De ce zero probleme energetice în mediul de birouri urbane

Clădirile de birouri comerciale urbane reprezintă o parte semnificativă a consumului global de energie și a emisiilor de gaze cu efect de seră. Pe măsură ce orașele se extind și obiectivele climatice se întărește, proiectarea clădirilor energetice zero (ZEB) nu devine doar un imperativ de mediu, ci și unul financiar și normativ. O clădire de birouri energetice zero produce atâta energie cât consumă pe parcursul unui an, de obicei prin intermediul unor măsuri de producție de energie regenerabilă la fața locului și al unor măsuri de eficiență extremă. În medii urbane dense, unde terenurile sunt limitate și rețelele de utilitate sunt supuse unor presiuni, atingerea acestui echilibru necesită soluții creative de arhitectură și inginerie. Dincolo de reducerea emisiilor de carbon, ZEB-urile oferă costuri de funcționare mai mici, confortul sporit al ocupanților și reziliența împotriva creșterii prețurilor energiei.

Principii fundamentale de proiectare a energiei urbane zero

Proiectarea zero a energiei într-un context urban se bazează pe trei strategii interdependente: reducerea cererii de energie prin măsuri pasive, satisfacerea sarcinii rămase cu surse regenerabile de energie la fața locului și optimizarea performanței operaționale cu controale inteligente. Fiecare strategie trebuie adaptată la constrângerile unui mediu construit.

Proiectarea pasivă ca prim plan de apărare

Înainte de adăugarea unor sisteme regenerabile, clădirea trebuie să-şi reducă apetitul energetic. În birourile urbane, aceasta începe cu orientarea clădirilor, raporturile de geamuri şi masa termică. Faţadele orientate spre sud (în emisfera nordică) pot capta soarele de iarnă în timp ce dispozitivele de umbrire blochează căldura de vară. Geamurile triple de înaltă performanţă cu acoperiri de joasă performanţă reduc transferul de căldură. Strategiile de ventilaţie naturală, cum ar fi efectul de stiva sau ventilaţia prin vânt, pot reduce semnificativ sarcinile mecanice de răcire. De exemplu, ]Edge în Amsterdam utilizează un atrium inteligent care canalizează lumina zilei adânc în placa de podea, permiţând în acelaşi timp mişcarea pasivă a aerului.

Plic de construcţii super-izolate

În turnurile urbane, plicul trebuie să combată atât pierderea de căldură în timpul iernii, cât şi câştigul solar în timpul verii. Izolarea continuă, fracţionarea termică şi detaliile de închidere a aerului sunt critice. Acoperişurile verzi şi pereţii vii adaugă izolare în timp ce atenuează efectul insulei urbane de căldură. Plicul afectează şi lumina zilei: geamurile dinamice sau geamurile electrocrome pot să nu fie suficient de bine pregătite pentru a reduce grătarul şi încărcătura de răcire. Centrul de bullitt din Seattle realizează un plic R-40 folosind izolaţie groasă şi ferestre cu trei pante, chiar dacă se află pe un lot urban strâns.

Integrarea energiei regenerabile în situri urbane stringente

Zona de acoperiș limitată și umbrarea de turnuri adiacente fac aceste limite. Turbinele eoliene la fața locului sunt rareori viabile în orașe din cauza turbulențelor și zgomotului, dar turbinele cu axe verticale mici pot funcționa pe parapete cu suprafață înaltă. Pompele de căldură geotermală, folosind array-uri de găuri de bor sub structura clădirii sau de parcare, asigură încălzire și răcire foarte eficiente fără spațiu pe acoperiș. De exemplu, ]Powerhouse Kjørbo în Norvegia utilizează atât panourile fotovoltaice pe acoperiș, cât și sistemele geotermice pentru a deveni pozitive.

Stocare energie și interacțiune grilă

ZEB-urile urbane se conectează adesea la reţea pentru rezervă, dar stocarea bateriilor le permite să transfere producţia solară la sarcini maxime de seară. Invertoarele inteligente şi controalele de răspuns la cerere permit clădirii să vândă energie în exces sau să reducă tragerea în timpul stresului de reţea. În districtele dense, microgridurile pot lega mai multe clădiri energetice zero, producţia în comun şi resursele de stocare.

Tehnologii inteligente de construcție pentru performanță optimă

Operaţiunea de energie zero necesită un sistem de management al clădirilor (BMS) care învaţă şi se adaptează. Senzori de ocupaţie, monitorizarea CO2 şi algoritmi predictivi reglează iluminatul, HVAC şi umbrirea în timp real. De exemplu, marginea utilizează 28.000 de senzori pentru a urmări totul de la utilizarea biroului la consumul de energie, tăierea deşeurilor. Încărcăturile de plug activate de IoT pot alimenta automat echipamentele neutilizate. Astfel de sisteme furnizează, de asemenea, date pentru punerea în funcţiune continuă, asigurându-se că clădirea rămâne la ţintă.

Încărcarea vehiculelor electrice și generarea de energie în interiorul și în interiorul spațiului

Birourile urbane includ tot mai mult stații de încărcare EV, care devin o sarcină majoră. Proiectarea unui birou energetic zero trebuie să conteze pentru aceasta prin supradimensionarea PV sau integrarea încărcătoare bidirecționale care utilizează bateriile auto ca depozitare. San Francisco

Studii de caz în excelenta energetica Urban Zero

The Edge, Amsterdam

De multe ori numit biroul cel mai verde din lume, Edge atinge BREEM Nemaiîntâlnit și aproape-zero energie de stat. Fațada sa spre sud este acoperit cu 1000 de metri pătrați de panouri solare, iar fațada de nord utilizează panouri transparente pentru a aduce în lumina zilei. O instalație combinată de căldură și energie (CHP) (înlocuit ulterior cu o actualizare PV) și stocare termică acvifer satisface nevoile sale de căldură și răcire rămase. Clădirea produce mai multă energie decât consumă atunci când se contabilizează credite regenerabile.

Hotel Oasia Downtown, Singapore

Acest birou de înaltă-ridicare și turn hotelier în Singapore tropicală utilizează o fațadă

Unisphere, Maryland

Această clădire de birouri de 130.000 de metri pătraţi într-un grup urban suburban a obţinut certificarea energetică netă zero prin combinarea unui teren geotermal, PV pe acoperiş (acoperind 70% din consumul de energie) şi a unui plic foarte eficient. Designul său demonstrează că chiar şi în medii urbane cu utilizare mixtă, energia zero este posibilă fără a sacrifica estetica.

Depășirea provocărilor urbane tipice

Shading și accesul solar

În centrele dense, turnurile adiacente pot reduce potenţialul solar cu 20 ?40%. Designerii trebuie să utilizeze studii de acces solar timpuriu în procesul de proiectare. Soluţiile includ prioritizarea zonelor de pe acoperişul sudic, folosind BIPV la faţadele de est şi vest, sau intrarea în acordurile de cumpărare a energiei electrice (APP) pentru sursele regenerabile de energie din afara amplasamentului pentru a acoperi deficitul.

Zoning și Hurdles reglementare

Multe orașe au încă coduri învechite care limitează performanța anvelopei sau necesită parcare. Jurisdicții progresiste precum Vancouver și New York au adoptat coduri zero pentru construirea de energie pentru noi construcții. Colaborarea timpurie cu autoritățile de planificare și consiliile de construcție ecologică pot simplifica aprobările și pot identifica stimulentele.

Primul cost și primul ciclu de viață economie

Clădirile cu energie zero au, de obicei, un cost inițial mai mare de 5

Perspectiva viitoare: Drumul spre zero carbon

Următoarea frontieră este carbonul zero, care adaugă carbonul din materiale și construcții. Birourile energetice urbane zero vor utiliza tot mai mult materiale cu emisii reduse de carbon, cum ar fi lemnul masiv sau oțelul reciclat. Electrificarea tuturor sistemelor (încălzire, răcire, gătit) va fi necesară, împreună cu furnizarea de energie 100% din surse regenerabile din rețea. Tehnologii precum ferestrele solare transparente și turbinele eoliene verticale avansează. Până în 2030, multe orașe intenționează să acorde energie aproape zero pentru toate noile construcții comerciale, făcând lecțiile acestor adoptatori timpurii esențiale pentru întreaga industrie.

Impulsul către zero clădiri de birouri comerciale energetice în zonele urbane nu este doar o tendință de transformare necesară. Cu design integrat, tehnologie inovatoare și un angajament față de performanță, orașele pot conduce la crearea de spații de lucru atât productive, cât și regenerative.