斯坦福大学的一项新研究发现，热水器排放的甲烷（一种强效温室气体）比以前估计的要高，尤其是对于一种越来越受欢迎的新型加热器。但存在简单的修复。
然气通过泄漏从水加热系统中逸出，因为有些天然气没有被燃烧器燃烧。这些微小的低效率可以累积起来：根据斯坦福大学的一项新研究，美国各地的热水器产生的甲烷（一种强大的温室气体）排放量可能比预期高出三倍多。然而，好消息是可以在世界上大多数经济体中应用简单的修复方法。
斯坦福大学的研究人员科林·芬尼根 (Colin Finnegan) 记录了笔记，因为管道爆破器捕获了研究中房屋侧面的无水箱热水器排放的甲烷。（图片来源：罗布杰克逊）
“这些设备让不到 1% 的气体逸出，但系统另一端的天然气生产也是如此，然后我们有所有泄漏的管道和仪表，”该研究的高级研究员罗伯杰克逊说 作者和斯坦福大学地球、能源与环境科学学院（斯坦福地球）地球系统科学教授。“修复气体泄漏是一个反复的挑战。对于热水器，我们知道我们必须做什么。”
从井垫到炉灶的天然气系统都存在泄漏。泄漏到大气中的气体，无论是来自管道上的阀门损坏，还是燃烧器尚未点亮指示灯的几秒钟内，都是 90% 的甲烷。与二氧化碳相比，甲烷在吸收热量方面的效率要高出许多倍，并且几乎是地球大气变暖的四分之一来自所有温室气体。在过去的 5 到 10 年中，很多工作都集中在查找和修复这些泄漏上。
新研究的主要作者、斯坦福大学地球系统科学系的博士生埃里克·勒贝尔说：“家庭和商业建筑中的电器浪费的天然气可能是最不为人所知的天然气使用导致气候变化的原因 。”
研究人员将重点放在热水器上，因为在使用天然气提供热水、烹饪和取暖的普通美国家庭中，暖水占天然气消耗量的四分之一。使用天然气的 5800 万台美国热水器每年泄漏约 91,000 吨甲烷作为未燃烧气体。20 多年来，鉴于甲烷作为温室气体的效力比二氧化碳大得多，91,000 吨甲烷使地球变暖了 780 万吨 CO2。
“这在美国总排放量中只占很小的一部分，但相当于一年有 170 万辆汽车使用汽油行驶，”杰克逊解释说，他也是斯坦福大学Precourt 能源研究所的高级研究员 。
该研究于 2018 年 6 月至 2019 年 11 月对加利福尼亚州圣克拉拉县和圣马特奥县的 64 户家庭的热水器进行了监测。尽管很少有关于设备甲烷泄漏的研究，但一项研究着眼于加利福尼亚州的天然气热水器，并估计整个该州的排放量约为 54 亿克。斯坦福大学的新研究——包括对新型无罐热水器的开关脉冲的更多测量以及对传统储水式热水器的指示灯排放的更多测量——估计加利福尼亚的这一数字为 177 亿克，是其三倍多尽可能多。
储罐与无罐家庭和商业建筑中的电器浪费的天然气可能是天然气使用引起气候变化的最不为人知的原因。
埃里克·勒贝尔博士生，地球系统科学
研究发现，这两种基本类型的天然气热水器的排放率存在非常显着的差异。传统的天然气热水器将热水储存在水箱中。另一种较新的加热器没有水箱。当热水龙头打开时，无水箱热水器会立即启动燃气以加热流动的水。美国热水器的数量很少，但数量在不断增加，它们是无水箱的。在欧洲和亚洲，大约五分之一的系统不储存热水。在全球范围内，无罐系统正以超过 7% 的年增长率增长。
在研究中，Duct Blaster 捕获从住宅外的储水式热水器排放的甲烷。（图片来源：Simone Speizer）
“由于预计这种增长趋势将持续下去，我们认为比较这两种模型很重要，”Lebel 说。“平均而言，我们发现无罐热水器的甲烷排放量是储水式热水器的两倍。”
然而，无罐加热器更有效。与传统系统相比，它们每加仑热水燃烧更少的天然气，因此产生的二氧化碳更少。总的来说，无罐热水器排放的温室气体比储水式热水器少 18%。
幸运的是，由于无罐热水器刚刚变得越来越流行，特别是在北美，新型号可以重新设计以减少泄漏和未燃烧的天然气。任何在热水器或空间加热器启动时靠近它的人都听到过在循环开始时燃烧的爆裂声；这是当一股天然气未燃烧而逸出时。装置关闭时也会释放甲烷。这对于两种类型的热水器都是如此。
但是，对于无罐加热器，开/关脉冲几乎占排放甲烷的 60%。每次打开和关闭热水龙头时，无水箱型号都会打开和关闭。储存的水会定期加热或重新加热。研究人员建议，可以显着降低无罐热水器的开/关脉冲，以减少甲烷泄漏而不降低其性能。
“我们也发现了其他非常简单的设计修复，”杰克逊说。“对于带罐的加热器，当加热器空闲时，大部分未燃烧气体的释放来自指示灯。标准指示灯应更换为电子点火器。”
该研究还发现，无论加热器类型如何，都应该重新考虑单把手水龙头的日益普及。
“对于单把手水龙头，人们会在不知情的情况下通过将把手向上移动然后移到冷侧来触发热水抽取。或者他们去喝热水，然后决定他们真的不愿意等待，”杰克逊说。“这是一个简单但毫无意义的甲烷和 CO 2排放源， 每天都在成倍增加。”
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