碳中和目标背景一下，一起探索近零能源建筑的进阶过程

一、首先谈谈净零能源建筑的概念

净零能耗建筑是指产生的能量足以匹配或超过其消耗量的建筑。

理论上，任何建筑都可以通过足够容量的可再生发电系统来实现这一点，但这不是最有效的方法。建筑物的能源消耗应该首先最小化，减少达到净零运行所需的发电能力。

空间供暖和空调设备通常是建筑系统中能耗最高的。一个净零能源建筑必须被设计成具有最小的供暖和制冷需求。否则将需要大量发电来补偿这些负载。

一个净零能源建筑可以使用来自电网的电力，只要它提供足够的能量来补偿。例如，这将适用于白天和晚上使用电力，但白天仅使用光伏阵列发电的建筑。换句话说，大楼白天是净生产者，晚上是净消费者。

二、最小化建筑物的能源需求

有几个因素会影响建筑物的能源需求。供暖和制冷需求随着占地面积和居住人数的增加而增加。此外，某些类型的设备会增加通风和冷却需求。这些因素无法改变，因为它们取决于建筑的预期目的。

影响建筑物供暖和制冷需求的另一个重要因素是外围护结构。高性能建筑围护结构可减少热量在物业内外的双向流动。这降低了冬季空间供暖设备和夏季空调系统的工作量。有几种方法可以改善建筑围护结构:

1. 所有墙壁和屋顶都应充分保温隔热。与地面接触的底层或地下室也应适当保温断热。
2. 绿色屋顶提供了额外的屏障来防止热量的增加和损失。
3. 建议使用真空节能玻璃和低辐射涂层的节能窗户。与无涂层的单层玻璃相比，最好的窗户可以减少80%以上的热传递。
4. 具有高气密结构，因为空气泄漏会导致热量增加和热量损失。
5. 改善建筑围护结构的主要挑战是发现通常看不见的缺陷。通过目视检查，保温不良的点和空气泄漏并不明显，但我们专业的团队可以通过热成像和其他方法检测建筑围护结构问题。
6. 优化建筑围护结构后，下一步是安装能效效率高的电器和设备。这些可以满足建筑物及其居住者的需求，并尽可能降低能耗。

三、零能耗建筑节能的重要性

高性能建筑围护结构最大限度地减少了供暖和制冷需求，但仍然需要实现这些功能的设备。为了尽可能降低建筑物的能耗，暖通空调设备必须具有最佳容量和较高的铭牌效率。

加热和冷却设备的特点是有多种选择，最佳系统配置根据建筑需求而变化。然而，有一个共同点:更高的能效效率会降低能耗和运营成本。暖通空调工程师可以为您选择最佳设备，但熟悉不同的效率等级很重要:

1. 季节能效比(SEER)用于小型设备，如小型分体式空调和制冷模式下的空气源热泵。
2. 当热泵进入供暖模式时，其效率由供暖季节性能系数(HSPF)来决定。
3. 地源热泵或地热热泵使用性能系数。该效率指标也适用于其他类型的设备。
4. 锅炉和熔炉等基于燃烧的系统使用年度燃料利用效率(AFUE)。
5. 大型机组，如冷水机组和可变制冷剂流量系统，使用综合能效比率(IEER)，这说明了它们的可变负荷情况。

另外一个要注意的是能量回收通风系统，或ERV，可以实现与加热和冷却设备的协同作用。它在室外空气供应和排气之间交换热量和湿度，以最小化暖通空调设备的负荷。在冬季，ERV系统利用废气中的热量来预热室外空气供应，而在夏季则进行相反的过程。

供暖和制冷通常占家庭和商业建筑能耗的50%以上。因此，强烈建议针对这些装置采取能效措施。然而，LED照明也提供了一个极好的节能机会。发光二极管产品通常可节省30%至90%的能源，具体取决于所更换的灯具类型。它们的使用寿命也比传统照明产品长得多。

四、利用可再生能源发电实现净零运行

拥有高性能外围护和高能效设备的建筑，其占地面积尽可能少。然而，建筑仍然是能源的净消耗者；尽管它的效率很高，但不能认为它是净零。一旦建筑达到最低能耗，下一步就是用可再生能源发电来抵消能源足迹。

太阳能是家庭和企业常用的替代能源，因为该技术适用于各种建筑类型和运行条件。光伏阵列是模块化的，允许系统从几千瓦扩展到数百兆瓦。太阳能系统也有简单的维护需求，使用寿命超过二十年。

根据当地条件，其他可再生能源发电系统可能是可行的。考虑以下情况:

1. 有利的风力条件可以允许使用风力涡轮机。总的来说，一个大涡轮比几个小涡轮好——每千瓦成本降低，生产率更高。
2. 在有大量有机废物的建筑中，生物质能是一种可行的能源。
3. 如果一个地产恰好有一条小溪流过，水力发电是可行的。
4. 关注的优势能量效率首先是实现净零运营，减少现场可再生能源的产生。

例如，与每月仅使用500千瓦时的家庭相比，每月消耗1000千瓦时的家庭需要两倍的太阳能发电来匹配其消耗。

这就是近零能源建筑的设计进阶过程，你明白了吗？

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