单户住宅改造基础

作者：拉里·哈蒙

美国大多数单户住宅都比较老旧，他们经常需要一点帮助。有很多方法可以使它们中的每一个都更节能，而且通常更健康。本文将讨论许多可用于改造房屋的选项。并非所有这些对于每个家庭都是可行的。它们也不会在各种气候下都成为好的选择。
在改造单户住宅时，我们需要记住几件事。热量从热到冷。空气从压力较大的区域移动到压力较低的区域。水分从湿度较高的区域移动到湿度较低的区域，从较温暖的区域移动到较冷的区域。一般来说，东西会从多到少。
我们需要将房屋的外壳或建筑围护结构视为具有两个组件。首先是热边界。热边界是绝缘系统，其目的是将热量保持在内部，将热量保持在外面，反之亦然。空气屏障是建筑外壳的第二个组成部分。空气屏障需要与热边界对齐，以使建筑围护结构正常工作。其目的是最大限度地减少外部空气渗入家庭，并将潮湿的热空气阻挡在隔热系统之外。这种炎热潮湿的空气会凝结并导致霉菌，腐烂和其他令人讨厌的事情发生。
把热边界想象成一件毛衣，把空气屏障想象成一个破风器。如果你在刮风的日子里站在外面，为了让毛衣很好地工作并让你保持温暖，你需要一些东西来阻止风吹过它。
当您考虑改造单户住宅时，您还需要了解措施相互作用的概念。例如，在给定的房屋上，您可以改造供暖和制冷设备，并提出25%的节省估算。查看建筑外壳，您还可以确定额外的35%的节省。这是否意味着您将设法节省60%？您可能不会，因为措施可以相互作用并改变整体结果。幸运的是，有许多很好的选择可以帮助您估算可能的节省（请参阅“如何计算节省”）。
让我们继续看看我们在考虑改造单户住宅时拥有的不同机会。

家庭空气密封和通风

空气密封房屋的目的是将冷气保持在外面和热气中，或者将热气保持在外面和冷气中。寒冷气候下的空气密封与炎热气候下的空气密封不同。这个想法是让炎热，潮湿的空气远离和远离绝缘系统。在炎热潮湿的气候中，空气屏障应位于建筑物围护结构的外部。在寒冷的气候下，您希望内部有空气屏障。
在与房屋打交道时，有时是密封或不密封的问题。例如，让我们看看缅因州等北方气候中的房屋。这是一个狭窄的房子，阁楼上的玻璃纤维隔热工作很差。你可以看到房子和阁楼之间的许多洞。但是鼓风机门测试表明房子很紧。进一步的收紧可能会导致需要为家庭制定通风策略。如果您想固定玻璃纤维并在顶部安装额外的隔热材料以提高阁楼的性能，那么由于房屋已经很紧，您是否需要对阁楼进行空气密封？
答案很简单。是的。原因如下。改善隔热效果将在冬季带来凉爽的阁楼。对于较冷的阁楼，由于房屋和阁楼之间的孔继续从空调空间向上泄漏到阁楼的热，潮湿的空气，因此更有可能发生冷凝。查看通湿图，我们看到70oF的空气在50%相对湿度下，当空气冷却到仅50oF时将达到饱和（冷凝）。因此，修复阁楼的隔热层和冷却很容易产生潮湿问题。许多房屋在没有空气密封的情况下改善隔热性能时会遇到故障。

与理论上的房子保持一致，在开始阁楼工作之前，首先要做的是整理房子内部的通风策略。仅使用节能风扇和某种类型的控制器进行排气通常是最便宜的选择。在有管道系统的家庭中，Aircycler是一个很好的解决方案。它将监控流量，打开和关闭新鲜空气阻尼器，并允许您编程要向家中增加多少空气。为了获得更多资金，您可以安装一个节能的管道式热回收通风系统。在空气密封和绝缘之后进行最终的气密性测试将帮助您确定需要多少通风。
一旦设置了通风，下一步就是将所有裂缝和孔洞密封到阁楼上。典型的孔包括布线和管道贯穿件、拱腹、墙顶板、嵌入式灯、膝盖墙和烟囱周围的间隙。它们可以用任何合适的填缝剂/背衬棒组合（慢速）或喷涂泡沫（快速）密封。烟囱需要防火填缝剂和金属板坝来密封间隙并防止绝缘层接触烟囱。
一些家庭已经通风了拱腹。通常，它们还会在椽子或桁架之间固定通风槽，以引导空气沿着屋顶甲板上升。如果您正在对外墙板进行空气密封，并计划在阁楼上添加更多隔热材料，那么现在是在通风槽周围形成空气屏障的好时机，以便通风空气将按预期沿着屋顶甲板向上流动。没有空气屏障，没有任何东西引导外部空气流向滑槽。空气密封溜槽将保护绝缘层免受通过通风拱腹的风吹。
到目前为止，我们只讨论了密封顶部。还有什么需要密封的？通常，您会针对顶部，底部和侧面。这意味着什么可能会有所不同，具体取决于房屋。如果房屋位于楼板上，密封底部可能意味着密封外墙板下的任何泄漏物。在地下室或爬行中，您必须决定是密封周边还是在爬行空间和楼上之间的地板上进行泄漏。带状托梁是一个常见的泄漏部位，如果您决定专注于周边，可以很容易地用泡沫产品密封和绝缘。
门窗是其他典型的泄漏部位。对于这些，有非常高质量的防风雨产品，可以持续使用多年。购买防风雨条时，请购买您能找到的最好的。这种差异将意味着该产品多年的额外服务。

升级阁楼隔热层

在大多数气候中，越来越难找到未隔热的阁楼。这在很大程度上是由于过去30年左右的能源成本上升。但是，增加现有的阁楼隔热层通常是有意义的。根据家庭和气候，您可能希望升级到R-50或更多。
一个好的基线是查看您的本地代码，看看最小值是多少，然后超过它一个你觉得合适的量。只要你要麻烦地让材料，设备和工人一起添加绝缘材料，那么超过最低限度是有意义的。这是因为此时安装额外绝缘层的成本是递增的。
添加隔热材料的选项包括原位发泡、吹入式松散填充和棉絮型产品。一旦阁楼准备好，纤维素，岩棉和玻璃纤维等松散填充产品可以很容易地吹入到位。这是一个快速，简单，非常有效的解决方案，一旦阁楼被空气密封。不要在没有先进行空气密封的情况下为阁楼添加隔热材料。
在增加隔热层时，添加电池通常不是最佳解决方案。这是由于在阁楼环境中正确放置击球的困难以及击球之间的间隙造成的性能损失。一种常见的电池组改造方法是以与原始电池成直角的方式运行第二层（和第三层）。这将防止间隙一个在另一个之上垂直排列。在桁架式阁楼中，这几乎是不可能的，因为网络成员将顶部和底部和弦连接在一起。
泡沫是一种整洁，快速，简单的解决方案，但它很昂贵，如果它是针对Sheetrock的第一层，它是最有效的。在炎热潮湿的气候中，喷雾式闭孔泡沫可能是现有电池顶部的整齐解决方案。在桁架式阁楼中，当您改变阁楼工作方式的动态时，可能会开始发生桁架隆起。如果原始绝缘材料安装不良且无效，并且新的绝缘材料会改变这种动态，则可能会发生这种情况。当底部弦变热并略微收缩而顶部绳索保持寒冷并由于水分进入木材而膨胀时，就会发生隆起。最好的防御措施是在安装更多隔热材料之前，对阁楼进行真正的空气密封，并消除其他水分来源，例如排气扇将潮湿的室内空气倾倒入阁楼。

升级墙体保温

许多老房子缺乏墙壁隔热。对于许多这样的家庭来说，使用吹瓶机添加隔热材料可能是一种非常有效的改造。隔热材料可以从室内或室外注入。对于居住者来说，外面通常更干净。任何短股矿物纤维绝缘都可以工作。然而，这种应用最受欢迎的材料是纤维素。纤维素通常被认为是一种绿色溶液，因为它的回收成分。
在这种应用中使用纤维素的另一个好处是，当它被吹到足够的密度（大于每立方英尺3.5磅）时，纤维会限制气流并减少渗透。以高密度吹制的纤维素通常通过填充管注入，该填充管插入壁腔中，并在腔填充时一次去除一点。
此方法有几个优点。首先，通过将填充管插入整个型腔，安装人员可以快速判断型腔中是否存在任何可能阻止完全填充的障碍物。其次，当材料一直向上施加到型腔中并允许向下填充时，塌陷材料和空隙的可能性要小得多。最后，卡套管填充应用允许安装人员在每个螺柱托架上只钻一个孔，除非存在阻塞。两个或多个孔通常用于仅喷嘴应用。
在布线较旧不合格的家庭中，合格的电工应在安装墙壁绝缘材料之前检查布线。具有旋钮和管布线的家庭应该在继续进行墙壁绝缘之前更换布线。有漏水或其他损坏证据的墙壁应在隔热之前纠正这些问题。
有些家庭的墙上可能有一个小的部分击球。通常这些电池每面都贴在纸上，厚度约为1英寸。可以使用填充管方法改造这些壁，前提是管子可以通过部分棉絮并到达腔的顶部。这通常是通过使用绝缘鼓风机来实现的，当管子蜿蜒穿过腔体时，使用空气将电池推到一边。这个过程比隔热空墙慢得多，但我有很多快乐的客户，他们喜欢这项工作，并不介意额外的成本来获得一个更舒适，更高效的家。
一个流行但无效的想法是在重新壁板时将硬质泡沫板添加到房屋外部。如果墙壁没有隔热，泡沫最多只能提供很少的隔热，因为热边界和空气边界不会对齐。还记得毛衣/风衣的类比吗？如果毛衣离你的皮肤4英寸远，它会让你保持温暖吗？

地下室、爬行空间和地板隔热层

地下室和爬行空间可以从绝缘的角度进行升级。要决定的事情（如空气密封时）是要定义热边界的位置。隔热层需要与空气屏障对齐。
在地下室或爬行空间中，改造房屋时有两种选择。您可以通过隔热墙壁将地下室或爬行空间带入隔热罩内。或者，您可以通过在地下室或履带空间与上面的房屋之间隔热来将地下室或爬行空间放在隔热罩之外。很多时候，这个决定是由空间中机械设备的存在为您做出的，这使得将空间带入热包络内是最佳选择。出于其他原因，这也可能是最佳选择。
在炎热潮湿的气候中，用炎热潮湿的空气隔热地板并通风良好的凉爽爬行空间可能是发霉和腐烂的秘诀。在非常寒冷的气候下，与充分隔热的基础墙相比，将房屋下方的整个空间放在围护结构之外可能会导致更多的热量损失。在后一种情况下，地下室的地下部分会被地面的绝缘性能迅速回火。
如何改造地下室或爬行空间墙？有两种基本方法。首先是使用硬质泡沫板材商品。这些有时可以粘在超光滑的基础墙上，但最好的解决方案是使用某种机械固定的捆扎带将它们固定到位，例如用TapCon螺钉固定的1英寸x 3英寸的毛皮条。这可能看起来很繁重，但如果您使用的是全尺寸纸张，则工作会迅速进行。如果空间被占用，根据当地法规，您可能需要用不可燃材料覆盖泡沫。
改造这些墙壁的第二种方法是使用包裹在乙烯基外壳中的电池绝缘材料。这种绝缘层悬挂在带托梁上。它可能需要由框架支持。
有时泡沫隔热材料甚至可以应用于基础墙的外部。然而，这种方法很快就会变得昂贵，因为必须从墙壁周围清除土壤;因为墙的底部必须闪烁;而且因为泡沫板必须涂覆以保护其免受害虫侵害。
带托梁区域在上面的空气密封部分进行了讨论。在带状托梁区域使用泡沫产品不仅可以密封空气泄漏，还可以提供急需的绝缘。
如果您要隔热地板而不是空间的墙壁，那么您的选择是有限的。在这种应用中通常使用电池绝缘。在隔热地板时，空气屏障被定义为地下室天花板。因此，在安装绝缘材料之前，该区域（包括带状托梁）应密封良好。
使用电池的困难在于安装通过电线和管道的绝缘材料。许多托梁托架的宽度不均匀，使安装更加困难。最后，电池必须与底层地板保持接触，以使热边界和空气边界对齐。因此，请使用您认为需要的两倍数量的支持。
另一种不太常见的方法是安装绝缘屏障并在松散填充的产品中吹气。这种方法的优点是确保完全填充，几乎没有间隙和空隙。但是，安装屏障和吹入绝缘层所花费的时间将大大增加人工成本。此外，以这种方式绝缘的托梁舱被包裹起来，使得将来对管道或布线的维修和修改变得困难。
每当您处理地下室或爬行空间时，如果有裸露的泥土，请务必用聚乙烯彻底密封，以减少建筑物的水分负荷。在对这些区域进行隔热和空气密封之前，必须纠正泄漏和其他水侵入。

设备升级

现代、高效、直接通风的燃烧器具可以大大减少家庭的能源使用。它们还提供其他好处。正确安装的直通式电器将燃烧过程与家庭空气隔离开来，使家庭更安全。更换加热和冷却设备时，请注意正确的尺寸。ACCA 手册 J、手册 S 和手册 D 给出了选型单元和管道系统的基准。有许多计算机程序可以自动执行该过程。简而言之，不调整尺寸就是渎职。
有许多不同的高效锅炉包。其中大多数提供集成的家用热水。有些具有可变燃烧速率燃烧器，而另一些则提供多级燃烧。大多数可以使用室外传感器改变加热水温，这是一项必备功能。这些锅炉的效率在90%左右。

与旧型号相比，新炉也提供了显着的改进。许多都配备了高效鼓风机电机，可以节省电力。许多更好的制造商提供改进的过滤系统。这些窑炉中的大多数将是多级低/高火力模型。但关于窑炉要记住的是，它们只与管道系统一样好。
风管漏水。穿过无条件空间的管道应密封和绝缘。许多人认为所有的管道系统都应该密封。这确保了有条件的空气到达需要的地方，并且回风来自它应该来自的地方。
分析整个风管系统，以确保供应和退货充足。不舒服的房间可能需要额外的管道管路（或者可能需要修理原始管道）。有时，整个管道系统必须与炉子更换一起进行大修。
热泵现在最多可提供 20 个 SEER。这些热泵使用的能源只是旧型号的一小部分。许多制造商的热泵都有最小尺寸。通常很难找到1吨（每小时12，000 Btu）或1的单位 1/2-吨范围。许多制造商提供的重量不超过2吨。这种情况正在发生变化，因为市场需要更小的高效系统来实现高效房屋。
空调最重要的是正确调整系统尺寸。外部和内部设计温度必须适合您的区域，并且系统应为房屋的最小尺寸。太大就是不好，很不好。该系统将缩短周期，使用更多能量。它不会适当地除湿，使房子湿漉漉的。问题是，人性让人害怕自己犯了错误，在炎热的天气里，房子可能不够凉爽，所以他们把尺寸弄大了。
加热和冷却的最后一种选择是某种类型的地源热泵。这些装置具有很高的初始成本 ， 有时是传统系统成本的三倍。

照明和电器

能源之星标签计划对电器消耗能源的方式产生了令人难以置信的影响。与此同时，消费者现在可以购买比以往更多的电子产品。它们已经变得更有效率，但我们拥有更多的效率。

大型电器的最低效率标准大大提高了这些电器的整体效率。同时，甚至比新的最低要求更高的效率。冰箱，冰柜，洗碗机和洗衣机是做出最大改进的地方。很多时候，冰箱和冰柜提供快速、简单的回报。洗衣机和洗碗机可以节省水和电，这也使其成为一项可靠的投资。他们为自己支付的费用的速度取决于您当地的公用事业费率。
照明可以占家庭电力消耗的很大一部分。将灯泡转换为LED或安装专用的高效灯具可以长期节省成本。照明改造的目标是提供充足的光线，同时减少能源使用。测光表可以帮助您确定房间是否有足够的光线。通常您可能会发现一个过度照明的区域。
在设备关闭时，家用电子产品消耗的功率高达75%。这称为幽灵或幻像用法。即时启动设备是稳定的电力消耗者。安装可中断的电源板并使用它们是降低这种消耗的绝佳方法。计算机、路由器、无线网络、有线电视盒、电视机、DVD/VCR、微波炉和立体声音响都是即使关闭也会消耗大量电量的设备的示例。定时器甚至可用于实现可中断电源板的自动化。
照明和电器节省的好处是它们每月与您同在。与季节性的供暖或制冷节省不同，这些节省是持续和一致的，每周7天，每年365天，每天24小时。

太阳能和风能选项

当您改造房屋时，不要忽视可再生能源的选择。这些技术的改进，价格的下降，以及某些地区的强烈激励措施，使可再生能源成为可行的选择。这里不会详细讨论。要记住的是，在考虑安装可再生能源之前，要把你的房子整理好。
在安装可再生能源之前，购买最高效的电器，转换照明并管理所有其他负载;这样做将比安装风能或太阳能产生的每千瓦时成本低每千瓦时节省的成本。它还将减少您的应用所需的可再生能源量，从而降低安装成本。
同样，在安装地源热泵或某种类型的太阳能热量之前，您应该对房屋进行空气密封和隔热，甚至可能升级门窗。您安装的改造将大大减少替代加热或冷却系统的尺寸要求。购买改造将比购买大型系统花费更少的钱。
对于大多数人来说，绿化房屋应该被视为一个长期的过程。随着时间的推移，投资可以逐步进行，朝着最终目标努力，即成为你想要的绿色或高效。技术进步将继续使新事物成为可能。经营改造公司的人也需要将房屋绿化视为客户的一个持续过程。客户保留，推荐系统和后端销售应该是这些承包商的口头禅。这将最好地服务于他们的客户和环境，同时也有助于建立一个强大而充满活力的公司。
Larry Harmon是Air Barrier Solutions，LLC的所有者。他管理过效率计划，是建筑性能研究所的创始人，并曾在住宅和商业结构改造领域工作过。Larry曾为公用事业、政府组织、承包商、制造商和开发商提供咨询。