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.