پرش لینک ها

Zero Energy Building

Zero Energy Buildings Definition:

The term “ZEB” is intended to generally indicate a category of buildings with very high energy performance in the operational phase, characterized by a very low or almost zero annual energy requirement, entirely or very significantly covered by renewable energy, produced on-site or nearby (BPIE, 2011; ECOFYS, 2013).

The term “zero-energy buildings” (ZEBs) is intended generally to indicate a category of buildings with very high energy performance, characterized by a very low or almost zero annual energy requirement that is entirely or very significantly covered by renewable energy, including energy from renewable sources produced on site or nearby.

These buildings are thus characterized by an extremely low global energy consumption (EPgl,tot) and, through the use of energy from renewable sources taken from the grid or produced on site or in the neighborhood (EPgl,ren), almost zero consumption of nonrenewable energy (EPgl,nren):

Generally, there are six aspects that designers should consider in the process of designing a ZEB. These aspects include definition sets and metrics, comfort criteria and climatic conditions, designing the passive strategies, considering and evaluating the energy efficiency of different building systems, planning for exploiting available renewable energy sources, and finally, looking for innovative solutions and technologies applicable for the specific design case.

Although ZEBs are not necessarily energy independent, an energy-independent building must be a zero-energy building, or, more accurately, a negative energy building considering the redundancy for the mismatch of energy demands and supplies. To have a zero-energy house or building, some of the basic areas to consider are:

1.Sound structure of the building could be durable.

2.Fireproof is a very serious consideration.

3.Insulation is very critical.

4.Heat ventilation and air conditioning system design that could optimize the use of energy especially using radiant heat.

5.Window applications: tilt and turn windows or electrochromic windows (smart windows).

6.Optimize the electricity usage by using LED lighting.

7.Optimize the heat usage by using a heat pump instead of direct heat.

Guides of ZEB:

Advanced Energy Design Guides for Zero Energy Buildings created through an industry partnership with ASHRAE and other market leaders, provides user-friendly guidance for achieving a zero-energy performance in various building types. They include sets of energy performance targets for all climate zones. Strategies on how to achieve these energy targets are provided throughout and include setting measurable goals, hiring design teams committed to that goal, using energy simulation throughout the design and construction process, and being aware of how process decisions affect energy usage. The intended audience of this guide includes architects, design engineers, energy modelers, contractors, facility managers, building operations staff and facilities planning staff.

ZEB Design Process:

It should be noted that the ZEB design process is a performance-oriented design methodology. The conceptual design stage of a ZEB comprises five levels. These include (1) determining the building performance indicators, (2) thinking of available solutions for covering the required criteria, (3) designing the building zone layout, (4) preliminary conceptual design, and (5) detailed conceptual design. As a general rule, two main goals should always be considered by the designer: firstly, planning for maximum energy efficiency, and secondly, thinking of supplying the minimized energy requirement by renewable sources. If the design levels are summarized, three major steps are to be planned for: passive design strategies, energy efficiency technologies, and energy generation technologies, which are illustrated in below figure.

nZEB:

The European Performance of Building Directive (EPBD) presents another ZEB definition framework as “nearly zero energy building” (nZEB). According to this definition, an nZEB is a very highly efficient building in which a large portion of the required annual consumed energy is produced on-site or nearby, mostly based on renewable energy sources. This definition has a more realistic framework because, in most real-world situations, achieving exactly net-zero energy goals is not possible.

Because different intentions are pursued from implementing ZEB projects, such as economic, environmental, energy efficiency, etc., different definitions have been developed in the field’s existing literature. A major definition methodology is proposed by the US Department of Energy (DOE). DOE defines the NZEB in four categories, namely net zero site energy building, net zero source energy building, net zero emission building, and zero energy cost building. Each of these terms is briefly defined as follows:

  • Net zero site energy: This term refers to a building in which the energy consumed at the building site equals the energy generated at the site, regardless of the energy origin. In this definition framework, the effects of external fluctuations on the measurements and calculations are minimized; therefore, it is perceived to be the most repeatable and consistent framework. However, it does not consider the quality or source of energy, so there may not be much information regarding the environmental effects of the building’s operation. Furthermore, identifying energy conservation or cost-saving measures is somehow difficult assuming this framework is solely selected as the evaluation base. In the vision for 2020 from the American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers (ASHRAE), this definition framework is selected as the base definition for an NZEB.
  • Net zero source energy: This term refers to a status in which for each energy unit consumed, an energy unit is produced. These values are quantified at the energy source. Therefore, the source energy losses, as well as distribution losses, are also accounted for, and the acquired estimations are more accurate and realistic. However, the modeling and design are more prone to external fluctuations, making the design process more complicated, as multiple sources and distribution factors enter the model. Still, this model does not account for the energy quality and assumes that one energy unit equals another. This way, the cost and emission status of various energy sources are not considered and hence similar to the previous model, this model is also not capable of producing much information on the environmental effects and economic viability of the building construction and operation.
  • Net zero emissions: This NZEB modeling methodology focuses directly on the quantified carbon emission status of the building performance. In this definition framework, a net zero emissions building is a building in which for each carbon-emissive energy unit consumed, an emission-free energy unit is produced. This definition is in line with most official standards designed and implemented with the aim of reducing GHG emissions, including those designed by IEA. However, it lacks the economic evaluation capability and hence could not be used as a comprehensive framework to be presented to investors. Furthermore, it may allow emissive energy consumption, even when preventable, as long as equivalent emission-free energy is produced.
  • Net zero cost: Simply put, a net zero cost energy building is one in which the utility bills (energy bills) are free of charge. In this context, if a building is capable of achieving as much energy income by selling on-site generated energy to cover the paid energy expenses, it is assumed to be a net zero cost energy building. This definition is the most appropriate one to be presented to the nonscientific community, including owners and investors. In addition, it produces a large amount of information regarding the economic performance of the building but produces little information on environmental effects or building systems’ efficiencies. Furthermore, because the energy rates and tariff plans vastly differ throughout the globe, it is very difficult and complicated to compare the performance of buildings in different regions of the world.

Net zero energy building cases

435 Indio Way in Sunnyvale, California, was built in 1973 as a research and development laboratory and office for Hewlett Packard. Like many buildings in the Silicon Valley, it is a simple one-story, tilt-up that since 2006 had been left vacant. Building owners Huettig & Schromm, Inc. were particularly interested in renovating and reviving the building so that it would be zero net energy (ZNE). The owners brought in the SHARP Development Company to complete and realize the goal of ZNE, keeping cost in mind.

Environmental Nature Center and Preschool

ENC Nature Preschool is pursuing LEED NC Platinum certification and the Living Building Challenge’s Petal Certification, which will make it one of the first projects in the region to achieve this level of sustainability and healthy environments. With a focus on passive, efficient design, the ENC campus is serving as a living laboratory and educational tool for smart green design and conservation.

 

پیام بگذارید

ساختمان صفر انرژی

ساختمان صفر انرژی

اصطلاح ساختمان صفر انرژی به طور کلی برای نشان دادن دسته‌ای از ساختمان‌ها با عملکرد انرژی بسیار بالا در مرحله بهره برداری است که مشخصه آن نیاز به انرژی سالانه بسیار کم یا تقریباً صفر است که به طور کامل یا یا به طور بسیار قابل توجهی توسط انرژی‌های تجدیدپذیر، در محل تأمین می‌شود.

بنابراین، این ساختمان‌ها با مصرف انرژی بسیار پایین جهانی (EPgl,tot) شناخته می‌شوند و از طریق استفاده از انرژی تولید شده از منابع تجدیدپذیر که از شبکه گرفته شده یا در محل یا در همسایگی تولید می‌شوند (EPgl,ren)، مصرف انرژی‌های تجدیدناپذیر تقریباً به صفر میل می‌کند (EPgl,nren). :

به طور کلی، طراحان باید شش اصل را در فرآیند طراحی ساختمان‌های صفر انرژی در نظر بگیرند. این اصول شامل، تنظیم نمودن یک سری تعاریف و معیارها، معیارهای آسایش و شرایط اقلیمی، طراحی استراتژی‌های غیرفعال، طراحی و ارزیابی بازدهی انرژی سیستم‌های مختلف ساختمان، برنامه‌ریزی برای بهره‌برداری

از منابع انرژی تجدیدپذیر در دسترس و در نهایت جستجوی راه‌حل‌ها و فناوری‌های نوآورانه قابل اجرا، برای موضوع طراحی مورد نظر است.

ساخت ساختمان صفر انرژی

برای طراحی و ساخت یک ساختمان صفر انرژی، باید یک سری نکات را حتما در طراحی در نظر گرفت و استفاده نمود؛ این نکات عبارتند از

  1. ساختار ساختمان می تواند با دوام باشد.
  2. بحث حریق یک مورد بسیار جدی است.
  3. عایق بسیار مهم است.
  4. طراحی سیستم تهویه مطبوع مکانیکی به گونه‌ای باشد که مصرف انرژی در ساختمان بهینه شود.
  5. برنامه زمانی استفاده از پنجره تنظیم شود.
  6. بهینه سازی مصرف برق با استفاده از روشنایی LED.
  7. با استفاده از پمپ حرارتی مصرف انرژی گرمایشی را بهینه کنید.

راهنماها و استانداردهای حوزه طراحی ساختمان صفر انرژی ZEB:

در راهنمای ASHRAE، با هدف دستیابی به یک ساختمان صفر انرژی، مجموعه‌ای از راهکارهای پیشنهادی در همه اقلیم‌ها در انواع کاربری‌های ساختمانی ارائه شده است که شامل تعیین اهداف قابل اندازه‌گیری، استخدام تیم‌های طراحی متعهد به آن هدف، استفاده از شبیه‌سازی انرژی در طول فرآیند طراحی و ساخت و آگاهی از نحوه تأثیر تصمیم‌های فرآیند بر مصرف انرژی است. مخاطبان مورد نظر این راهنما، معماران، مهندسان طراح، مدل سازان انرژی، پیمانکاران و مهندسان تاسیسات هستند.

فرآیند طراحی ساختمان صفر انرژی:

لازم به ذکر است که فرآیند طراحی یک ساختمان صفر انرژی،  یک روش طراحی عملکرد محور است. این فرآیند شامل پنج سطح است، که عبارتند از:

  • تعیین شاخص‌های عملکرد ساختمان
  • یافتن راه حل‌های موجود برای دستیابی به معیارهای مورد نیاز
  • لکه گذاری
  • طراحی مقدماتی
  • طراحی در مرحله مقدماتی با جزئیات

به عنوان یک قاعده کلی، دو هدف اصلی باید همیشه مورد توجه طراح قرار گیرد: اول، برنامه ریزی برای حداکثر بهره‌وری انرژی و دوم، تامین حداقل انرژی مورد نیاز توسط منابع تجدید پذیر. اگر سطوح طراحی خلاصه شود، سه مرحله اصلی باید برای آنها برنامه ریزی شود: استراتژی‌های طراحی غیرفعال، منابع مصرف انرژی و منابع تولیدکننده انرژی که در شکل نشان داده شده است.

انواع ساختمان صفر انرژی

دستورالعمل عملکرد اروپایی ساختمان (EPBD) تعریف دیگری از ساختمان‌های صفر انرژی، به عنوان “ساختمان با انرژی تقریباً صفر” (nZEB) ارائه می‌دهد. طبق این تعریف، nZEB یک ساختمان بسیار کارآمد است که در آن بخش بزرگی از انرژی مصرفی سالانه مورد نیاز، در محل یا نزدیک آن تولید می‌شود که عمدتاً بر اساس منابع انرژی تجدیدپذیر است. این تعریف، دست‌یافتنی‌تر به نظر می‌رسد، زیرا در اکثر موقعیت‌های دنیای واقعی، دستیابی به اهداف انرژی خالص صفر امکان پذیر نیست.

از آنجایی که در اجرای پروژه‌های ساختمان‌های صفر انرژی اهداف مختلفی مانند اقتصادی، زیست محیطی، بهره‌وری انرژی و غیره دنبال می‌شود، تعاریف مختلفی در ادبیات موجود این حوزه ارائه شده است. یک تعریف اصلی توسط وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) پیشنهاد شده است. این سازمان، NZEB، را در چهار دسته تعریف می‌کند، هر یک از این اصطلاحات به طور خلاصه به شرح زیر تعریف می شوند:

  • Net zero site energy: این اصطلاح به ساختمانی اطلاق می‌شود که در آن انرژی مصرف شده در سایت ساختمان بدون توجه به منشاء انرژی برابر با انرژی تولید شده در سایت است. در این تعریف، منبع انرژی در نظر گرفته نمی‌شود، بنابراین ممکن است اطلاعات زیادی در مورد اثرات زیست محیطی عملکرد ساختمان وجود نداشته باشد. علاوه بر این، شناسایی اقدامات صرفه جویی در انرژی یا صرفه جویی در هزینه به نوعی دشوار است؛ با فرض اینکه این چارچوب صرفاً به عنوان پایه ارزیابی انتخاب شده باشد. در چشم انداز سال 2020 از سوی انجمن مهندسین گرمایش، تبرید و تهویه مطبوع آمریکا (ASHRAE)، این چارچوب به عنوان تعریف پایه برای NZEB انتخاب شده است.
  • Net zero source energy: این اصطلاح به وضعیتی اشاره دارد که در آن به ازای هر واحد انرژی مصرفی، یک واحد انرژی تولید می‌شود. این مقادیر در منبع انرژی اندازه‌گیری می‌شوند. بنابراین تلفات انرژی منبع و همچنین تلفات توزیع نیز محاسبه می‌شود و برآوردهای به دست آمده دقیق‌تر و واقعی‌تر هستند. در این تعریف، فرآیند طراحی پیچیده‌تر می‌شود، زیرا منابع متعدد و عوامل توزیع وارد مدل می‌شوند و مشابه مدل قبلی، این مدل نیز قادر به تولید اطلاعات زیادی در مورد اثرات زیست محیطی و صرفه اقتصادی ساخت و بهره برداری ساختمان نیست.
  • Net zero emissions: این روش مدل سازی NZEB به طور مستقیم بر وضعیت انتشار کربن در عملکرد ساختمان متمرکز است. این تعریف مطابق با اکثر استانداردهای رسمی است که با هدف کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای طراحی و اجرا شده است. با این حال، فاقد قابلیت ارزیابی اقتصادی است و از این رو نمی تواند به عنوان یک چارچوب جامع برای ارائه به سرمایه گذاران استفاده شود.
  • Net zero cost: به زبان ساده، ساختمان انرژی صفر خالص ساختمانی است که در آن قبوض آب و برق (قبض انرژی) رایگان است. در این زمینه، اگر یک ساختمان بتواند با فروش انرژی تولید شده در محل برای پوشش هزینه‌های انرژی پرداخت شده، به همان اندازه درآمد انرژی به دست آورد، فرض می شود که ساختمان انرژی صفر خالص است. این تعریف مناسب‌ترین تعریف برای ارائه به جامعه غیرعلمی از جمله مالکان و سرمایه‌گذاران است. علاوه بر این، مقدار زیادی اطلاعات در مورد عملکرد اقتصادی ساختمان تولید می‌کند، اما اطلاعات کمی در مورد اثرات زیست محیطی یا کارایی سیستم‌های ساختمان ارائه می‌دهد. علاوه بر این، از آنجایی که نرخ‌های انرژی و طرح‌های تعرفه‌ای در سراسر جهان بسیار متفاوت است، مقایسه عملکرد ساختمان‌ها
  • در مناطق مختلف جهان بسیار دشوار و پیچیده است.
تعریف معیار ارزیابی مرز ارزیابی زمان ارزیابی
Net zero site energy تعادل انرژی سایت ساختمان سالانه
Net zero source energy تعادل انرژی منابع تولید انرژی سالانه
Net zero emission energy تعادل مقدار کربن انتشار یافته منابع تولید انرژی سالانه
Net zero energy cost تعادل هزینه سایت ساختمان سالانه
Nearly zero energy تعادل انرژی/کربن سایت ساختمان سالانه
Net zero energy commercial تعادل انرژی/کربن/ هزینه سایت ساختمان سالانه
Life cycle zero energy تعادل انرژی سایت ساختمان چرخه عمر ساختمان

 

 

 

 

 

 

 

 

نمونه های ساختمان صفر انرژی

435 Indio Way

این ساختمان در سانی ویل، کالیفرنیا، در سال 1973 به عنوان یک آزمایشگاه تحقیق و توسعه و دفتر برای پکارد ساخته شد. مانند بسیاری از ساختمان‌های دره سیلیکون، این ساختمان یک طبقه ساده و شیب‌دار است که از سال 2006 خالی مانده بود. مالکان ساختمان به طور خاص با هدف صفر کردن مصرف انرژی علاقه مند به نوسازی و احیای ساختمان بودند. مالکان شرکت توسعه SHARP را برای تکمیل و تحقق هدف ساختمان صفر انرژی با در نظر گرفتن هزینه‌ها وارد کردند.

.

Environmental Nature Center and Preschool

این ساختمان به دنبال دریافت گواهی‌نامه پلاتینیوم  لیید و  Living Building Challenge’s Petal، به عنوان یکی از اولین پروژه‌ها با هدف پایداری و طراحی شده بر اساس محیط سالم در منظقه معرفی شده است. از این آزمایشگاه به دلیل طراحی بر اساس استراتژی‌های غیرفعال کارآمد، می‌توان به عنوان یک ابزار هوشمند سبز نام برد.

پیام بگذارید

Home
Account
Cart
Search