近零能耗建筑(NZEB)是什么?根据国家可再生能源实验室(NREL)的说法,尽管没有官方定义,但近零能耗建筑指的是能源需求极低且使用可再生资源的建筑。近乎零能耗建筑有多种类型,如下所示:近零场地能耗建筑是指通过可再生能源获得所有所需电力,不依赖于化石燃料或现有电力基础设施的建筑。它也可以表述为基于现场可用资源,在经济上可行的建筑能源平衡。近零源能耗建筑在现场产生的能量与其使用的能量(包括传输损失)相等。这些建筑需要比近乎零场地能耗建筑生成更多的能量,以抵消建筑和公用事业在为建筑供电时所使用的总能量。近零能耗成本建筑在现场发电并回售给公用事业提供商,完全抵消所消耗的能源成本。这种安排在很大程度上取决于当地公用事业提供商是否愿意与消费者合作,以及是否有可用的基础设施将能源回售给电网。近零碳排放建筑通过利用现场的非碳生产可再生能源,来抵消场外和场内能源使用所产生的碳量。由于近零场地能耗建筑最容易量化,并且能直接影响我们对化石燃料的依赖程度降低,因此在上述选项中它最受欢迎。此外,人们认为这种设计将为我们当前面临的能源危机提供最可行、最长期的解决方案。其他常用来代替NZEB的术语可能是:零能耗建筑(ZE)、零净能耗(ZNE)、净零能耗建筑(也为NZEB)、零碳建筑。实现近零能耗建筑目标的关键这是可持续建筑领域的专家们非常明显地指出的一点。建设近乎零能耗建筑是我们的道德使命;它们是现实存在且至关重要的。被动策略似乎是实现这一目标的最有效方法。标准将引领这种结构的构建。那么,以这种方式创建的关键是什么?答案是“被动设计”。这表明“我们可以确保建筑自身发热,夏天不会过热,并且由于建筑本身的资源和建筑场地及位置的限制,我们用于气候控制的能量在系统关闭时不会立即损失。”我们正在讨论近乎零能耗建筑。通过构建热围护结构,可以实现这一点。在规划得当的热围护结构中,能量损失是最小的。它类似于建筑的整个外涂层,在冬天保持热量留在室内,在夏天则将热量挡在室外。这些结构不仅为居住者提供了更大的舒适度,同时还保护了环境。如果我们将建筑视为一台需要降低能耗的机器,那就大错特错了。由于建筑是供人类使用的,因此创造不会损害人们健康的适宜环境必须始终是主要优先事项。迈克尔·瓦苏夫(Michael Wassouf)列出了近乎零能耗建筑的六个基本要素:热绝缘、位置合理的窗户、受控通风、太阳能、热桥管理和气密密封。近零能耗建筑对可持续发展做出贡献的四大原因如果没有融入个人、家庭、工人、建筑租户以及整个社会的生活中,可持续性就根本无法实现。因此,为了在城市和国家层面实现可持续性,建设必须按照耐久性要求进行。近零能耗建筑如何运作然而,近零能耗建筑(Nearly Zero Energy Buildings, NZEBs)是如何实现其功能的呢?除了整体能源消耗限制外,国家标准还要求纳入额外的NZEB最低要求,例如与参考建筑限值相比的有用热性能指标、整体平均传热系数、每单位有用表面积的夏季等效太阳能区域、冬夏两季空调系统的效率以及家用热水的生产,还有分散元件透光率的限制。因此,为了实现近零能耗建筑,必须为建筑围护结构和安装系统的组件及系统采用创新解决方案。为了实现近乎零能耗,某些特性的采用是必不可少的。例如,所有近零能耗建筑都需要高水平的建筑围护结构保温,这也是现有结构所有能效改造的基础。安装热力系统同样至关重要;这些系统需要确保至少50%的供暖、制冷和热水所需能量来自可再生能源。
在新建筑中,建筑设计最大限度地提高了效率并促进了可持续性。美国供暖、制冷和空调工程师协会(American Society of Heating, Refrigeration, and Air Conditioning Engineers, ASHRAE)已经制定了建筑设计指南。该组织成立于1894年,拥有87个活跃的标准和指南项目委员会,涉及以下一些主题:
近乎零能耗建筑以不同的方式响应当地电网。电网与建筑和策略(如可再生能源)的交互方式取决于它是集成式的还是传统的。在传统能源建筑中,能源在电网和建筑之间单向流动,通过常规计量从电网流向建筑。适度响应的建筑具有交互式需求响应。与电网完全集成的建筑包括被动节能特性和现场可再生能源生产。换句话说,两种类型的零能耗建筑(Zero Energy Buildings, ZEBs)必须协同工作以优化电网性能: