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美國能源部3880萬美元支持建筑脫碳，都有哪些技術？

時間：2024-10-01 09:49:51 作者：GBWindows 來源：行業網站閱讀：560

內容摘要：導讀2024年9月17日，美國能源部（DOE）在“建筑能效前沿與創新技術（BENEFIT）2024”資助計劃下，宣布為17個州的25個項目提供3880萬美元的資金，用于研究和開發高影響力的建筑技術和實踐，旨在實現建筑脫碳、減少電網高峰需求、增強韌性以及降低能源成本。這項來自BE......

導讀

2024年9月17日，美國能源部（DOE）在“建筑能效前沿與創新技術（BENEFIT）2024”資助計劃下，宣布為17個州的25個項目提供3880萬美元的資金，用于研究和開發高影響力的建筑技術和實踐，旨在實現建筑脫碳、減少電網高峰需求、增強韌性以及降低能源成本。

這項來自BENEFIT計劃的資金將支持針對高優先級建筑技術的應用研究、開發和示范活動，包括建筑圍護結構、照明以及供暖、通風和空調（HVAC）系統的下一代改造。此外，該資金還將支持在極端天氣事件下增強建筑韌性的技術，使建筑能夠在電網中發揮作用。

入選項目如下：

主題1：HVAC和熱水加熱

項目將致力于提高設備性能以降低碳排放和成本，并通過提供負擔得起的HVAC設備和熱水器來加速市場采用。

子主題1A：商業鍋爐脫碳系統方法的組件驗證

雪城大學（紐約州雪城）：“水暖外殼：一種用于高效脫碳改造的最小侵入式立面集成HVAC”。雪城大學環境與能源系統卓越中心、Hydronic Shell技術公司和Cycle Retrotech公司將合作開發和演示創新的專利水暖外殼（HS）改造解決方案。HydroBox通過水暖管道和通風管道提供供暖、制冷和通風，高效地集成到建筑立面中，對租戶的影響最小。（資助金額：190萬美元）

Hydronic Shell 預制立面板包括為多單元住宅建筑中的每個單元提供完整的供暖、制冷和通風所需的所有元件，或處理其他建筑類型（如辦公室、學校和倉庫）的周邊負載。每個面板中的管道和管道系統連接到垂直立管，形成一個完整的 HVAC 系統，所有組件都封閉在新立面內。（美國專利：11,415,328 和 11,767,990）

中央設備

電熱泵產生供應到循環殼體內管道的熱水和冷水。所需的水溫非常溫和，使熱泵能夠以極高的效率運行。高效熱泵與減少的負載相結合，意味著能耗和 CO2 排放量大大降低?？諝馓幚頇C組對供應給殼體內立管的外部通風空氣進行全面調節、除濕和過濾。它們還去除了廚房和浴室的廢氣，這些廢氣流經能量回收輪，以減少負載和能源消耗。中央供暖和制冷設備有多種選擇。例如，該系統可以連接到空氣源熱泵、區域熱網或地源熱泵系統。中央設備提供了充足的熱回收機會，例如將冷卻產生的熱量注入生活熱水系統，或從建筑廢水中回收熱量。

個人控制

每個房間都將享受獨立控制和外墻輻射供暖的卓越舒適度。持續供應經過全面調節、除濕和過濾的通風空氣，確保卓越的室內空氣質量。唯一的活動部件是 HydroBox 內的一個小風扇，可實現最少的維護和安靜的運行。

HydroBox 是風機盤管機組和主動冷梁的混合體。它安裝在 HVAC 腔內，窗臺上有一個格柵。它補充了輻射供暖和制冷的能力，并將經過調節的通風空氣混合到房間內。它專為靜音操作而設計，可通過頂部格柵輕松訪問所有組件。每個 HydroBox 需要的功率不到 30W，可由集成到外立面的低壓布線系統供電。

用于需求響應和韌性的熱存儲

通過現有立面輻射供暖和制冷，將現有的磚石立面變成了一個巨大的蓄熱電池。只需關閉系統，儲存的熱量或熱量就會繼續向內輻射，從而長時間保持熱舒適性。這是一種簡單而有效的策略，用于在高峰事件期間與電力公司協調實施需求響應，或避免過多的高峰需求費用。它還通過在停電期間保持熱穩定性來提高建筑物的韌性。

威斯康星大學麥迪遜分校（威斯康星州麥迪遜）：“寒冷氣候級聯熱泵：一種替代水暖鍋爐的直接解決方案”。該項目將開發一種市場就緒的熱泵，可直接替換裝有水暖系統的建筑中的天然氣鍋爐，且對建筑基礎設施的改動最小。（資助金額：200萬美元）

Ecotope（華盛頓州西雅圖）：“使用先進替代鍋爐進行脫碳和電氣化（DECARB）”。Ecotope將演示一種簡單的即插即用方法，使用丙烷和二氧化碳（CO2）制冷劑將商業化石燃料鍋爐替換為電熱泵。該項目將在兩個低收入多家庭建筑中演示化石燃料鍋爐的替換。這些打包或“整體式”空氣-水熱泵通過單個電氣電路，從單個全包裝產品中提供供暖、制冷和生活熱水。（資助金額：130萬美元）

RenewABILITY Energy Inc.（賓夕法尼亞州黑茲爾頓）：“使用熱泵熱水器和水平排水熱回收的中央商業鍋爐替換”。RenewABILITY Energy將協助、啟用并證明使用建筑的排水（通過被動排水熱回收系統）作為水源熱泵的熱源和/或熱匯是成本效益高的。其好處包括直接減少或消除用于空間調節和熱水加熱的化石燃料使用。（資助金額：160萬美元）

NETenergy（伊利諾伊州芝加哥）：“高效閉環混合熱泵-熱能儲存”。NETenergy旨在開發、建模、驗證和測試一種高效閉環混合CO2熱泵-熱化學系統，該系統可以替換現有的燃氣鍋爐，而無需替換現有的水暖分布系統。所提出的概念避免了昂貴的水暖分布系統替換，并為多家庭、商業建筑和區域系統中的中央燃氣鍋爐系統提供了直接替換方案。（資助金額：200萬美元）

子主題1B：高濕度氣候下冷卻性能和成本改進

普渡大學（印第安納州西拉法葉）：“一種集成專用室外空氣系統的主動膜能量交換器，用于提高能效和室內空氣質量”。普渡大學將領導設計和構建一個專用室外空氣系統，該系統使用超低全球變暖潛勢（GWP）的制冷劑和主動膜除濕。（資助金額：190萬美元）

佛羅里達大學（佛羅里達州蓋恩斯維爾）：“分離顯熱和潛熱冷卻的除濕除濕系統擴大規模和現場示范”。佛羅里達大學正在領導一種高效除濕技術的擴大規模和示范測試，該技術通過納入分離顯熱和潛熱冷卻系統來最小化再加熱。這項技術旨在為大型工業和商業場所，尤其是醫院，進行除濕，以減少能源使用，進而降低運營成本。（資助金額：200萬美元）

Transaera Inc.（馬薩諸塞州薩默維爾）：“高效便攜式空調中新型除濕涂層的評估”。Transaera正在設計、開發和測試一種使用新型除濕涂層的便攜式空調。這項技術的應用可以使系統效率提高一倍。另一個目標是降低制造成本，與當前的便攜式空調單元相比，實現設備首次成本降低25%。（資助金額：170萬美元）

子主題1C：克服GWP<10的高效制冷劑障礙

GTI Energy（伊利諾伊州德斯普蘭斯）：“CO2熱泵的高效、無油壓縮機/膨脹機”。GTI Energy正在設計和開發一種新型無油CO2壓縮機/膨脹機。項目的成功可以顯著推動CO2熱泵技術的發展，進而促進天然制冷劑設備的市場采用。（資助金額：200萬美元）

Effecterra Inc.（內華達州里諾）：“CO2熱泵概念驗證開發”。Effecterra將構建一個工作概念驗證的25噸商業屋頂單元（RTU）熱泵，該熱泵使用CO2制冷劑。這一示范突出了超低全球變暖CO2制冷劑在RTU熱泵中的市場應用潛力，其性能操作可超過當前同類最佳商業可用設備的性能。（資助金額：120萬美元）

Evari Inc.（新罕布什爾州彼得伯勒）：“用于天然制冷劑熱泵的低成本微型渦輪壓縮機”。Evari將開發商業可行且成本效益高的住宅寒冷氣候熱泵，使用丙烷作為其工作流體。該項目使用新型微型渦輪壓縮機技術，在最寒冷的條件下，其性能系數是當前同類最佳產品的兩倍。（資助金額：170萬美元）

Harvest Thermal Inc.（加利福尼亞州肯辛頓）：“克服成本和功能障礙，實現高效CO2熱泵在住宅應用中的廣泛商業化”。Harvest Thermal正在開發一種市場就緒的集成打包CO2制冷劑熱泵系統，該系統以較低的成本提供高性能的組合供暖和熱水系統。（資助金額：200萬美元）

子主題1D：GWP<10的二次回路熱泵設計和性能評估

空調、供暖和制冷技術研究所（AHRI）（弗吉尼亞州阿靈頓）：“空氣-水熱泵（ATWHP）技術實施：建立性能和安全措施”。橡樹嶺國家實驗室、AHRI和馬里蘭大學學院公園之間的合作將解決在美國市場實施使用易燃制冷劑的熱泵的性能和安全問題。該項目將通過確定技術要求來解決下一代熱泵的代碼和其他潛在部署障礙，從而支持超低全球變暖潛勢制冷劑的發展。（資助金額：250萬美元）

主題2：創新、可復制的低成本屋頂和閣樓改造

這些項目將以創新、可復制且低成本的屋頂和閣樓改造為特色。這一主題明確關注可負擔性和使用低成本改造。

尚佩恩縣區域規劃委員會（伊利諾伊州尚佩恩）：“用于閣樓技術測試和滲透控制的COBotics（COBATTIC）”。尚佩恩縣區域規劃委員會與GTI Energy、Hearth Labs、FLX Solutions以及庫克縣社區和經濟發展協會合作，將開發、評估和培訓一種協作機器人（cobotic）和人工智能增強的熱診斷系統，以識別閣樓空間中的水分損壞和空氣泄漏位置。該工具的優點包括提高低收入社區的氣密化和改造質量，改善氣密化工作人員的職業安全和能力，以及提高能源效率，同時降低家庭改造成本。（資助金額：150萬美元）

中佛羅里達大學（佛羅里達州奧蘭多）：“使用低成本施工方法改進能源效率和濕度控制，以在炎熱潮濕氣候中封閉閣樓”。由中佛羅里達大學牽頭，與佛羅里達太陽能中心、歐文斯科寧公司和圣約翰斯住房合作伙伴合作，該項目旨在通過演示和驗證將管道埋入吹入式保溫材料中，同時將閣樓從通風改為不通風（密封）閣樓的概念，來簡化和降低閣樓改造的成本，而無需在炎熱潮濕的氣候中使用更昂貴的噴涂泡沫。該提案使用簡單、低成本的施工方法，利用現有勞動力培訓和當今氣密化程序中常見的做法，因此增加了可擴展性的可能性，前提是可接受的濕度耐久性控制。這將顯著提高閣樓的能源效率，并改善居住者的生活質量和安全性，尤其是在極端熱浪期間。（資助金額：120萬美元）

密蘇里大學管理者（密蘇里州哥倫比亞）：“低成本、耐用且抗輻射冷卻屋頂，用于提高低收入和中等收入房屋的能源效率”。由密蘇里大學和德克薩斯A&M大學牽頭，與國家可再生能源實驗室（NREL）和中密蘇里社區行動計劃合作，該項目旨在開發一種低成本的被動冷卻薄膜，用于屋頂改造，以提高住宅建筑，尤其是低收入和中等收入（LMI）家庭的能源效率。亞環境溫度輻射冷卻薄膜可以幫助保持屋頂溫度等于或低于環境溫度，從而降低閣樓溫度并節省冷卻成本。該項目利用卷對卷制造工藝實現低成本和可擴展的應用。增強的耐久性和耐候性使薄膜能夠保護屋頂結構免受空氣、水和濕氣滲透的影響。（資助金額：150萬美元）

德克薩斯大學奧斯汀分校（德克薩斯州奧斯?。骸坝糜谥圃旆课莞脑斓目蓴U展被動輻射冷卻屋頂系統”。德克薩斯大學奧斯汀分校將與PC Krause and Associates、橡樹嶺國家實驗室、奧斯汀能源和The Other Ones合作，開發一種經濟實惠的屋頂覆蓋系統，該系統通過使用具有被動輻射冷卻（PRC）特性的材料和薄膜，顯著減少通過屋頂結構傳入的熱量。該團隊將開發兩種新穎方法來改造舊式、保溫不良的房屋：1）一種用于降解/生銹屋頂的自粘PRC薄膜，2）一種用于油氈屋頂安裝和多功能季節性部署的可伸縮PRC帆布。這些技術的部署將通過提供一種創新的被動冷卻解決方案，最大限度地減少對傳統空調的依賴，并增強對熱浪的韌性，從而降低住宅能源消耗。（資助金額：150 萬美元）

主題3：構建韌性與電力容量限制

這些項目探討了韌性、可負擔性和公平性之間的關系。

子主題3A：用于構建韌性和峰值負荷管理的表后電氣系統

Stepwise Electric Inc.（位于紐約州布法羅）——“低壓線路和模塊化電力服務升級”。Stepwise Electric將把其電動汽車充電產品線擴展到熱泵和熱泵熱水器。他們的產品是一種模塊化電氣組件，安裝在電氣面板和最終用途之間，同時監測整棟建筑的電力消耗，以確保同時發生的電氣負荷不超過建筑的服務容量。通過這種方式，該產品線將通過避免昂貴且耗時的電氣面板更換或增加公用事業服務容量的需求，來推動建筑和車輛電氣化的普及。（獲獎金額：140萬美元）

Stepwise 的 EV Tap

Slipstream Group Inc.（位于威斯康星州麥迪遜）——“使用智能面板和節能電器對60安培負荷中心的經濟適用型多家庭住房單元進行全面電氣化”。Slipstream與Span和Redwood Energy合作，將為12棟建筑中的100個多家庭低收入住房單元驗證低功率電氣化解決方案。該團隊將展示使用智能電氣面板對配備固定60安培服務的公寓單元進行全面電氣化的應用。通過監測電力消耗并在電路級別采用邏輯負荷優先級排序，該項目將尋求提供關于這種可擴展、低功率電氣化解決方案的首批數據，該方案對建筑居住者的影響最小。（獲獎金額：150萬美元）

Siemens Corporation（位于新澤西州普林斯頓）——“綠色守護者：通過脫碳消防站增強韌性”。Siemens與NREL合作，將為老舊消防站開發一種采用表后直流配電的改造藍圖。升級后的配電系統將使暖通空調、照明和插座負荷與現場太陽能和電池儲能共用同一直流電源主干線，從而實現增強的韌性和脫碳。隨后，該藍圖將在與紐約州能源研究與發展管理局合作下，在紐約州金斯頓的一家消防站實施。（獲獎金額：150萬美元）

子主題3B：建筑過熱保護中的韌性冷卻解決方案

科羅拉多礦業學院（位于科羅拉多州戈爾登）——“窗戶風扇能量儲存系統（WiFESS）用于熱韌性”?？屏_拉多礦業學院與丹佛都會州立大學（MSU Denver）、EcoSnap LLC、Latinas Community Connections Services LLC以及Armstrong World Industries合作，將開發和評估一種經濟實惠、便攜、易于安裝的窗戶風扇能量儲存系統。該系統將專注于在極端熱浪和停電期間維持室內熱舒適性，從而提高低收入家庭的熱韌性。（獲獎金額：150萬美元）

中佛羅里達大學（位于佛羅里達州奧蘭多）——“緩解炎熱潮濕氣候中的極端熱事件”。中佛羅里達大學與Transaera和東南能效聯盟合作，將開發和展示一種經濟實惠、節能、便攜的冷卻器，以在極端熱浪期間維持室內熱舒適性和生存能力。該便攜式冷卻器將使用帶有固體干燥劑涂層的新型熱交換器，以快速除濕，從而將冷卻效率提高44%，相比行業標準便攜式空調。將該冷卻器與能量儲存相結合，將使系統能夠在沒有電網輔助的情況下至少運行24小時，并減少低收入和中收入家庭的能源需求。（獲獎金額：140萬美元）

主題4：商業照明改造進步

項目專注在照明創新，這些創新惠及社區導向的建筑類型，如學校、教堂和社區中心。

Biological Innovations and Optimization Systems, LLC.（BIOS）（位于加利福尼亞州圣地亞哥）——“結合視覺和健康應用效率的高效能燈具平臺”。BIOS與Lumileds合作，將為格柵燈開發一種商業照明改造方案，該方案專門設計用于提供健康、有益的照明，同時降低能源需求。燈具的光譜構成將根據其對人類情緒的積極影響、警覺性、內穩態以及其他已知照明有助于調節的生理因素進行定制。通過利用針對適當波長光譜增強的新型熒光粉化學，BIOS燈具將使設計師能夠以最低的能源成本滿足嚴格的健康建筑標準。（獲獎金額：100萬美元）

BIOS 的 SKYVIEW系列產品

RTI International（位于北卡羅來納州達勒姆）——“材料透明的可持續、高效能商業照明燈具”。RTI International將改進商業照明燈具的光學設計和熒光粉性能。此工作下的創新有潛力實現前所未有的效率目標，而不會增加眩光或其他負面照明品質。（獲獎金額：80萬美元）

LUXTECH, LLC.（位于賓夕法尼亞州費城）——“低成本可持續照明改造解決方案”。LUXTECH將使用回收的當地木材替代金屬或塑料作為燈具外殼材料，通過使用更可持續的材料來減少照明改造的生命周期排放影響。這些新穎的線性燈具將使仍在使用效率較低的線性熒光燈的建筑無需完全更換燈具即可進行改造，從而使照明升級對于這些建筑更加可行。（獲獎金額：100萬美元）

需要注意的是：選擇進行獎勵談判并不構成美國能源部承諾頒發獎勵或提供資金的義務。在資金頒發之前，美國能源部和申請人將進行談判過程，且在此期間，美國能源部可因任何原因取消談判并撤銷選擇。

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