工程師創造了一個“電氣化”的家庭，以減少能源費用

西方工程師將光伏（PV）技術的功能和功率與熱泵和熱電池相結合，創造了一個完全電氣化和節能的新住宅。最終目標是消除對化石燃料的需求，並為世界各地的建築商和房主實現真正的淨零能源。

西部工程和毅偉商學院教授 Joshua Pierce 和博士候選人 Shafqat Rana 與機械與材料工程系系主任 Anthony Straatman、工程教授 Kamran Siddiqui 和 Magnus Homes 總裁 Jaime Krncic 合作，設計和開發了這種史無前例的節能家居系統。位於安大略省科莫卡的兩層住宅。 （安大略省倫敦西部），作為觀察實驗和數據收集的活實驗室。

初步結果表明，這種加拿大獨有的裝置可減少 45% 的能源費用和 55% 的家庭碳排放。使用的熱電池 相變材料，例如鹽或蠟有效節約能源，太陽能光伏自耗（使用當地生產的能源而不是輸出到電網）增加了60%。相變材料是在熔化或冷凍過程中吸收或釋放大量熱能以保持穩定溫度的物質。

“太陽能成本現在正在降低電網電力成本，使太陽能成為大多數加拿大人可行且理想的選擇，”Western 的 John M. Thompson 創新主席 Pearce 說。 “這個項目結合了太陽能電池板、熱泵和熱電池，為整個家庭的供暖和熱水提供熱能。”

研究人員 制定最佳實踐 通過使用熱泵，將房屋屋頂上的太陽能電池板捕獲的陽光產生的電力轉化為熱量，使您的房屋的能源效率比傳統方法高四倍。這些熱量被存儲在熱電池中以供以後使用。研究人員的目標是證明該技術是完全可擴展的、安全的，而且重要的是，只需進行最小的修改就可以安裝在現有的家庭中。

“我們的目標是在一年內證明該系統的有效性，最終目標是完全消除使用化石燃料為房屋供暖的需要，”電氣工程專業的學生拉納說。 “一旦獲得批准，我們希望將該系統擴展到加拿大各地的其他家庭，並最終擴展到世界各地。”

拉納為新家配備了佈線和傳感器，以跟踪和預測能源使用、效率和成本節約。她和 Krnkih（一名房屋建築商，也住在所研究的房屋中）可以使用便捷的應用程序在移動設備和個人電腦上實時跟踪這些數據。

“我們有一個獨特的機會在家裡創造和消耗能源，對於業主和開發商來說，看到兩者如何平衡確實令人興奮，”Krncich 說。 “我認為很多房主都沒有意識到自己的消費情況，這對於可持續發展非常重要，了解自己在家庭能源消耗和生產中扮演的角色。”

為了獲得更多數據，Rana 正在跟踪 Crncich 建造的第二套住宅（模型相似，位於科莫卡同一地區），該住宅沒有配備集成熱陣列和太陽能光伏系統，以將全電力住宅與使用電網電力和天然氣的加拿大傳統住宅進行比較。

讓我們的家園實現電氣化

儘管熱泵和熱電池在美國相當普遍，但這兩種系統的監管批准在加拿大相對較新。這加劇了能源問題，因為邊境以北的房屋供暖非常昂貴。

“不幸的是，加拿大的許多家庭甚至不符合現行規範，更不用說擁有最新的光伏技術了，”皮爾斯說。 “其次，大多數人用天然氣或電熱為房屋供暖，隨著安大略省電價一次又一次飆升，這種方式效率極低，而且會造成經濟損失。同樣，天然氣價格波動，但太陽能提供 對沖能源通脹”

皮爾斯表示，家庭電氣化是加拿大和世界各地實現長期可持續發展的關鍵途徑。

“如果我們可以使用太陽能等可再生能源為我們的家庭供電，然後將這些能量轉移到熱泵，那麼每產生一單位電，我們就會獲得三個單位的熱量，從而使效率達到 300% 或更高，”皮爾斯說。 “這只是一種更有效的房屋供暖方式。”

拉納表示，這種能源生產和消費的新方法遠遠超出了為房主提供舒適度和降低能源費用的範圍。這是為了拯救地球。傷口顯示在 最近的研究 加拿大開發可再生能源的速度不夠快，不足以履行其氣候承諾。

“氣候變化是真實存在的，我們需要地球上的每個人至少做出一點小小的努力來應對它，”拉納說。 “住宅脫碳是每個人都能看到的唾手可得的成果。將這種可持續的裝置融入加拿大家庭，尤其是新家庭，可以幫助我們顯著減少加拿大的碳排放並應對氣候變化的全球影響。”

該團隊的相關研究成果已發表在期刊上。 活力, 能源和建築 和 e-Prime – 電氣工程、電子和能源領域的成就。