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原创零碳达人立青绿建节能方向标2022-01-19 07:20
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绿建节能方向标
介绍零碳建筑的实施路径，钙钛矿光伏BIPV技术的设计、实施和落地经验，被动式超低能耗建筑与零碳建筑的案例分享
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下面是正文：
随着全球气候变化影响的加剧，AEC 行业正在转向绿色建筑，以有效应对气候危机。2020 年，美国建筑师协会 (AIA) 的成员以压倒性多数通过了一项决议，将环境管理作为该组织的首要任务。从那时起，在制定气候行动计划、发展卓越设计框架和增加对 2030 年承诺的参与方面取得了稳步进展。建筑业占全球能源消耗的 36%，能源相关碳排放的 38%，资源消耗的 50%。到 2060 年，这些百分比预计将在总碳足迹中翻一番，从而加剧气候变化对环境的负面影响。政府间气候变化专门委员会(IPCC) 2021 年报告警告说，极端热浪、干旱和洪水问题日益严重，一个关键的温度限制将在短短十年内被打破。世界必须迅速采取行动以避免这些灾难性事件，建筑环境脱碳是朝着正确方向迈出的重要一步。
许多政府组织和具有气候意识的实体正在推动所有新建筑、开发和改造，以在 2040 年前实现碳中和。建筑师、工程师和参与建筑设计过程的所有各方必须开始在其工作流程中实施可持续战略，以实现这些目标并在应对气候变化方面产生重大影响。在本文中，我们概述了净零能源和净零碳之间的区别，并提供了帮助建筑师和工程师实现性能目标的关键设计策略。
什么是净零能耗 (NZE)？
净零能耗是指建筑物在其整个生命周期内抵消建造和运营所需能源的能力。建筑物可以设计为净零，并通过三种方式抵消其能源使用：
通过太阳能电池板或风力涡轮机等设备现场发电。
通过异地清洁能源生产对其能源使用进行核算。
通过设计优化减少所需的能源量。
这些通常是互补的策略，第一个选项直接与建筑设计的初始成本相关。实现 NZE 在技术上并不依赖于建筑物的效率，但实现 NZE 的最有效和最具成本效益的策略是减少能源负荷，然后利用可再生能源来抵消剩余的能源使用需求。以指数方式优化设计合理的建筑物的能源需求有助于减少电力需求以及产生或抵消的电力量。
什么是净零碳
实现 NZC 需要减少和抵消导致高碳排放的非可持续建筑材料和建筑实践，例如指定具有低 kgCO2e 值的建筑材料。与实现 NZE 类似，碳的减少对净零碳的建筑设计具有指数效应。
净零碳 = 排放的总碳指标 - 避免的总碳指标
设计策略
减排是所有净零战略的总体设计方法，因为它直接影响以后抵消所需的能源/碳。减少建筑物的能源需求可为建筑物运营提供适当大小的系统，并可以节省大量成本。通过材料决策减少隐含碳通常会通过减少影响乘员生产力的化学品产生的有害废气来增强乘员体验。
重要的是要注意，经验法则概念不足以制造净零建筑，因为每个建筑及其条件都是独一无二的，优化是实现中性平衡的关键。但是，有一些常见的设计策略可以帮助团队了解其决策的影响。在您的设计过程中应用以下任意数量的策略将指导您的工作朝着能源和体现碳减排的方向发展，并使您的项目朝着净零的方向发展。
1. 被动设计策略
采用被动策略进行设计是关于了解场地的环境限制并设计不需要主动机械系统的响应。示例包括使用环境能源来冷却、加热、遮阳或通风建筑空间。在不需要增加电力负载的情况下使用现有的自然条件有助于减少抵消净零建筑所需的能量。环境质量在设计中起着至关重要的作用，以了解减少通过建筑围护结构（外墙）的热传递特别需要什么，从而减少对机械系统的依赖来维持居住者的舒适度。设计被动策略的挑战在于，必须将它们纳入流程的早期阶段才能有效。
2. 遮阳设计
遮阳是一种太阳能控制形式，可用于优化进入建筑物的太阳热量增益和可见光量。太阳能遮阳是一种强大的被动策略，如果充分利用，会对建筑物的整体性能和空间质量产生巨大影响。考虑这一点的一个好方法是考虑必须调整添加到建筑物内部的热量以保持在设定的温度水平，通常是通过 HVAC 系统。机械系统的工作量越少，您需要使用的能量就越少，您的设计就越有可能达到净零。遮阳包括大范围的设计策略，如 WWR（窗墙比）、玻璃放置、开窗性能、遮阳元素等。
使用这种策略，设计师可以通过防止一年中阳光充足的季节过热和眩光来减少能源使用并对居住者的热和视觉舒适度产生强烈影响。然而，着色策略的有效性取决于多种因素，包括着色设备类型、深度、环境和构建程序。
3. 主动设计策略
建筑物的能源使用是指一旦被占用，项目运营和维持所需的能源。该指标表示为每年每平方英尺的能量 (kBtu/ft2/yr)，或者更普遍地称为 EUI 或能源使用强度。通过计算建筑物每年消耗的能源，设计师可以更好地预测项目成本，因为它与建筑物的能源消耗直接相关。
EUI 故障包括供暖、制冷、照明、设备、风扇、泵和热水，代表功能性建筑的机械系统。
目标是提高有源系统的效率，以减少整体能源需求。显示能源使用的减少是有帮助的，但要达到净零能源，最佳的整体解决方案至关重要，因为每个项目都涉及许多变量和实体，并非都将净零作为重中之重。优化能源减少和初始成本有助于整个团队快速就最佳前进路线做出明智的决定，并在桌面上提供最佳性能选项。优化是实现净零建筑设计的核心动力。
4. 可再生能源应用
现场可再生能源是实现净零排放的另一个重要工具。场外可再生能源也是必不可少的，但需要来自源能源（发电厂）的实时运行数据，因此超出了建筑设计的范围。提供能源生产是净零能源设计的最终工具，可以通过风能或光伏“太阳能”面板等发电技术实现。策略很简单：使用风或太阳等自然能源来发电。
为了使建筑物达到净零排放，该策略必须产生足够的电力来满足其每年使用的电量。例如，太阳能电池板是安装在框架中的硅电池组件，其接线有助于吸收阳光并将其转化为可用的电能。通过计算面板的总平方英尺和使用的面板类型，设计师可以计算出建筑项目的年发电量。发电是建筑设计达到净零能耗和净零碳状态的最后一部分。
为了取得积极的成果，设计师和施工中的所有参与者都必须能够访问信息和数据，以便他们可以针对每种情况选择最佳解决方案和策略。从这个意义上说，分析和模拟计算的数据是宝贵的资源。Cove.tool 的drawing.tool是一个免费的建模平台，可在设计、分析和原型制作期间为设计师提供支持。感兴趣的朋友是可以试一试的。
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