) в рамках Нового курса в 1930-х и 1940-х годах фундаментально сформировал структуру энергетического сектора США. Учитывая эту историю, вполне вероятно, что концентрированные усилия могут позволить жилому сектору США достичь целей Парижского соглашения.

Материалы и методы

Подготовка данных.

Данные на уровне зданий были взяты из CoreLogic (50), базы данных стандартизированных записей налоговых инспекторов по ~ 150 миллионам земельных участков в США.Мы использовали версию данных начала 2016 года, охватывающую жилищный фонд США в 2015 году. Эти данные содержат ключевую информацию для оценки энергопотребления каждого домохозяйства: широта и долгота здания, год постройки, землепользование, тип жилья (отдельно стоящее, двухквартирное, квартира, мобильный дом), термически кондиционируемая площадь пола (далее «площадь»), количество квартир и топливо для отопления. Топливо для отопления описывает 35 распространенных систем отопления и топливных комбинаций (см. SI Приложение , Таблица SI-5).Мы использовали данные по 92 620 556 домохозяйствам в США на прилегающих территориях Соединенных Штатов (за исключением Аляски, Гавайев и территорий США), что эквивалентно 78,4% от общего количества предполагаемых единиц жилья в США в 2015 году (24).

Данные CoreLogic включают жилые, коммерческие, производственные и другие типы зданий. Мы изолировали жилые дома, используя землепользование и тип здания в качестве фильтров (см. SI Приложение , Таблица SI-1). Мы исключили институциональные жилища (например, общежития, тюрьмы), поскольку они не отражают место проживания большинства американцев и представляют собой переходные жизненные ситуации.Мы удалили записи, в которых не указаны год постройки, местоположение или площадь. Мы также удалили записи с необоснованно большими или маленькими площадями с учетом характеристик жилья в США (см. SI, приложение , рис. SI-1 и таблицу SI-2). Мы проверили данные по многоквартирным домам, чтобы убедиться, что количество квартир, площадь на квартиру и общая площадь здания согласованы и находятся в разумных пределах. Время от времени мы оценивали количество квартир в здании, что увеличивало первоначальные 83 317 764 полезные записи до 92 620 556.Мы восполнили недостающие виды топлива для отопления помещений, используя данные Американского жилищного исследования (AHS) (51). Мы назначили топливо для водяного отопления вероятностно на основе топлива для обогрева помещения и местоположения домохозяйства. SI Приложение 1 описывает все этапы предварительной обработки данных.

Модель использования энергии и парниковых газов.

Мы оценили общий спрос на топливо и электроэнергию для каждого домохозяйства в 2015 году с использованием регрессионных моделей, полученных из обследования потребления энергии в жилищном секторе (RECS), проведенного Управлением по энергетической информации США за 2015 год (24).Исходными данными были атрибуты на уровне зданий, климатические данные на уровне округов (52), цены на топливо на уровне штата (53⇓ – 55) и электричество (56), а также статус между городом и деревней (8). Мы провели 10 симуляций Монте-Карло, чтобы проверить влияние неопределенности параметров и вероятностного распределения топлива. SI Приложение, Приложение 1: Методологические подробности подробно описывает все источники данных для оценки и модели энергии и парниковых газов.

Для расчета отопления помещений и нагрева воды мы разработали 10 моделей, охватывающих потребление электроэнергии, природного газа, мазута, жидкого пропана и других видов топлива (например,г., дрова, уголь). Мы разработали две дополнительные модели электричества для охлаждения помещений и нетеплового использования (например, бытовые приборы и бытовая электроника). По форме модели были логлинейными. SI Приложение , Таблицы SI-6–17 детализируют коэффициенты модели и статистику. Соответствующие модели были назначены на основе площади каждого дома и топлива для нагрева воды. Мы сделали приоритетными данные из CoreLogic, при необходимости заменив их данными из AHS. AHS считает дома, использующие уголь, пропан, дрова, солнечную энергию, природный газ, электричество или другие виды топлива в каждой группе блоков.Каждая модель использует вероятностно назначенные виды топлива для отопления помещений и воды для домохозяйств по мере необходимости. Это минимально повлияло на результаты агрегированной модели ( SI, приложение , таблица SI-28).

Мы преобразовали топливо в выбросы, используя коэффициенты EIA (57), а электричество в выбросы (включая потери в линиях), используя данные eGrid Агентства по охране окружающей среды США (34). Мы провели субдискретизацию инженерных сетей в Бостонском MSA и Лос-Анджелесе, чтобы зафиксировать пространственные изменения в покрытии электрической сети (58). Интенсивность парниковых газов для электрических сетей Лос-Анджелеса была взята из энергетического атласа Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (20) и указана на этикетках с раскрытием информации о мощности, в то время как для сетей Бостона была указана информация на этикетках с указанием сведений об электроснабжении. SI Приложение , Таблица SI-20 показывает сетки и интенсивности углерода. Мы исключили выбросы от добычи и переработки топлива, которые примерно одинаковы (8–11%) на всей территории Соединенных Штатов (16).

Анализ результатов.

Модель оценки энергии и парниковых газов для индивидуальных домов. Мы оценили энергоемкость и интенсивность выбросов парниковых газов для каждого штата, разделив расчетную используемую энергию и выбросы парниковых газов на общую площадь в выборке каждого штата. Мы оценили количество тонн CO 2 -эквивалентов на душу населения в год путем деления общего количества парниковых газов для каждого почтового индекса или группы кварталов на население 2015 года (8).Чтобы уменьшить недооценку, мы исключили почтовые индексы и группы блоков с отсутствием более 10%. Мы исключили небольшие выборки (<100 жителей или <200 домов) для контроля выбросов, и мы удалили области с m 2 на человека в нижнем и верхнем процентилях, поскольку высокие и низкие значения указывают на ненадежные оценки населения или площади. В нашу последнюю подвыборку вошли 8 858 почтовых индексов США (охватывающих около 60 000 000 семей и половину населения США), 3 079 блочных групп в Бостоне MSA и 6 800 блочных групп в Лос-Анджелесе.В двух MSA точечные данные по CO 2 тонн / шапка пространственно интерполируются с использованием многоуровневых b-сплайнов с пространственным разрешением 30 м (пороговая ошибка = 0,001) (59).

Министерство жилищного строительства и городского развития США устанавливает критерии для домохозяйств с «низким доходом», «очень низким доходом» и «чрезвычайно низким доходом» в каждом округе США в 2015 году в соответствии со средним доходом домохозяйства и количеством членов домохозяйства (30 ). Мы обозначили почтовый индекс как низкий доход, если его средний доход падает ниже порога «низкого дохода», установленного для среднего числа людей в семье в этом почтовом индексе.

Сценарии.

Четыре сценария были протестированы, смогут ли декарбонизация сети, модернизация энергоснабжения и распределенные низкоуглеродные энергетические системы соответствовать целям Парижского соглашения для существующих домов в США. Соединенные Штаты обязались сократить выбросы парниковых газов на 28% к 2025 году и на 80% к 2050 году по сравнению с уровнями 2005 года (39). Для бытовой энергетики это соответствует 2,64 т CO 2 -э / кап в 2025 году и 0,65 т CO 2 -э / кап в 2050 году. Сценарии исключали выбросы, связанные с производством и внедрением технологий, необходимых для реализации этих переходов.Хотя к 2050 году он может стать значительным, мы также исключили электроэнергию, используемую для зарядки электромобилей, которая относится к транспортному сектору.

Все сценарии учитывают прогнозируемое уменьшение количества дней в градусах тепла и увеличение дней в градусах похолодания из-за изменения климата. Прогнозы изменения климата основаны на «Репрезентативной траектории концентраций 4.5», согласно которой к 2100 году средняя глобальная температура повысится на 1,8 ° C (60). Различия в темпах внедрения технологий, эффективности и сроках службы, интенсивности электрических сетей и улучшениях изоляции зданий в сценариях 1–3 взяты из Ежегодного прогноза развития энергетики на 2020 год (40).Сценарий 4 предусматривает повышение уровня проникновения высокоэффективного бытового оборудования для отопления и охлаждения, более агрессивную модернизацию для улучшения теплоизоляции зданий и более широкое развертывание распределенной низкоуглеродной генерации энергии в соответствии с Парижским соглашением 2050 года. SI Приложение 1 содержит дополнительные сведения о сценариях.

Сценарий 1: Исходный уровень.

Электрические сети декарбонизируются с той же скоростью, что и прогнозируемый в базовом сценарии Годового прогноза развития энергетики на 2020 год.Оборудование для обогрева и охлаждения помещений и водонагреватели в каждом доме списываются по ставкам, соответствующим среднему сроку службы, оцененному EIA, таким образом, чтобы окончательная рыночная доля различных технологий в модели соответствовала прогнозам Annual Energy Outlook 2050. Установленное оборудование имеет прогнозируемую среднюю рыночную эффективность для данной технологии на момент установки (61). Энергопотребление, рассчитанное с использованием 12 регрессионных моделей, было скорректировано с использованием соответствующего коэффициента эффективности из литературы.Мы предполагаем, что потребление электроэнергии в бытовой электронике будет умеренным (1,1% в год), но это в значительной степени компенсируется более эффективным освещением и бытовой техникой. Более широкое внедрение оборудования для кондиционирования воздуха в жилищный фонд США из-за изменения климата было оценено с использованием эмпирических соотношений между прогнозируемыми днями охлаждения и проникновением систем кондиционирования воздуха в городах США (62). Обшивки зданий модернизируются в соответствии с Международным кодексом энергосбережения (40) со скоростью 1,1% в год по всему жилому фонду, что обеспечивает снижение потребности в отоплении на 30% и снижение нагрузки охлаждения на 10% для домов до 2015 г. Базовый показатель на 2015 год.

Сценарий 2: Модернизация агрессивной энергетики.

Этот сценарий подчеркивает декарбонизацию за счет более эффективных бытовых приборов и электроники. Он идентичен сценарию 1, за исключением того, что когда бытовое отопительное или охлаждающее оборудование выводится из эксплуатации, оно заменяется лучшим в своем классе КПД для данной конкретной технологии на год установки. Мы также предположили, что бытовая электроника и бытовая техника достигают более высокого КПД, как прогнозируется в Ежегодном энергетическом прогнозе, что в конечном итоге снижает спрос на электроэнергию.

Принята агрессивная программа модернизации энергоснабжения, в соответствии с которой в период с 2015 по 2050 год модернизируется 60% фонда зданий (годовая скорость модернизации 1,7% по сравнению с 1,1% в годовом энергетическом прогнозе), в соответствии с аналогичными сценариями глубокой модернизации в других странах. проекции энергопотребления зданий (например, BLUE Map, 3CSEP) (63, 64). Модернизированные дома снижают базовую тепловую нагрузку на 49% и охлаждающую нагрузку на 25%, что составляет половину оптимально достижимой экономии за счет устранения инфильтрации, улучшенной изоляции и новых окон согласно оценкам Министерства энергетики США (65), аналогично наблюдаемой экономии в «глубоких» ”Энергетическая модернизация в Соединенных Штатах (66).Улучшение теплоизоляции и окон не обязательно происходит одновременно с модернизацией оборудования для обогрева и / или охлаждения. Подобная поэтапная глубокая модернизация энергоснабжения с меньшей вероятностью встретит сопротивление владельцев из-за длительных сбоев, высоких первоначальных капитальных затрат и других проблем (66).

Сценарий 3: декарбонизация энергосистемы с помощью агрессивной модернизации энергетики.

В этом сценарии проверялось, может ли декарбонизация электросети способствовать достижению цели Париж-2050. Электрическая сеть соответствует сценарию «надбавка за двуокись углерода в размере 15 долларов США» в Ежегодном энергетическом прогнозе на 2020 год, который прогнозирует снижение на ~ 80% интенсивности CO 2 от производства электроэнергии по сравнению с 2005 годом, усредненным по сетям США.Снижение связано в первую очередь с преобразованием угля в газовые паровые электростанции и заметным увеличением мощности традиционных гидроэлектростанций, геотермальных источников, биомассы, солнца, ветра и других низкоуглеродистых источников (5). Все остальные аспекты модели идентичны сценарию 2.

Сценарий 4: Распределенная низкоуглеродная энергия.

Фоновые электрические сети и частота модернизации корпуса остаются неизменными по сравнению со сценарием 3, но существенные изменения вносятся в сочетание технологий нагрева и охлаждения, и повышенное внимание уделяется распределенным источникам энергии с низким содержанием углерода.Сценарии включают сбалансированный портфель технологий и сохраняют некоторые традиционные технологии на основе ископаемого топлива, что, как правило, считается наиболее реалистичным будущим для энергетики и жилого сектора США (67).

Этот сценарий предполагал более высокие темпы внедрения низкоэнергетического домашнего оборудования для отопления и охлаждения, чем Годовой энергетический прогноз. Обычные печи были выведены из эксплуатации с более высокими темпами, особенно с использованием газовых и масляных технологий, и заменены наземными, электрическими и газовыми тепловыми насосами с наивысшей доступной эффективностью.Модельное размещение новых технологий ограничено условиями окружающей среды и характеристиками жилья. Например, геотермальные тепловые насосы были ограничены односемейными и полуквартирными домами, в которых с большей вероятностью будет достаточно места для контуров заземления. Электрические тепловые насосы предпочтительнее тепловых насосов, работающих на природном газе, в регионах США с более высокими охлаждающими нагрузками, поскольку первые значительно более эффективны при охлаждении помещений (61).

Сценарий включает умеренное развертывание распределенных энергетических систем.Например, доля ТЭЦ, снабжающих дома, к 2050 году увеличилась вдвое до ~ 15%. В первые годы прогнозирования когенерационные установки полагались на системы с турбинным приводом и поршневые двигатели, но затем переключились на топливные элементы, которые обеспечивают более сбалансированную мощность. -тепловой коэффициент по мере развития технологии после 2030 г. (64). Доля безуглеродного сырья была увеличена с 10% в 2015 году до 75% в 2050 году. Эти системы были ограничены районами со средней и высокой плотностью населения, где капитальные затраты и потери при распределении были бы реалистичными.Две пятых домов были оборудованы фотоэлектрическими или солнечными водонагревателями, что является умеренной оценкой для потенциального солнечного покрытия в США (45), причем последние сконцентрированы на юго-западе США, где солнечная инсоляция наиболее высока. Мы не моделируем явным образом распространение ветровой энергии, хотя это подразумевается в прогнозах ОВОС для декарбонизирующей электросети.

Доступность данных.

Данные и код, подтверждающие выводы этого исследования, доступны на платформе Open Science Framework (DOI: 10.17605 / OSF.IO / Vh5YJ), за исключением данных CoreLogic, которые можно приобрести в CoreLogic Inc. (https://www.corelogic.com/).

Благодарности

Мы с благодарностью признаем финансовую поддержку этой работы Национальным научным фондом в рамках Программы экологической устойчивости (Премия 1805085). Авторы благодарны К. Артуру Эндсли за помощь в понимании данных CoreLogic. Спасибо Нэнси Р. Гоф за помощь в редактировании. Мы также хотели бы поблагодарить Erb Institute for Global Sustainable Enterprise при Мичиганском университете за их щедрую поддержку этой работы.

Сноски

  • Вклад авторов: B.G., D.G., and J.P.N. спланированное исследование; Б.Г. проведенное исследование; B.G., D.G. и J.P.N. проанализированные данные; Б.Г. и J.P.N. написал статью; и Б. и Д. произведенная графика.

  • Авторы заявляют об отсутствии конкурирующей заинтересованности.