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必威 betway必威零能耗建筑的设计策略与案例分享!
发布:2022-09-16 02:38:57 浏览:

  必威 betway必威必威 betway必威建筑部门排放了大量的温室气体,因此必须采取紧急行动来避免气候灾难。未来几十年,净零能耗建筑将在遏制全球变暖方面发挥重要作用。当大多数人想到全球变暖和温室气体排放时,他们可能会想到运输中的化石燃料。因此,令人惊讶且重要的是,建筑部门产生了全球近 40% 的排放量。为实现《巴黎协定》的目标,建筑行业必须在 2050 年之前实现净零碳排放。这意味着全球数十亿建筑需要遵守规定,才能将全球变暖控制在 2 摄氏度以下。拜登政府还设定了到 2050 年实现净零碳排放的目标。

必威 betway必威零能耗建筑的设计策略与案例分享!(图1)

  净零能耗建筑是通过可再生资源制造或供应能源的建筑,从而实现零碳排放。简而言之,净零能耗建筑是指每年产生的能源与消耗的能源一样多。这些类型的建筑物可以从电网获取能量,并将未使用的能量送回以抵消其能源消耗。

  不要被相互矛盾的术语所迷惑。NZEB 代表“净零能耗建筑”。ZNE 是“零净能源建筑”的缩写。它们都是同一个意思。它们也可能被称为“绿色建筑”。

  “净零”和“零”是有区别的。例如,纽约州法律规定85% 的减排量必须来自该州自身的工业和能源排放。剩下的 15% 可能来自碳补偿,包括林业和农业。无论组织是停止自己的排放还是在其他地方抵消其减排量,碳抵消都有效。气候效应是一样的。

  在 1970 年代,家庭屋顶上的太阳能电池板开始利用太阳能。这降低了能源成本,同时帮助了环境。加利福尼亚州和其他州制定了鼓励使用它们的计划,但它们并没有让我们到达我们需要的地方。虽然太阳能电池板很重要,但它们不能单独完成这项工作。

  这是因为净零能耗建筑的方法必须更加全面。它需要包括许多促进节能的因素。它还应该远远超出单户可再生能源住宅和住宅建筑。它必须包括其他建筑类型,包括商业建筑。

必威 betway必威零能耗建筑的设计策略与案例分享!(图2)

  要建造净零能耗建筑,您必须考虑几个条件。建筑工地,你正在建造的地方,气候和建筑物的暴露都会产生影响。

  建筑物的朝向取决于能否成功实现净零能耗。某些可再生能源发电机制,如太阳能电池板,在建筑物朝南时效果最佳。但节约能源的因素也很重要。除了利用太阳能之外,您还可以通过调整建筑物的方向以最大限度地利用阴影来节约能源。在温暖的气候中,这意味着您将需要更少地使用空调来保持建筑物凉爽。必威 必威betway

  照明是另一个重要因素。照明系统可占建筑物总能耗的近 25% 。将建筑物定向以利用自然采光可以减少该负载。窗户布置和天窗的使用是决定建筑物方向时可以考虑的策略。

  您还可以将建筑物放置在自然风中。使用自然资源为建筑物的能源系统提供动力并降低能源需求,同时可以节约资源。

  接下来是建筑设计。确保尽可能选择最好的绝缘材料,以便建筑物尽可能多地节约能源。窗户(双玻璃或更好的三玻璃且有效密封)可以成为节约能源的主要因素。

  被动策略与能源生产无关。它们是关于最大限度地减少能源使用 - 并最大限度地提高能源性能。事实上,它们在不使用能源的情况下运行,这就是它们帮助建筑物实现净零能源使用的原因:

  保温的有效性以 R 值表示。这些因绝缘材料的厚度、密度和类型而异:R 值越高越好。保温类型包括:

  ASHRAE 或美国供暖、制冷和空调工程师协会制定了适用于建筑设计的标准。该小组成立于 1894 年,拥有 87 个活跃的标准和指南项目委员会,负责处理以下一些主题:

  设计高性能建筑的最后一步是根据建筑确定最相关的可再生能源。如果建筑物是工业规模的,风力发电机可能会在现场而不是场外使用。太阳能电池板可能是建造新房甚至可以改造房屋的方式。

  (1)光伏— 光伏是使用半导体材料(如硅)将光直接转换为电能。每个太阳能电池板都包含许多光伏电池,它们一起工作来发电。

  (2)风能——风是一种由三个因素产生的太阳能。它受到太阳不均匀地加热大气、地球表面的不规则性以及行星自转的影响。由此产生的风使螺旋桨叶片围绕转子旋转,转子旋转发电机,产生电力。圣贝纳迪诺(San Gorgonio Pass) 和北加州 (Altamont Pass)附近山口的风电场包含数百个巨大的螺旋桨。

  (3)水力发电——水力发电厂捕获落水的能量并将其转化为电能。水流下山,被大坝后面的水库捕获。这个水库就像一个电池,在需求高峰期释放水来发电。

  (4)生物质——生物质储存来自太阳的化学能,由植物通过光合作用产生。它可以直接燃烧产生热量,也可以转化为可再生的液体和气体燃料。生物质可以像火上的木头一样简单。它就像一个太阳能电池,可以释放生物能源。

  (5)地热发电——地热发电涉及蒸汽形式的水压。地热井钻了一英里或两英里的地下泵热水到地表。在那里,压力下降,水变成蒸汽。蒸汽使与发电机相连的涡轮机旋转,从而产生电力。

  (6)太阳能——照射在面板上的阳光被面板中的光伏电池吸收。这会响应电池中的电场而产生电荷,从而产生电力。

  (7)太阳热能——太阳能热能发电系统使用镜子收集阳光并集中它。这会升高温度,直到温度高到足以发电。例子包括弯曲的抛物槽,例如在莫哈韦沙漠中使用的那些。

  净零能耗建筑以各种方式对其当地电网作出反应。电网是集成的还是传统的会影响它与建筑物和策略(例如可再生能源)的交互方式。

  同时使用被动和主动策略将证明对公用电网和 ZNE 建筑物之间的关系最有利。

必威 betway必威零能耗建筑的设计策略与案例分享!(图3)

  能源改造可以定义为在现有建筑物中添加新技术以减少能源消耗。改造建筑物的过程需要时间、计划以及大量材料、建筑设备和劳动力。改造现有建筑通常比新建建筑更环保且成本更低。当考虑建筑位置、当前设计和建筑稳定性时,情况确实如此。

  改造能源项目通常用于提高效率。由于美国家庭的平均年龄接近 40 岁,因此迫切需要它们。但这不仅对 20 世纪早期或中期兴起的建筑物很重要。早在 1999 年就符合能源规范而建造的建筑物比现在建造的建筑物使用的能源多 67%。改造不仅是提高效率的措施;它们还具有成本效益,因为它们可以降低运营成本。两种策略特别有用:

  (1)建筑重新蒙皮——简单来说,这个过程意味着对现有建筑的外部进行更多的绝缘改造。对建筑物的外部进行三维扫描。然后使用扫描来创建可以安装在建筑物上并在现场快速安装的绝缘板。

  (2)封装的机械装置——该过程将机械装置的组件简化为一个单元,以便于安装、连接和控制。它减少了现场所需的工作量。一个包可以包括一个集成控制模块内的热泵、太阳能热水泵和能量监控。

  (1)确定要更换哪些系统以获得最高效率。一些系统可能已经在峰值水平运行,不需要更换。

  (3)执行能源审计以做出相应的调整。能源审计可以揭示哪些系统需要升级。它可以识别过滤器堵塞、泄漏、传感器失效和接线)检查建筑围护结构是否有适当的通风和绝缘。检查通风口和管道周围的间隙、密封不良的窗户以及湿气进入的区域。

  简单地改造您的建筑不会自动产生净零能源节约。轻微的改变可能还不够。此外,每种情况都是不同的,因此没有一种万能的改造方法。工作量取决于修改需要的范围。这以及其他几个因素:气候、建筑物的原始设计、结构稳定性和您使用的材料。这些也会影响项目的成本。虽然改造几乎总是比从头开始便宜,但需要大量工作的旧建筑可能需要在材料、设备、拆除处置和劳动力方面进行大量。税收优惠和其他刺激措施可以抵消部分长期成本以及未来的能源节约。

  窗户类似于绝缘。它们可以防止气候控制的空气逸出,同时防止空气和水进入房屋。能源之星提供了一个高效窗口列表。

  (1)三层玻璃窗是实现最大能源效率的最佳选择。虽然双窗格设计几乎可以将窗户隔热水平提高一倍,但三窗格窗户的效率更高。

  (3)窗户的放置可以提高您的能源效率。例如,放置在东墙或西墙上的窗户所浪费的能源是朝北或朝南的窗户的两倍。这是因为它们分别在早上和下午面临阳光直射。

  低辐射玻璃涂层可减少透过玻璃的红外线和紫外线量。然而,这些低辐射涂层不会影响透过的可见光量。这使您可以:

  这些类型的产品最适合节能和减少电费。能源之星提供了一个在线组合经理来对任何建筑物的能源使用进行基准测试。它在消耗和性能水平方面与类似建筑物进行了对比。自 1992 年以来,能源之星及其合作伙伴已帮助企业和家庭节省了 4500 亿美元的能源成本。他们还减少了 40 亿吨温室气体排放,节省了 5 万亿千瓦时的电力。

  此外,它还对加热和冷却产品进行认证,这些产品在建筑物的能源效率中发挥着作用,包括:

  尽管可再生能源的产量有所增加,但我们没有大规模储存能源的技术。仅水电大坝是远远不够的。如前所述,需要电网连接来帮助建筑物实现净零能耗。它将建筑物产生的任何多余能源送回公用电网。这涉及一个称为负载灵活性的概念,在该概念下,可以调整需求以适应风能和太阳能供应的波动。会有需求高峰期。但有时也会使用积极的可再生能源战略产生剩余电力。

  (1)在气候条件允许的情况下,将建筑物与电网集成以产生您自己的能源可以让您依赖该能源。换句话说,必威 必威betway当阳光普照、水在流动或风在吹时,你就会产生能量。

  (2)您在这些期间产生的任何多余电力都会反馈到电网中。大多数州和公用事业公司都采用净计量,当您向电网供电时,它会“转回”您的电表。公用电网需要具有响应性和交互性。他们需要与所有类型的可再生能源合作,以实现净零能源。

  (3)当条件不允许您创造自己的能源时,您可以使用电网提供的能源。这意味着当太阳不照耀,水不流,风不吹时。

  数十亿建筑物需要翻新或净零建造,以减少全球变暖并满足《巴黎协定》。为了实现这些目标,国家可再生能源实验室致力于可再生能源和节能技术的研发。现任美国总统政府的美国就业计划寻求在就业、可再生能源和更新基础设施方面 2 万亿美元。

  各州也在采取行动。纽约的 2019 年立法制定了到 2040 年实现 100% 无碳电力和到 2050 年实现净零排放的目标。夏威夷在 2015 年采用了 100% 的目标。加利福尼亚、科罗拉多、缅因州、新泽西、新墨西哥、俄勒冈和华盛顿已经通过重大气候变化立法。除其他外,加州的计划要求所有新的商业建筑都是零净能源。它还要求到 2030 年将一半的现有商业建筑改造成零净能源使用。

  在私营部门,改造市场的持续扩张与净零能耗建筑的新建相结合。尽管如此,要对全球变暖产生重大影响,能源效率和电网交互性必须大幅增加。这意味着将建筑改造率从每年约 1% 提高到每年 5% 以上。主动和被动策略必须协调使用。但建筑商不能停留在能源效率上。建筑物必须与电网完全交互,并能够利用灵活的负载管理。

  挑战是巨大的,但应对和克服它们的方法是众所周知的。我们只需要加速这些方法并使它们协同工作以最大限度地提高能源效率。如果我们为新建和现有建筑物这样做,我们就可以实现我们为 2030 年和 2040 年设定的目标。我们甚至可以实现 2050 年的目标,因为我们正在努力确定新的长期目标。

  项目概况:Derwent London 与 Fletcher Priest Architects 合作,从位于大联合运河和毗邻帕丁顿车站的环境中汲取了布鲁内尔大厦的灵感,并同意该设计需要坚固的结构,以反映伟大工程师 Isambard Kingdom 的精神布鲁内尔。Fletcher Priest 提出的钢制外骨骼提案既是为了创造一个引人注目的地标,也是对下方管道隧道复杂地面条件的回应。除了帮助我们创造了丰富的体量和光线m 的地板到天花板高度,它还实现了无柱地板空间,这为居住者的装修提供了极大的灵活性。

  以社区为重点,无论是居住者还是游客,该设计抓住机会直接面向运河和一条新的牵引路段——这是增强建筑对所有人的舒适度的一个关键特征。为了补充这一点,引入了极大的滑动机库式门,以便接待区和双高餐厅可以直接与运河一侧互动。可持续性是布鲁内尔建筑设计的核心,特别是通过减少排放。包括含水层蓄热系统、战略性热质量放置和使用回收/再利用材料在内的各种解决方案有助于降低项目的碳足迹。

必威 betway必威零能耗建筑的设计策略与案例分享!(图4)

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  该建筑获得了 BREEAM 2014“优秀”评级、有线“白金”评级和 LEED“黄金”评级。

  在项目的早期阶段完成了运营和隐含碳评估,以确定在整个设计过程中减少碳排放的机会。

  含水层热能储存 (ATES) 系统利用两个 180m 深的钻孔,为建筑物提供低碳供暖和制冷,以保持稳定的地面温度。

  与典型的 Econ19 办公室装修的能源基准相比,估计的运营能耗可以实现 71% 的改进,比良好实践装修的 54% 的改进。

  在内部和外部暴露结构有助于减少隐含碳。避免吊顶节省 540 tCO 2 e,在混凝土中更换粉煤灰节省超过 1,000 tCO 2 e,使用自饰面混凝土节省 18 tCO 2

  对基础建筑进行了高级别的健康和福祉审查,以确保如果租户希望获得其装修区域的认证,则该建筑是健康的。

  来自淋浴的灰水被回收并用于冲洗厕所,从而将饮用水需求量减少了 30%。

  施工期间制定了可持续采购政策,其中包括以下要求:负责任采购的材料、具有高回收含量的材料、区域材料以及废物最小化和回收。

  通过采用制造和装配设计 (DfMA),设计团队和承包商 Laing ORourke 能够显着减少现场材料浪费;98%以上的建筑垃圾被回收利用。