Küresel enerji ile ilgili karbon emisyonlarının yaklaşık% 40'ı için inşa edilen çevre hesapları, hızlı bir şekilde olgunlaşan enerji kaynaklarının geliştirilmesine katkıda bulunabilmeleri için, tüm potansiyelleri yalnızca enerji verimliliğini, yerinde üretime ve ağ esnekliğine entegre eden kasıtlı bina tasarımıyla ortaya çıkabilir.Bu makale, binaları temiz bir gelecekte aktif katılımcıları nasıl geliştirebileceğimizi, pasif enerji tüketicilerinin ötesinde hareket ettirebilmeleri için temel bir yeniden düşünmemizi sağlar.
Global Enerji Geçişinde Bina Tasarımının Eleştirel Rolü
Binalar tüm yaşam döngüsü boyunca enerji tüketiyor - malzeme çıkarma ve inşaattan itibaren, uluslararası Enerji Ajansına göre, küresel son enerji kullanımı için bina hesaplarının operasyonel enerjisi. agresif tasarım müdahaleleri olmadan, bu talep, dünya çapında dağıtılan binalarda hızlanan ve canlı standartlar geliştirmeye devam edecek. Ancak, aynı anda yenilenebilir nesil sistemlere ev sahipliği yaparken enerji ihtiyaçlarını dramatik bir şekilde azaltabilecek, her çatıyı, cepheyi etkili bir şekilde dönüştürecek ve çok sayıda küçük bir enerji santraline kadar çok sayıdaki temel yalanlar.
%100 yenilenebilir enerji şebekesini desteklemek için binalar iki kritik hedefe ulaşmak zorundadır: Birincisi, kaçınılmaz tüketimin karbon ayak izini dengelemek için kendi enerji talebini büyük ölçüde azaltır veya mevcut yükü örtmek için yeterli yenilenebilir enerji depolamalıdır - ve ideal olarak ihracat fazla gücü. Bu çift yaklaşım, yenilenebilir teknolojilerle konserde iş yapar.
Pasif Tasarım: Enerji Verimliliğinin Vakfı
Tek bir güneş paneli veya rüzgar türbini yüklemeden önce, her bina pasif performans için optimize edilmelidir. Pasif tasarım stratejileri doğal ortamdan faydalanmalıdır -güneş, gölge ve termal kütle - minimum mekanik müdahale ile rahat iç mekan koşulları korumak için.Bu stratejiler sadece enerji tüketimini azaltmıyor, aynı zamanda hizmet ettikleri yükü azaltır.
Oryantasyon ve Bina En Geliştirme
En temel pasif karar, binanın aşırı ısınmayı önlemek için eğimli bir şekildedir. kuzey hemisphere, güney-yüz cepheleri kışın maksimum güneş ısısını yakalarken, uygun aşırı tavanlar veya gölgeleme cihazları ve batı yönlendirmeleri, yüksek ısı geçişi önlemek için yüksek yaz aylarındaki ısı geçişi ve ısı yükseltme seçiminin sabah ve öğleden sonra saat boyunca % 40-60 oranında azaltılması gerekir.
Termal Kitle ve Yalıtım
Beton, tuğla, taş veya faz değiştirme malzemeleri gün boyunca ısıyı absorbe edebilir ve geceleri yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş sıcaklık dalgalanmaları yapar.Örneğin, Passiv-cerilebilir binalar, yüksek çözünürlükte 15 kWh'den daha az ısınabilir ve soğutma yüklerini azaltır.
Doğal havalandırma ve Gün ışığı
Doğal havalandırma, rüzgar basıncı ve yığın etkisi, fanlar olmadan taze havayı dolaşarak kullanır.Sessiz pencereler, clerstories ve havalandırma chimneys, özellikle de otomatik dkklama kontrolleriyle birlikte aydınlatmak için tasarlanmıştır. C ⁇ sıvı dinamikleri (CFD) modelleme tasarım sürecinde erken hava akış kalıpları optimize etmenize olanak sağlar. Benzer şekilde, gün ışığı - elektrik aydınlatmak için doğal ışık kullanımı - otomatik olarak aydınlatma sistemleri kullanarak aydınlatmak için aydınlatma enerji tasarrufu sağlar.
Aktif Yenilenebilir Enerji Entegrasyonu
Pasif stratejiler enerji talebini en aza indirdiğinde, aktif yenilenebilir teknolojiler geri kalan yükü karşılamak için uygun bir şekilde ölçeklenebilir. Bu sistemlerin seçimi ve yerleştirmesi mimari tasarıma entegre edilmelidir, ancak estetik, yapısal bütünlüğü veya performansın azalmasına yardımcı olmak için eklenmemelidir.
Güneş Fotovoltaics ve Bina-Integrated PV (BIPV)
Fotovoltaic (PV) sistemleri, geleneksel bina malzemelerinin değiştirilmesiyle en ölçeklenebilir yenilenebilir teknolojidir. Çatı güneş serisi, hatta normal bir bina yıllık elektrik ihtiyacının% 30-60'unu yerine getiriyor. BIPV, malzeme maliyetlerini iki fonksiyona hizmet ederek azaltır ve geleneksel panellerin pratik olarak pratik hale gelebileceği dikey yüzeylerde güneş enerjisinin yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, renkli güneş panellerinin yüksek çözünürlükte, güneş enerjisinin yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olduğu gibi, güneş enerjisinin yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olduğu gibi yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunabilir.
Kentsel Ortamlarda Rüzgar Enerji
Küçük ölçekli rüzgar türbinleri, bina şekli ve çevre yapıları nedeniyle köprüler için uygun bir seçenek olarak kalır, özellikle de güneş enerjisi akıtları, yüksek binalarda doğrudan bina formları içine entegre edildiğinde, Bahreyn Dünya Ticaret Merkezi'nin üç tane kutuplu Türbinden kaçınmak için dikkatli bir şekilde site olmalıdır. Çatı türbinleri gürültü, güneş enerjisi gibi rüzgar türbinleri eklenebilir ve rüzgar hızları azaltırken, özellikle de güneş enerjisinin doğrudan binaları ve diğer üç eksenli türdeki üç eksenli türdeki üç yüzeysel dönüşümler için optimize edilir.
Geoterm Heat Pumps
Zemin ısı pompaları (GSHP) dünyanın nispeten sabit sıcaklığını (tipik olarak 10-16°C orta derinliklerde) yüksek verimli ısıtma ve soğutma sağlamak için kullanır. GSHP sistemi, 4 ila 6 arasında bir performans katını kullanarak, her bir elektrik pompası için dört ila altı ısıyı elde etmek için bir miktar ısıya sahiptir.
Grid Interconnection and Energy Storage
Bina ölçeğinde% 100 yenilenebilir enerji elde etmek için, yerinde üretim süresi sadece yenilenebilir enerji depolama ve akıllı ağ bağlantı ile eşlenmelidir. Battery depolama, tipik olarak lityum-ion ama giderek artan akış pilleri veya sodyum bazlı kimyagerler, binaları üretim, depolama, yükler ve yüksek çözünürlükte elektrik şebekeleri arasındaki güç akışını koordine etmek için izin verir.
100 Yenilenebilir Yapılı Çevre için Gelişmiş Tasarım Prensleri
En hırslı projeler, inşaatın bir yıl boyunca tükettiği tüm pasif ve aktif stratejileri uygulamaktadır.Achieving this requires apply all the pasif and aktif stratejileri described above in building, operational logic, and residence nişancı nişan.
Net-Zero Enerji ve Olumlu Enerji Binaları
Net-zero enerji binaları ABD Enerji Bakanlığı tarafından her yıl tüketdikleri binalar olarak tanımlanır ve genellikle sıfır operasyonel emisyonlar elde ederek daha fazla enerji ihraç ederek daha fazla enerji harcarlar.Bu seviyelere ulaşmak için, çoğu zaman olağanüstü düşük enerji kullanımı ile daha fazla enerji tasarrufu sağlar (EUI) Vancouver'da bir performans sergileyerek, çok aile içi bir binayı sıfır operasyonel emisyonlar ile bir araya getirmeli.Bu seviyelere ulaşmak için, binalarda enerji üretmek için genellikle çok fazla enerji üretmek gerekir.
Akıllı Bina Sistemleri ve Enerji Yönetimi
Gelişmiş kontrol sistemleri, binaları dinamik olarak denge ve talep etme imkanı sağlar. Akıllı metre, occupancy sensörleri, a Adaptasyon aydınlatma ve tahmin edilebilir HVAC algoritmaları, enerji tüketimini% 20-30'un ötesinde minimumlar ile birleştirir. Gerçek zamanlı olarak faydalı fiyatlar ve ağ sinyalleri ile birlikte, akıllı binalar esnek yükler değiştirebilir - EV şarj, su ısıtma ve uzay kablosu gibi - yenilenebilir enerji tüketimi bol miktarda ve ucuz olduğunda.Bu talep esnekliği, büyük batarya bankaları için ihtiyaç duyduğunda ve çözümlere yardımcı olur.
Biofilik Tasarım ve Yeşil Altyapı
Biofilik tasarım – bina sakinlerinin doğayla bağlantı kurma pratiği – ayrıca yenilenebilir enerji hedeflerini dolaylı olarak destekliyor. Yeşil çatılar ve canlı duvarlar yalıtımu geliştiriyor, kentsel ısı ada etkisini azaltır ve mikroklimate. Rainwater hasat sistemleri su pompalayarak doğrudan yenilenebilir enerji azaltıyor ve pencerelerin tozlaşmasını azaltır.
Politika, Kodlar ve Ekonomik Teşvikler
Tasarım inovasyonu yalnızca% 100 yenilenebilir binalara geçiş yapmak için yetersizdir. Destekleyici politikalar, güncel bina kodları ve finansal mekanizmaları, inşaat endüstrisi boyunca kabul edilmesi için gereklidir ve bu da değişmeye değer bir şekilde yavaştır.
Yapı Kodları ve Standartları
LEED, BREEAM gibi yeşil bina sertifikasyonları ve Uluslararası Yaşam Gelecek Enstitüsü'nün Yaşam Alanının Geleceği Projesi, enerji performansı ve yenilenebilir entegrasyon için titiz kriterler belirledi. Giderek, belediyeler yeni binalara hazırlık veya hatta net-zero enerji gerektiren gelişmiş enerji kodları benimsemekte ve bazı şehirler, Pasif Ev veya eşdeğer standartlarda yeni tasarıma sahip olmak için yeni binalara sahip.
Finansal Teşvikler ve Yatırıma Dönüş
Yenilenebilir enerji ve yüksek verimli sistemler, geleneksel inşaattan% 5-15 daha yüksek olabilir, ancak uzun vadeli tasarruflar, vergi teşvikleri ve artan mülk değerleri genellikle güçlü getiriler sağlar. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Yatırım Vergi Kredisi (ITC) ve Inasyon Yasası, güneş, batarya depolama ve jeotermal sistemler için önemli federal teşvikler sağlar. Birçok devlet ve hizmetler daha fazla finansal koşullara kıyasla daha düşük maliyetlidir.
Topluluk ve Şehir Ölçeği Entegrasyon
Bireysel binalar etkileyici sonuçlar elde edebilir, ancak% 100 yenilenebilir enerjiye doğru adım, ilçelere, mahallelere ve tüm şehirlere kadar ölçeklendirme gerektirir. toplum düzeyinde planlama, tek binaların eşleştiremeyeceği ölçek efficileri ve ekonomilerini koordine eder.
District Energy Systems
Bölge ısıtma ve soğutma sistemleri, merkezden birden fazla binaya kadar sıcak veya soğuk sular, yüksek ölçekli ısı pompalarının kullanımını, yıllık uzay ısıtma sistemlerinin% 90'ını veya endüstriyel proseslerle ısı kurtarmayı sağlar. Bu, deniz suyunu kullanan ve ısı depolama sistemini, özellikle de ortak bir enerji bölgesinden uzaklaştırmak için entegre edebilir.
Komün Güneş ve Mikrogrids
Topluluk güneş programları, birden çok bina sahibinin ortak bir güneş çiftliğine abone olmasına izin verir, onants, düşük gelirli hanelere ve yenilenebilir elektriklere erişmeye uygun olmayan çatılara sahip binalara erişmelerini sağlar. Mikrogridler - yerelleştirilmiş ızgaralar, ana faydadan bağımsız olarak çalışabilirler - Kaliforniya'da aşırı sıcaklık ve pil depolamaları sağlamak için giderek daha fazla çiftleşmiştir.
Overcoming Engelss and Future Outlook
Hızlı ilerlemeye rağmen, önemli engeller yenilenebilir hazır bina tasarımının yaygın olarak kabul edilmesi için kalır. Upfront maliyetleri, parçalanmış tedarik zincirleri, yetenekli işgücü eksikliği ve düzenleyici inertia genellikle engeller olarak gösterilir. Ancak, malzemelerdeki yenilikler, dijital araçlar ve iş modelleri bu zorlukların üstesinden gelir.
Baskılanabilir güneş hücreleri, dinamik buzullar ve ısı pompa su ısıtıcısı gibi teknolojik gelişmeler, garantili enerji tasarrufundan elde edilen verimlilik programları için daha düşük maliyetlidir. Çalışmak ve enerji simülasyonu yazılımı mimarların zemine vurmadan önce performanslarını optimize etmelerine olanak sağlar.Bu trendler yakınlaştıkça, yenilenebilir-peratif bina tasarımının ekonomik ve çevresel durumu geri ödemeye olanak sağlar.
Önümüzdeki on yıl net-zero enerjisinden net-zero karbon binalarına geçiş görecek, sadece operasyonel enerji için değil, aynı zamanda inşaat malzemelerinden karbon salımı gerekliliklerini de somutlaştıracak. Yenilenebilir enerji ve düşük karbon malzemelerinin kullanımını daha da yüksek bir şekilde azaltacak. Geleceğin inşa edilmesi sadece daha az enerji tüketecek, ancak aktif olarak yenilenebilir enerji kaynaklarına katılacak olan yenilenebilir enerji ve karbon kaynaklı malzemelerle yeniden üretime ihtiyaç duyulacak.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Bina tasarımı,% 100 yenilenebilir enerjiye geçişte periferik bir göz önünde bulundurmaktadır - merkez bir yığın. Bugün inşa edilen her yeni bina, verimlilik ve yenilenebilir kilitleri on yıllardır karbon emisyonlarını ve kilitleri güçlendirmek için gerekli olan esnekliği benimsememelidir.Aktif olarak, pasif tasarımı kucaklayan binalar, aktif nesil, akıllı kontroller ve topluluk ölçekli enerji sistemleri, karbonizasyonun güçlü ajanlar haline gelir. Politika yapıcılar, düşünme yaklaşımlarını güçlendirmelidir ve geliştiriciler ilk maliyetle öncelik vermelidir.
Daha fazla okuma için, [[Üyetim:0)Ü. Enerji Sıfır Enerji Tasarımı Programı [Dönemli:2) Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'nın BIPV araştırması[Döneticileri ve DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜ) ve Proje Geliştirme Raporu [DÜSTÜSÜSÜSTÜSÜSÜSÜSTÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN