Làm thế nào một ngôi nhà thụ động ở Texas sống sót sau đợt đóng băng sâu năm 2021

Trong khoảng bảy năm, Trey Farmer và vợ Adrienne Lee Farmer sống trong một ca.1914 Ngôi nhà gỗ kiểu thợ thủ công cách trung tâm thành phố Austin vài dặm về phía tây.Với một em bé mới chào đời, họ quyết định sẵn sàng biến ngôi nhà tồi tàn không có lớp nền hoặc lớp cách nhiệt thành một thứ gì đó thoải mái và bền vững hơn.Trey, một kiến ​​trúc sư được cấp phép của Forge Craft Architecture + Design và là nhà tư vấn Passive House được chứng nhận, và Adrienne, một nhà thiết kế và stylist của Studio Ferme, đã đưa ra một kế hoạch trang bị thêm cho Passive House.

Những người nông dân muốn giữ lại càng nhiều cấu trúc của ngôi nhà rộng 1.430 foot vuông càng tốt, nhưng khung không đáp ứng được mã, và họ đã phát hiện ra mối mọt và gỗ mục nát đến mức họ phải xây dựng lại ngôi nhà tại chỗ. .Họ đã làm như vậy theo tiêu chuẩn Passive House.Họ đã chuyển ra ở riêng trong 14 tháng và trở về ngôi nhà đã hoàn thiện vào giữa tháng 2 năm 2020.

Một năm sau, Texas phải đối mặt với một đợt lạnh lớn, gây mất điện và mất điện kéo dài ba ngày ở nhiều nơi trong bang.Các bản tin đưa tin về những ngôi nhà có cột băng treo trên quạt trần;hơn 4,5 triệu khách hàng bị mất điện.Và hàng chục người chết vì thời tiết.Sự cố mất điện nhanh chóng trở thành một vấn đề chính trị.Nhiều nhà phê bình đã đổ lỗi sai cho các nhà sản xuất năng lượng xanh như tua-bin gió, thủy điện và năng lượng mặt trời về các vấn đề này.

Các giải pháp xây dựng nhà bền vững có thể giúp những người đối mặt với tình trạng khó khăn này?Làm thế nào mà Nhà thụ động của Nông dân đứng vững trước thảm họa thời tiết khắc nghiệt?

Tòa nhà

Ngôi nhà của Nông dân nằm trên một góc gần đường xe lửa và cách đường cao tốc chính một dãy nhà.Trey chỉ ra rằng có rất nhiều nghiên cứu cho thấy mối tương quan giữa ảnh hưởng bất lợi đến sức khỏe và những người sống gần đường cao tốc và đường vận chuyển hàng hóa, có thể là do lượng hạt vật chất cao trong không khí.“Chất lượng không khí trong nhà là một vấn đề lớn đối với chúng tôi và ngôi nhà không thoải mái.Thực sự nóng hoặc thực sự lạnh.Chúng tôi có một bộ điều hòa không khí quái vật bên ngoài cửa sổ sẽ bật và phát ra âm thanh như động cơ diesel.Đó là một ngôi nhà cổ đẹp đẽ, nhưng có cảm giác không an toàn khi có một đứa trẻ ở đó.”Vì tất cả những lý do này, Nông dân đã chọn con đường nhà bị động.

Cố vấn của Trey, kiến ​​trúc sư Hugh Jefferson Randolph, đã hợp tác trong giai đoạn thiết kế ban đầu với Nông dân.

Họ không thay đổi hướng của ngôi nhà chạy theo hướng đông-tây.Họ giữ nguyên diện tích ban đầu và thêm 670 bộ vuông vào phía sau.Ngôi nhà bây giờ rộng 2.100 feet vuông.Mặt tiền và mái nhà ban đầu đã được xây dựng lại, và tất cả các chi tiết đều giống nhau.Trey nói: “[Làm điều này] khiến mọi thứ trở nên dễ dàng hơn với một số giấy phép và chúng tôi muốn giữ vẻ đẹp và nét quyến rũ ban đầu của ngôi nhà Craftsman.Mặt sau của ngôi nhà hiện đại với mái bằng và cửa sổ lớn tận dụng tầm nhìn ra trung tâm thành phố.

Làm thế nào mà tòa nhà đạt được tiêu chuẩn nhà thụ động?

Các tính năng bao gồm:

Một tấm pin mặt trời 6.500 W ở phía nam của mái nhà
Thiết bị điện
Cửa sổ ba ngăn
Cách nhiệt liên tục R-30 (mã gấp đôi): Nông dân đã sử dụng bông khoáng Rockwool bên trong nhà và lớp vỏ bọc tích hợp Hệ thống Zip (R-6) cho bên ngoài.
Một máy nước nóng bơm nhiệt đặt trong không gian điều hòa, và
Máy thở phục hồi năng lượng (ERV)

Nguyên tắc Nhà thụ động áp dụng ở Texas như thế nào?

Tiêu chuẩn Nhà thụ động tập trung vào việc sử dụng năng lượng.“Bạn thêm nhiều vật liệu cách nhiệt;cửa sổ thường tốt hơn mã.Chúng tôi có ngăn ba và mã ở đây là ngăn kép,” Trey nói.“Thang máy lớn ở đây là độ kín.Đây là điều về ngôi nhà thụ động xa lạ nhất trên thị trường của chúng tôi bởi vì nó không phải là điều chúng tôi thực sự phải nghĩ đến ở đây.”

Do vùng khí hậu của Austin, quy định về độ kín gió thấp — năm lần thay đổi không khí mỗi giờ.“Đó là ba thay đổi ở các vùng khác của Texas và phần còn lại của đất nước.Trong Nhà bị động, nó là 0,6.Khi bạn giảm xuống 2 hoặc 1, bạn sẽ tiết kiệm được khá nhiều năng lượng vì bạn không bị rò rỉ không khí đã được làm nóng hoặc làm mát.”

Ở mức đó, bạn cũng không có bất kỳ bụi, chất ô nhiễm hoặc chất gây dị ứng nào lọt vào qua các ngóc ngách.“Bạn nhận được một lợi ích lớn về chất lượng không khí trong nhà.”

ERV liên tục chạy để mang lại không khí trong lành đã được lọc và điều hòa, vì vậy Nông dân không phải trả tiền phạt năng lượng từ không khí nóng ẩm điển hình của Austin.Họ cũng có một máy hút ẩm chuyên dụng mà Trey nói rằng anh ấy chỉ định cho tất cả các dự án ở Austin của mình.

Passive House hướng dẫn cung cấp mục tiêu cho nhu cầu sưởi ấm và làm mát trong điều kiện cao điểm và tổng nhu cầu hàng năm.Các mục tiêu khác nhau dựa trên loại dự án, quy mô và vị trí.Bạn lập mô hình ngôi nhà của mình ở chế độ 3D và sắp xếp nó trên trang web, bao gồm tất cả các thông số cửa sổ, tường và mái nhà, hệ thống HVAC và các thiết bị gia dụng.Mô hình đó cho bạn biết giả định về lượng năng lượng mà ngôi nhà của bạn sẽ sử dụng và liệu bạn có đạt được các mục tiêu đó hay không.

Ngôi nhà thụ động đã vượt qua cơn bão mùa đông Texas năm 2021 như thế nào?

Vào giữa tháng 2 năm 2021, một xoáy cực đã tạo điều kiện cho nhiều cơn bão đi qua luồng phản lực và tàn phá các cộng đồng trên khắp Hoa Kỳ.Nhiệt độ thấp kỷ lục ở Texas.Cơn bão này nối tiếp cơn bão khác, và nhu cầu điện quá lớn.Vào ngày 15 tháng 2, Hội đồng Độ tin cậy Điện của Texas (ERCOT) bắt đầu cắt điện luân phiên. 

nông dân có các tấm pin mặt trời, “và ngôi nhà được thiết kế nhiều hơn một chút so với con số không,” Trey nói.Nhưng họ không có pin dự phòng, điều đó có nghĩa là “khi lưới điện bị hỏng, chúng tôi không có điện.”Nếu một ngôi nhà sản xuất điện và đưa dòng điện trở lại hệ thống trong thời gian mất điện bị xử phạt, thì điều đó có thể gây nguy hiểm cho công nhân đường dây.“Nếu chúng tôi có pin dự phòng, chúng tôi có thể cung cấp năng lượng cho pin nếu lưới điện bị hỏng.Ngôi nhà của chúng tôi sẽ trở thành một hòn đảo và chúng tôi có thể sử dụng pin.”

Có ba cơn bão băng từ ngày 11 đến ngày 20 tháng 2.“Nó đã lên tới một con số vào Chủ nhật, ngày 14 tháng 2 trong cơn bão băng, đó là lúc mọi thứ đi ngang với lưới điện của chúng tôi.Họ nói với chúng tôi rằng sẽ có sự cố mất điện luân phiên, và sau đó chúng tôi mất điện trong ba ngày.”

Khi điện vẫn còn, thành phố Austin đã yêu cầu mọi người giảm nhiệt.Nông dân đã đặt nhiệt độ của họ ở 68°F.Vào lúc 1 giờ sáng thứ Hai, mất điện và Trey cho biết khi anh thức dậy vào sáng hôm đó, nhiệt độ bên ngoài là 9°F và bên trong là 62°F.

“Tại nhà hàng xóm của chúng tôi, giống hệt nhà của chúng tôi [trước khi được trang bị thêm Ngôi nhà thụ động], nhiệt độ là 36°F.Họ cũng có thể đã sống trong một cái lều.

Nhiệt độ ngoài trời sẽ xuống dưới mức đóng băng trong 144 giờ kỷ lục.Ngôi nhà của Nông dân ấm lên một chút vào ban ngày do các cửa sổ hướng về phía nam, nhưng vào đêm thứ hai, bên trong nhiệt độ xuống tới 53°F.Ngày hôm sau, gia đình đến ở với những người bạn vẫn còn quyền lực.Trey nói: “Một người hàng xóm đã kiểm tra chỗ ở của chúng tôi.

“Nhiệt độ lạnh nhất mà ngôi nhà của chúng tôi nhận được là 49 độ vào ngày thứ ba.Nó ấm hơn một chút so với trải nghiệm của nhiều người.

Bằng chứng của khái niệm

Một nghiên cứu của Viện Rocky Mountain vào tháng 2 năm 2020, “Số giờ an toàn trong thời tiết lạnh: Khuôn khổ xem xét khả năng phục hồi trong thiết kế và xây dựng vỏ bọc công trình,” đã xem xét khoảng thời gian một ngôi nhà có thể duy trì ngưỡng thoải mái và an toàn trước khi đạt đến mức nhiệt độ không an toàn trong nhà.Nó phát hiện ra rằng “những ngôi nhà có vỏ bọc tòa nhà tiêu chuẩn Nhà thụ động và các tòa nhà không sử dụng năng lượng ròng duy trì nhiệt độ trong nhà an toàn lâu hơn đáng kể so với các tòa nhà mới thậm chí tuân thủ quy tắc, kéo dài hơn sáu ngày trước khi nhiệt độ trong nhà giảm xuống dưới 40°F.”

Ngôi nhà thụ động so với những ngôi nhà truyền thống như thế nào trong cơn bão mùa đông Texas năm 2021?

Mặc dù đó chỉ là giai thoại, một chủ đề Reddit gần đây đã so sánh ba ngôi nhà ở Austin, mỗi ngôi nhà bị mất điện trong hơn 50 giờ (ngôi nhà thứ ba được nhắc đến là Nông dân):

Nhà 1:Rộng 800 bộ vuông, được xây dựng vào năm 1919 với cửa sổ một ô, khung bằng bóng bay, tường không có lớp cách nhiệt (mặc dù người đăng trên blog đã lắp đặt R-80 trên gác mái và R-20 trên sàn nhà).Nó giảm xuống dưới 40F trong vòng năm giờ sau khi mất điện và sẽ dao động quanh 31F.

Nhà 2:2.300 bộ vuông, nhà xây theo mã năm 2009, phun bọt cách nhiệt tiêu chuẩn, không có gác xép, không gian để bò kín.Người đăng trên blog đã xác nhận với chủ sở hữu rằng nó đã giảm xuống dưới 40F trong 48 giờ.“Họ có thể nổi trong những năm 50 với vòi đốt khí đốt hết công suất.”

Nhà 3:2.100 bộ vuông, được xây dựng theo tiêu chuẩn thí điểm của Passive House Institute (PHIUS) 2018.Nó không bao giờ giảm xuống dưới 49F.

Trey giám sát ngôi nhà của mình bằng AirThings, theo dõi nhiệt độ;độ ẩm;chất lượng không khí trong nhà, bao gồm mức carbon dioxide, radon, VOC và vật chất dạng hạt.

Những ưu và nhược điểm của ngôi nhà chạy điện hoàn toàn của họ

Bởi vì nhà của họ hoàn toàn sử dụng điện nên Nông dân thậm chí không thể sử dụng bếp.Trey nói rằng nhiều người anh biết đã giữ ấm nhà bằng cách đun nước trên bếp gas.Mọi thứ đều phải đánh đổi, và các bệnh viện đã báo cáo hơn 300 trường hợp ngộ độc khí carbon monoxide chỉ riêng ở Houston.

Tại sao việc định vị máy nước nóng của bạn bên trong, ngay cả ở phía Nam, lại quan trọng?

Nông dân có một máy nước nóng bơm nhiệt 80 gallon đặt trong không gian gác mái có điều hòa.Trey chỉ ra rằng việc đặt máy nước nóng trong nhà không phổ biến ở Texas.“Đặt bên trong đắt hơn vì bạn phải sử dụng những thước vuông quý giá.”Cuối cùng, nhiều bể ngoài trời đã phát nổ khi mất điện.“Nước đóng băng và làm vỡ bể.Sau khi có điện trở lại, mọi người vẫn không thể có nước nóng vì thợ ống nước không thể lấy các bộ phận cần thiết để sửa chữa các bình bị hỏng.”Trey báo cáo rằng nước ở nhà anh ấy vẫn còn nóng (90°) hai ngày sau khi mất điện.“Và nó không nổ.”

Chất lượng không khí bị ảnh hưởng như thế nào trong ngôi nhà thụ động trong cơn bão mùa đông Texas?

Trong đêm đầu tiên không có điện, Trey, Adrienne, đứa trẻ mới biết đi và con chó nặng 70 pound của họ đều ngủ trong phòng ngủ sau cánh cửa đóng kín.Trey theo dõi mức độ carbon dioxide.Thông thường, carbon dioxide không phải là một vấn đề, nhưng mặc dù nó hiếm khi xảy ra, nhưng nồng độ carbon dioxide cao có thể gây nguy hiểm.“Chúng tôi có tới 3.270 ppbl;Giới hạn của OSHA là 5.000 ppbl.”Trey nói.Nói một cách dễ hiểu, anh ấy nói rằng bay trên máy bay thường xuyên có khoảng 3.000 ppb.

Trey không lo lắng.“Nhà bình thường 500 đến 700 nên dậy hơn 3K là nhiều nhưng đó chỉ là trong phòng ngủ thôi;phần còn lại của ngôi nhà không bao giờ vượt quá 1200 và biết rằng chúng tôi vẫn ở dưới mức bất kỳ thứ gì thực sự nguy hiểm là điều hữu ích,” anh ấy nói.“Chúng tôi có thể để không khí ngoài trời vào nhiều hơn, nhưng trời quá lạnh.”Anh ấy tự hỏi những ngôi nhà khác thường ở tầng nào và trong những phòng ngủ kín, nơi họ không có ERV nên không có được không khí trong lành.“Nhưng không có nhiều người theo dõi những thứ này trong nhà của họ.”

Trey tin rằng về tổng thể, ngôi nhà của anh ấy “hoạt động tốt.Đó là một nghiên cứu điển hình tốt và là bằng chứng về khái niệm từ quan điểm khả năng sống sót thụ động.”


Thời gian đăng: Oct-12-2021