הסביבה הבנויה מהווה כמעט 40% מפליטת הפחמן הקשורה לאנרגיה העולמית, מה שהופך אותה לאחד התורמים הגדולים ביותר לשינוי האקלים.כפי שאומות מתחייבות להשיג פליטות אפס נטו עד אמצע המאה, המעבר ל-100% אנרגיה מתחדשת דורש חשיבה יסודית של איך אנחנו מעצבים, בונים ופועלים מבנים אנרגיה פאסיביים, בעוד שטכנולוגיות אנרגיה מתחדשות מתחדשות מתקדמות התבגרו במהירות, הפוטנציאל המלא שלהן יכול רק להיות נעול באמצעות תכנון משלב אנרגיה חיובית, ומאפשרות, על פני הדור הזה, ולפתח אסטרטגיות אנרגיה אקטיבית, כדי לפתח טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות מתקדמות, וגמישות, וגמישות, והופכים לטכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות אנרגיה מתקדמות, כדי להפוך לטכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות אנרגיה מתקדמות, כדי להפוך את פני מערכות אנרגיה מתקדמות, כדי להפוך לטכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות טכנולוגיות אנרגיה מתקדמות, אשר הופכות, שאינן מתקדמות, אשר הופכות, אשר התפתחו

התפקיד הקריטי של בניית עיצוב בתחום האנרגיה העולמית

מבנים צורכים אנרגיה לאורך כל מחזור החיים שלהם - ממיצוי חומרי ובניית תפעול והריסה בסופו של דבר על פי סוכנות האנרגיה הבינלאומית, האנרגיה המבצעית של מבנים מהווה כ-30% מכלל שימוש באנרגיה סופית.ללא התערבות עיצוב אגרסיבית, דרישה זו תמשיך לעלות ככל שהאורבניזציה מאיצה וסטנדרטי חיים משפרים את המערכת האקולוגית ברחבי העולם.

כדי לתמוך ב-100% אנרגיה מתחדשת רשת, מבנים חייבים להשיג שני יעדים קריטיים: ראשית, להפחית באופן דרסטי את הביקוש לאנרגיה שלהם באמצעות עיצוב יעיל, ושנית, לייצר או לאחסן מספיק אנרגיה מתחדשת כדי לכסות את העומס שנותר - ובאופן אידיאלי לייצא כוח עודף.גישה כפולה זו יוצרת מחזור רוטט שבו יעילות מפחיתה את היקף מערכות מתחדשות הדרושות, בעוד דור מצמצם את טביעת הרגל פחמן של אדריכלים, מהנדסים, תוכניות עירוניות כדי להבטיח שלבים מוקדמים יותר, עיצוב, עם מערכות הפעלה, עם מקיפים, עם מערכות עיצוב, עם מערכות עבודה, עם מקיפים, עם למערכות עיצוב, עם , עם מערכות הפעלה, עם מקיפים, עם מערכות הפעלה, עם מערכות הפעלה, עם למערכות מעטפות, עם מערכות הפעלה, עם למערכות עיצוב, עם למערכות מעטפות, עם למערכות עיצוב, עם למערכות מורכבות, עם למערכות מורכבות.

עיצוב פאסיבי: קרן האנרגיה

לפני התקנת פאנל סולארי יחיד או טורבינות רוח, כל בניין צריך להיות מותאם לביצועים פסיביים. אסטרטגיות עיצוב עוברי למנף את הסביבה הטבעית - ללא, רוח, צל, ומיסה תרמית - כדי לשמור על תנאים פנימיים נוחים עם התערבות מכנית מינימלית. אסטרטגיות אלה לא רק להפחית צריכת אנרגיה אלא גם להוריד את עלות ההון של מערכות מתחדשות פעיל על ידי צמצום העומס שהם חייבים לשרת.

אוריינטציה ובניית Envelope

ההחלטה הפסיבית הבסיסית ביותר היא הכיוון של הבניין ביחס לדרך השמש. בחצי הכדור הצפוני, חזיתות דרומה לוכדות את הרווח החום הסולארי המקסימלי בחורף, בעוד שעקביות מתאימות או מכשירים מגרדים חוסמים שמש קיץ גבוה כדי למנוע חימום יתר.מזרח וכיוון מערב דורשים בחירה זוירה לשלוט בגלם חום ורווח חום בשעות הבוקר והצהריים.

Massal and Insulation

חומרי מסה חמים כגון בטון, לבנים, אבן או חומרים של שינוי בשלב סופגים ולאחסן חום במהלך היום ושחרר אותו לאט בלילה, לחות תנודות טמפרטורה.באקלים עם תנודות טמפרטורה משמעותית, שימוש אסטרטגי של מסה תרמית בתוך המעטפה המבודדת יכול להפחית את חימום שיא ועומסי קירור על ידי 15-25%.

תנודות טבעית וימי תאורה

אוורור טבעי משתמש בלחץ רוח ואפקט ערימה כדי להפיץ אוויר טרי ללא אוהדים, slashing HVAC אנרגיה שימוש.חלונות לוהטים, clerestories, ו-ventilation chimneys יכול להיות מתוכנן לתקשור מבשלים דרך חללים פנימיים, במיוחד יעיל במדפים ממוזגים וטרופיים.

אינטגרציה אנרגיה מתחדשת

ברגע שאסטרטגיות פסיביות מקטנות את הביקוש לאנרגיה, טכנולוגיות מתחדשות פעילות יכולות להיות גדולות כראוי כדי לעמוד בעומס שנותר.הבחירה והמיקום של המערכות הללו חייבים להשתלב בעיצוב אדריכלי, לא להוסיף כמו לאחריות, כדי להימנע משילוב אסתטיקה, יושרה מבנית או ביצועים.

סולידור Photovoltaics ו-Build-Integrated PV (BIPV)

מערכות Photovoltaic (PV) הן הטכנולוגיה המתחדשת ביותר עבור מבנים.מערך סולארי גג יכול לענות על 30-60% של הצרכים השנתיים של בניין טיפוסי תלוי במיקום ושטח גג זמין.עם זאת, בניית photovoltaics (BIPV) ממשיך על ידי החלפת רכיבי בניין סטנדרטיים יותר - החלת אריחים, חזיתות, חלונות, ואפילו קידוד PV - עם ייצור מוצרי שמש כפולים, מאפשר להגדיל את ה-PV-coto-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to

אנרגיית רוח בסביבה עירונית

טורבינות רוח בקנה מידה קטן נשאר נישה אך בר קיימא אפשרות עבור מבנים במקומות רוח כגון אזורי החוף, גגות גבוהים, או מישורים פתוחים. לבנות טורבינות ממונע חייב להיות ממוקם בזהירות כדי למנוע זעזוע שנגרם על ידי בנייה מבנים סביב מבנים סביב. גגות גגות יכול להשלים מסילות שמש, במיוחד בחודשי החורף כאשר דור השמש הוא נמוך יותר.

משאבות חום גאוותרמיות

משאבות חום של קוד קרקע (GSHP) לנצל את הטמפרטורה הקבועה יחסית של כדור הארץ (בדרך כלל 10-16 מעלות C במעמקים בינוניים) כדי לספק חימום יעיל מאוד קירור.מערכת GSHP משתמשת בלולאה של צינורות קבורים באדמה או submerg בגוף של מים כדי להחליף חום עם הקרקע.

חיבור וחיסכון באנרגיה

כדי להשיג 100% אנרגיה מתחדשת בקנה מידה הבנייה, על הדור באתר חייב להיות מחובר עם אחסון אנרגיה ורשת חכמה אחסון סוללה, בדרך כלל ליתיום-יון אבל סוללות זרימה יותר ויותר כימאים המבוססים על נתרן, מאפשר מבנים לאחסון עודף אנרגיה סולארית או אנרגיית רוח לשימוש במהלך שעות העומס או שיא של זמן אחסון אנרגיה, לא רק מגביר את צריכת החשמל של אנרגיה מתחדשת אלא גם מספק שירותים כגון תדירות תגובה ותגובה מערכת אחסון חכם, ומערכת אבטחה מתקדמת (MS) ובקרת חשמל מתקדמת, החל מאנרגיה יעילה, החל מאבטחת אנרגיה, ויציבות גבוהה יותר, ויציבות גבוהה.

עקרונות עיצוב מתקדמים לסביבה מבוססת 100%

הפרויקטים השאפתניים ביותר שואפים לאנרגיה אפסית נטו (NZE) או אפילו מצב אנרגיה חיובי, שבו בניין מייצר יותר אנרגיה מתחדשת מאשר הוא צורך במהלך שנה.השגת זה דורש יישום כל האסטרטגיות הפסיביות והאקטיביות המתוארות לעיל בחבילה משולבת הדוקה, בתוספת חידושים נוספים בצורת בנייה, לוגיקה תפעולית, ומעורבות של הדיירים.

Net-Zero Energy and Positive Energy Buildings

בנייני האנרגיה של NET-zero מוגדרים על ידי מחלקת האנרגיה של ארה"ב כבניינים המייצרים אנרגיה מתחדשת רבה ככל שהם צורכים מדי שנה, בדרך כלל נמדדים ברמת האתר.בניינים אנרגיה חיובית עוברים על ידי יצוא עודף אנרגיה לרשת.דוגמאות כוללות את Unisphere במרילנד, אשר מייצרת יותר אנרגיה מאשר זה משתמש בשילוב של קיימות גג וריאציות גיאוותרמיות, ואת בניין ברומלי בווריום בוונקובר, 000 שנים רבות של ייצור נמוך יותר מ - 20 קומות / לא פחות מ -2 שנים כדי להשיג מספר מרכזי אנרגיה, כדי להשיג אנרגיה, 000 ליטרים חשמליים, לעתים קרובות, 000 ליטרים של אנרגיה, 000 ליטרים של אנרגיה, 000 ליטרים של אנרגיה, 000 ליטרים פחות אינטנסיביות מים, 000 ליטרים (לא יעיל יותר מאשר פחות או יותר מאשר פחות או יותר מאשר צורך בטמפרטורה של אנרגיה עד 30 שנים) כדי להשיג כמות גבוהה יותר מאשר 2 שנים של אנרגיה כדי להשיג מספר מרכזי מים גמישים של אנרגיה עד 30 שנים עד 30 שנים עד אפסיביים של אנרגיה עד אפסיביות אנרגיה עד 30 שנים פחות אינטנסיביות אנרגיה, 000 ליטרים).

מערכות בנייה חכמות וניהול אנרגיה

מערכות בקרה מתקדמות מאפשרות לבניינים לאזן באופן דינמי את אספקת הביקוש והביקוש.מונים חכמים, חיישנים דיקור, תאורה הסתגלות, ואלגוריתמים HVAC חיזוי יכולים להפחית את צריכת האנרגיה ב-20-30% מעבר למינימום הקוד.כאשר בשילוב עם תמחור בזמן אמת וסימנים לרשת, מבנים חכמים יכולים לשנות עומסים גמישים - כגון טעינה, חימום מים ומיזוג חלל - בזמנים שבהם אנרגיה מתחדשת היא בשפע וביקוש זול זה יכול להפחית את הגמישות עבור רשתות חשמל מאוחסן, כמו סוללות חשמליות, כמו גם תכונות מהירות ולהפחית את עלויות חשמל מתקדמות, כמו טעינה, כמו טעינה, כמו טעינה, כמו טעינה, כמו טעינה, כמו טעינה, כמו טעינה, כמו טעינה, או סוללות אנרגיה מתחדשת, כמו טעינה, או סוללות אנרגיה מתחדשת, או סוללות חשמל סולארית, או סוללות חשמל, או סוללות, כמו טעינה, כמו טעינה, או סוללות חשמל, או סוללות חשמל סולאריות, כמו טעינה, כמו טעינה, או סוללות אנרגיה מתחדשת, או סוללות, כמו טעינה, חימום, או סוללות חשמל סולארית, או סוללות, כמו טעינה, או סוללות, או סוללות, כמו טעינה, כמו טעינה, כמו טעינה, כמו טעינה, חימום, חימום, או סוללות אנרגיה

עיצוב ביופילי ותשתיות ירוקות

עיצוב ביופילי - הנוהג של חיבור דיירי בניין עם הטבע - גם תומך מטרות אנרגיה מתחדשת באופן עקיף.גגות ירוקות וקירות חיים לשפר בידוד, להפחית את אפקט האי החום העירוני, ויכול לארח לוחות סולאריים נוספים על ידי קירור המיקרוקליד שמסביב.גשם קציר מערכות להפחית את צריכת המים שואבת אנרגיה, ונפיחות מצטברת של חלונות להפחית את העומסים, יתר על ידי גורמים ביולוגיים הראו כי הם מסוגלים לשפר את היעילות התפעולית שלהם, בעוד שעדיין לא יכול לשפר את עלויות התפעולית יותר, תוך כדי לשפר את יעילות גבוהה יותר, תוך כדי שיפור יעילות גבוהה יותר, תוך כדי שיפור יעילות גבוהה יותר, תוך כדי שיפור יעילות גבוהה יותר, תוך כדי שיפור יעילות גבוהה יותר, תוך כדי שיפור יעילות גבוהה יותר, תוך כדי שיפור יעילות גבוהה יותר, ולהגדיל את עלויות הבנייה.

מדיניות, קודים וכלכלה

חדשנות עיצובית לבדה אינה מספיקה כדי להניע את המעבר ל-100% מבנים מתחדשים.מדיניות תומכת, קודי בנייה מעודכנים ומנגנונים פיננסיים חיוניים כדי להאיץ את אימוץ על פני תעשיית הבנייה, אשר היא למעשה איטית ביותר לשינוי.

בניית קודים וסטנדרטים

הסמכה בנייה ירוקה מובילה כגון LEED, BREEAM, ואתגר הבנייה של המכון הבינלאומי לחיות את העתיד מציבה קריטריונים קפדניים לביצועי אנרגיה ואינטגרציה מתחדשת.רחבה, רשויות העירייה מאמצות קודים אנרגיה מתקדמים הדורשים מוכנות של אפס נטו או אפילו אנרגיה אפסית נטו לבנייה חדשה. לדוגמה, קוד האנרגיה של קליפורניה, 2022 (Tle 24) מנדט לוחות סולאריים על רוב הבתים החדשים ודורשים מסלולים חמים-אוויריים, כמו גם על ידי מתקנים חדשים של החברה, כמו גם על ידי מתקנים חדשים של החברה, כמו גם על ידי מתקנים מתקדמים, כמו גם על ידי מתקנים מתקדמים של החברה, כמו גם על ידי מתקן חדש של 202, כמו גם על ידי ניהול חשמל, כמו גם על ידי 202, כמו גם על ידי מתקן חדש של 202, 000 דולר, 000 דולר, 000.

צמיחה פיננסית וחזרה על השקעות

העלות העליונה של שילוב של אנרגיה מתחדשת ומערכות יעילות גבוהה יכול להיות 5-15% גבוה יותר מאשר בנייה קונבנציונלית, אבל חיסכון לטווח ארוך מחשבונות אנרגיה מופחתים, תמריצים מס, וערכי נכסים מוגברים לעתים קרובות מניבים תשואה חזקה. בארצות הברית, אשראי מס ההשקעה (ITC) וחוק ניכוי נכסים לספק תמריצים פדרליים משמעותיים עבור מערכות אחסון סולרי, סוללות, וגיאומטריה מערכות רבות.

קהילה ואינטגרציה עירונית

בניינים בודדים יכולים להשיג תוצאות מרשימות, אבל הקפיצה האמיתית ל-100% אנרגיה מתחדשת דורשת דרוג עד מחוזות, שכונות וערים שלמות.תכנון מתואם ברמת הקהילה פותח את היעילות והכלכלות של גודל שבניינים בודדים לא יכולים להתאים.

מערכות אנרגיה

מערכות חימום מחוזיות וקירור מופצות מים חמים או מצמררים מצמח מרכזי לבניינים מרובים, ומאפשרות לשימוש במשאבת חום בקנה מידה גדול, מערך חום סולארי, או שחזור חום ממרכזי נתונים ותהליכים תעשייתיים.מערכות אלה יכולות להשיג יעילות גבוהה יותר מאשר מערכות בנייה בודדות ויכולות לשלב אחסון תרמי לעומס מרוחק מתקופות של גג גבוהות.

השמש והמיקרוגרפיים

תוכניות קהילתיות לחדירה לבעלי בנייה מרובים להירשם לחווה סולארית משותפת, המאפשרת הדיירים, משקי בית בעלי הכנסה נמוכה, ובניינים עם גגות לא מתאימים לגישה לחשמל מתחדשים.מיקרוגרואידים - רשתות מבוזרות שיכולות לפעול באופן עצמאי מהתועלת העיקרית - יותר ויותר מצמדות עם מבנים סולאריים וסוללתיים כדי לספק עמידות במהלך מחוץ לבית החולים, מחוזות, והתפתחויות שכנות לשרת מיקרו-אוויריים קריטיים, אפילו כדי להשיג אחסון אנרגיה סולארית, כגון, אחסון אווירי תיבות של אנרגיה סולארית וסוללות.

מעבר לגדרות ולעתיד Outlook

למרות התקדמות מהירה, חסמים משמעותיים נשארים אימוץ נרחב של תכנון בנייה מתחדשת.עלויות Upfront, שרשרת אספקה מפורצת, חוסר עבודה מיומן, ו אינרציה רגולטורית מצוטטות לעתים קרובות כמכשולים.

ההתקדמות הטכנולוגית כגון תאים סולאריים מודפסים, דינמיות, ומממים משאבת חום הם מורידים עלויות ולהגדיל את גמישות העיצוב. בניית מידע מודלing (BIM) ותוכנות סימולציה אנרגיה מאפשרות לאדריכלים להתאים ביצועים לפני דחפול להכות את הקרקע.הצמיחה של חברות שירות אנרגיה (ESCOs) וחוזה ביצועים מאפשר לבניה לשלם עבור שיפורים מחיסכון באנרגיה מובטחת תוכניות פיתוח כוח עבודה המתמחה ביצועים גבוהים יותר בתי ספר לניהול מחדש וניהול מקצועי.

במבט קדימה, העשור הבא יראה שינוי מאנרגיה של אפס נטו לבניינים פחמן אפס הנקי, חשבונאות לא רק לאנרגיה מבצעית, אלא גם מגלם פחמן מחומרי בנייה.חומרים ביוגניים כגון עץ המונים, עץ חוצה-פחמן, ומניפולציה פחמן-פחמן יכולה לאחסן פחמן תוך מתן חומר מסיבי ומבנה מבני הדרושים לתכנון פסיבי.

מסקנה

עיצוב בנייה אינו שיקול היקפי במעבר ל-100% אנרגיה מתחדשת - זהו עמוד מרכזי.כל בניין חדש שנבנה כיום שאינו משלב יעילות ומנעולים מתחדשים בעשרות שנים של פליטות פחמן וננעל את הגמישות הדרושה כדי לתמוך ברשת מתחדשת.

(ב) לקריאה נוספת, ייעוץ משאבים מה-FLT:0.U.S המחלקה לעיצוב אנרגיה Zero Energy Design Program of Energy Design Program of Energy Design Renewable Productation Program of Energy Design Program of Energy Design Program of Energy Design Program of Energy Design Renewable Energy Institute of Power) ו-FLT:4 Passive House InstituteFLT:5 for Performance Standards.