本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
作者：Brent Stephens 和 Joshua Rhodes
正如您去看医生进行体检可以评估您的健康状况并发现未来问题的早期预警信号一样，能源审计可以评估您家中能源效率低下的问题，并找到减少持续能源浪费的方法。详细的能源审计可以找到导致非常明显的问题（例如高额能源账单或不舒适的房间）的罪魁祸首，还可以发现隐藏的问题，例如建筑围护结构中的空气泄漏、管道泄漏以及空调气流或制冷剂液位低。优秀的能源审计员将能够推荐可以进行的改进，以阻止当前和未来的问题，并最终帮助您节省能源费用。
美国的一些城市最近强制要求对出售或翻新的房屋进行能源审计，从加利福尼亚州伯克利到佛蒙特州伯灵顿。奥斯汀现在也是如此，《节能审计和披露 (ECAD) 条例》要求建筑物在出售前接受能源审计，以便潜在买家了解该建筑物未来的能源性能。《ECAD 条例》的目标是提高整个奥斯汀建筑存量的能源效率，因此它适用于住宅（单户和多户）和商业建筑。经过认证的审计员进行能源审计，并向当地市属电力公用事业公司奥斯汀能源公司提交报告，然后由该公司将信息提供给潜在买家。因此，潜在买家现在不仅知道台面是否是花岗岩或地板是否是硬木，他们还将知道
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管道是否泄漏，以及空调有多旧和效率低下。因此，该系统旨在通过向人们提供更好的信息并依靠潜在买家选择效率而非浪费，来利用市场力量来提高建筑存量的能源效率。最终，买方和卖方都应有动力确保他们交易的是具有竞争力和高效率的产品，而奥斯汀市的动力则来自于建筑改进有可能减少峰值用电需求，从而避免奥斯汀能源公司（作为公有企业，由奥斯汀纳税人资助）购置新工厂的资本成本。
那么，现有房屋的能源效率到底有多低？我们最近在《能源与建筑》杂志上发表了一篇文章，探讨了这个问题。我们回顾了 2009 年至 2010 年间在奥斯汀进行的近 5000 次单户独立住宅能源审计的数据，这些审计是 ECAD 条例的一部分。我们从四个方面描述了房屋及其空调系统，这四个方面都会影响能源消耗（在
家庭层面）和峰值需求（在公用事业层面），包括：1) 空调效率，2) 空调尺寸过大，3) 管道泄漏，以及 4) 实测空调制冷量相对于额定制冷量。我们专注于空调系统，因为空调通常是德克萨斯州家庭中最大的能源消耗者，德克萨斯州有 770 万户家庭（包括单户和多户住宅）每年使用约 43 太瓦时的电力用于空调。夏季尤其如此，当时 ERCOT（德克萨斯州电力可靠性委员会）电网的负荷百分比归因于住宅用户，从春季到夏季增加了一倍以上。
我们的发现与其他研究普遍一致：住宅建筑通常效率低下，通过缓解一些常见症状可以实现巨大的能源和峰值功率节省。例如，图 1 显示了数据库中家庭空调的额定能效比 (EER) 的分布（EER 是衡量空调制冷输出的指标，单位为 BTU，除以运行设备所需的电能输入，单位为瓦时）。作为参考，能源之星计划（美国能源部和美国环境保护署的合资企业）要求最低 EER 12，而当今市场上可用的设备的高端产品的 EER 约为 14。
图 1. 德克萨斯州奥斯汀市单户住宅空调效率分布图
审计数据库中近 5000 户家庭中，没有一户安装了 EER 14 的空调机组，只有约 14% 的家庭安装了 EER 12 的机组，这意味着奥斯汀高达 86% 的空调机组可以升级以满足能源之星的最低要求并实现显著的节能效果。事实上，我们估计数据库中约 70% 的家庭可以通过将其空调升级到 EER 14 来节省至少 25% 的制冷能源。在公用事业规模上，我们估计奥斯汀约 17-18% 的峰值需求可能归因于单户住宅空调的运行，如果每个系统都升级到 EER 14，峰值需求将减少约 205 兆瓦，即总体减少 8%。正如其气候保护计划中所述，奥斯汀将实现其 2020 年峰值需求减少目标的 30%。
在本文中，我们还估计审计数据库中约 30% 的系统相对于其所需的设计容量而言尺寸过大，这会带来额外的峰值功率后果。我们还估计，密封管道泄漏和维修空调机组以使其在其额定容量下运行，分别可以为普通房主节省约 18% 和 20% 的制冷能源。总而言之，这些改进可能会在能源消耗和峰值需求方面产生重大而持久的影响。
最后，虽然我们在审计数据库中找到了一些有用的信息，但我们也发现了一些审计程序中的不足之处。例如，窗户是能源消耗的主要驱动因素，尤其是在炎热的德克萨斯州，但不幸的是，审计程序不要求审计员记录窗户的位置或面积。此外，不强制要求进行空气泄漏测试，但空气泄漏测试是一种常见的审计工具，可以使用校准风扇（通常称为“鼓风门”）非常容易地进行。此外，可以改进管道泄漏测量，以隔离供气侧或回气侧的泄漏，或隔离内部或外部的泄漏。最后，没有以最准确的方式测量通过 HVAC 系统的气流速率，也没有测量室外机处的制冷剂充注量。对审计程序的这些改进将是有益的补充，并将有助于更好、更准确地理解这些常见系统问题与整体能源性能之间的联系。
照片和图表来源
牧场式住宅照片由 Allan Ferguson 拍摄，并在此 Creative Commons 许可下使用。
图表版权归 Josh Rhodes 和 Brent Stephens 所有。如果您想使用此图表，请直接联系他们。
关于作者
Brent Stephens 是德克萨斯大学奥斯汀分校土木、建筑与环境工程专业的博士候选人，他在那里致力于开发测量建筑物内室内污染物归趋和迁移的新方法。他于 2007 年在田纳西理工大学获得土木工程学士学位，并于 2009 年在德克萨斯大学奥斯汀分校获得环境与水资源工程硕士学位。他目前是国家科学基金会室内环境科学与工程 IGERT 计划的成员 (http://www.caee.utexas.edu/igert/)。
Joshua Rhodes 是德克萨斯大学奥斯汀分校土木、建筑与环境工程专业的博士候选人。他目前的研究领域是住宅智能电网应用，包括能源效率和分布式发电的系统级应用。他喜欢山地自行车和攀岩，并且会早起在课前进行这些活动。（http://www.webberenergygroup.com/people）