近零能耗建筑（NZEB）是什么？
根据国家可再生能源实验室（NREL）的说法，尽管没有官方定义，但近零能耗建筑指的是能源需求极低且使用可再生资源的建筑。近乎零能耗建筑有多种类型，如下所示：近零场地能耗建筑是指通过可再生能源获得所有所需电力，不依赖于化石燃料或现有电力基础设施的建筑。它也可以表述为基于现场可用资源，在经济上可行的建筑能源平衡。近零源能耗建筑在现场产生的能量与其使用的能量（包括传输损失）相等。这些建筑需要比近乎零场地能耗建筑生成更多的能量，以抵消建筑和公用事业在为建筑供电时所使用的总能量。近零能耗成本建筑在现场发电并回售给公用事业提供商，完全抵消所消耗的能源成本。这种安排在很大程度上取决于当地公用事业提供商是否愿意与消费者合作，以及是否有可用的基础设施将能源回售给电网。近零碳排放建筑通过利用现场的非碳生产可再生能源，来抵消场外和场内能源使用所产生的碳量。由于近零场地能耗建筑最容易量化，并且能直接影响我们对化石燃料的依赖程度降低，因此在上述选项中它最受欢迎。此外，人们认为这种设计将为我们当前面临的能源危机提供最可行、最长期的解决方案。其他常用来代替NZEB的术语可能是：零能耗建筑（ZE）、零净能耗（ZNE）、净零能耗建筑（也为NZEB）、零碳建筑。实现近零能耗建筑目标的关键这是可持续建筑领域的专家们非常明显地指出的一点。建设近乎零能耗建筑是我们的道德使命；它们是现实存在且至关重要的。被动策略似乎是实现这一目标的最有效方法。标准将引领这种结构的构建。那么，以这种方式创建的关键是什么？答案是“被动设计”。这表明“我们可以确保建筑自身发热，夏天不会过热，并且由于建筑本身的资源和建筑场地及位置的限制，我们用于气候控制的能量在系统关闭时不会立即损失。”我们正在讨论近乎零能耗建筑。通过构建热围护结构，可以实现这一点。在规划得当的热围护结构中，能量损失是最小的。它类似于建筑的整个外涂层，在冬天保持热量留在室内，在夏天则将热量挡在室外。这些结构不仅为居住者提供了更大的舒适度，同时还保护了环境。如果我们将建筑视为一台需要降低能耗的机器，那就大错特错了。由于建筑是供人类使用的，因此创造不会损害人们健康的适宜环境必须始终是主要优先事项。迈克尔·瓦苏夫（Michael Wassouf）列出了近乎零能耗建筑的六个基本要素：热绝缘、位置合理的窗户、受控通风、太阳能、热桥管理和气密密封。近零能耗建筑对可持续发展做出贡献的四大原因如果没有融入个人、家庭、工人、建筑租户以及整个社会的生活中，可持续性就根本无法实现。因此，为了在城市和国家层面实现可持续性，建设必须按照耐久性要求进行。近零能耗建筑如何运作然而，近零能耗建筑（Nearly Zero Energy Buildings, NZEBs）是如何实现其功能的呢？除了整体能源消耗限制外，国家标准还要求纳入额外的NZEB最低要求，例如与参考建筑限值相比的有用热性能指标、整体平均传热系数、每单位有用表面积的夏季等效太阳能区域、冬夏两季空调系统的效率以及家用热水的生产，还有分散元件透光率的限制。因此，为了实现近零能耗建筑，必须为建筑围护结构和安装系统的组件及系统采用创新解决方案。为了实现近乎零能耗，某些特性的采用是必不可少的。例如，所有近零能耗建筑都需要高水平的建筑围护结构保温，这也是现有结构所有能效改造的基础。安装热力系统同样至关重要；这些系统需要确保至少50%的供暖、制冷和热水所需能量来自可再生能源。
建筑如何实现近零能耗？设计一座符合近零能耗建筑目标的节能建筑，需要考虑多个方面。位置建造近乎零能耗建筑需要仔细考虑多个要求。建筑的位置、温度、暴露情况以及建筑工地都会产生影响。其中，还需考虑：
气候日照风向模式温度降雨模式朝向建筑的朝向是实现净零能耗的关键。当建筑朝南时，某些可再生能源发电设备（如太阳能电池板）的运行效果最佳。然而，节能元素也同样重要。除了利用太阳能外，还可以通过调整建筑结构位置来最大限度地利用阴凉处来节省能源。这意味着在炎热的气候中，你无需过多运行空调来保持建筑凉爽。照明是另一个关键组成部分。照明系统的能源消耗可能占建筑总能源消耗的25%左右。你可以通过调整建筑朝向以利用自然照明来减轻这一负担。在选择建筑朝向时，需要考虑窗户的布置和天窗的利用这两种策略。此外，你还可以根据盛行风向来选择建筑位置。利用自然资源为建筑的能源系统供电，可以降低能源消耗，从而节约资源。设计接下来是建筑设计。为确保建筑使用的能量最少，请选择最佳的保温材料。双层或更好的三层密封窗户在节能方面可以发挥重要作用。被动技术的目标不是产生能量，而是最大限度地提高能效并减少能源消耗。由于它们不消耗能量，因此有助于实现近乎零能耗建筑：
高效电器需要的能量更少，可以减轻整体能源负担。低能耗暖通空调（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）系统同样如此。空气密封可以防止冷却或加热的空气通过裂缝（通常在窗户和门等开口周围）逸出，从而减少为维持气候控制而需要的空调或供暖需求。保温层在建筑内部和外部之间提供了额外的屏障，起到同样的作用。这层屏障可以锁住热量（在冬季）和冷却过的空调空气（在夏季），否则这些热量和空气可能会通过墙壁、天花板等逸出。保温层的有效性以R值（热阻值）评定，R值根据保温层的厚度、密度和类型而变化：R值越高，保温性能越好。保温材料类型包括：玻璃纤维羊毛泡沫板或块纤维素聚苯乙烯聚异氰脲酸酯聚氨酯在热带气候中，通风尤为重要。必须引入新鲜空气以替换污浊空气，这可以减少导致霉菌生长和难闻气味的湿气积聚，同时也有助于调节室内温度。通过利用自然方法，可以大大降低维持充足通风（如使用电扇）所需的能量。在新建筑中，建筑设计最大限度地提高了效率并促进了可持续性。美国供暖、制冷和空调工程师协会（American Society of Heating, Refrigeration, and Air Conditioning Engineers, ASHRAE）已经制定了建筑设计指南。该组织成立于1894年，拥有87个活跃的标准和指南项目委员会，涉及以下一些主题：
热舒适性建筑节能制冷剂排放减少室内空气质量可再生能源创建高性能建筑的最后阶段是确定哪种可再生能源最适合特定建筑。在工业结构中，风力涡轮机可以在现场而不是场外使用。对于新建住宅或甚至可以改造的住宅，太阳能电池板可能是最佳选择。主动策略通过采用可再生能源策略（如以下策略）来减少建筑过程中的能源消耗：
光伏发电：光伏发电是直接利用半导体材料（如硅）将光转换为电能的过程。每个太阳能电池板都包含许多个光伏电池，它们共同工作产生电力。风力发电：风力是一种由三个因素产生的太阳能。它受到太阳不均匀加热大气、地球表面不规则以及地球自转的影响。由此产生的风使螺旋桨叶片围绕转子旋转，从而带动发电机发电。在圣贝纳迪诺（圣戈尔戈尼奥山口）附近的山区通道和北加利福尼亚（阿尔塔蒙特山口）的风电场中有数百个巨大的螺旋桨。水力发电：水电站捕获下落水流的能量并将其转换为电能。水流下山并被水坝后面的水库捕获。这个水库就像一个电池，在需求高峰时段放水发电。生物质能：生物质能储存了太阳通过光合作用产生的化学能量。它可以直接燃烧以产生热量，也可以转化为可再生液体和气体燃料。生物质能可以像火中的木头一样简单，它就像一个太阳能电池，释放生物能。地热能：地热能涉及以水蒸气的形式产生的水压。钻入地下一两英里的地热井将热水抽到地表。在那里，水压下降，水变成蒸汽。蒸汽带动连接到发电机的涡轮机旋转，从而产生电力。太阳能发电：照射到面板上的阳光被面板中的光伏电池吸收。这会在电池中的电场中产生电荷，从而产生电力。太阳能热利用：太阳能热发电系统使用镜子来收集阳光并将其集中。这会提高温度，直到温度足够高以产生电力。例如，在莫哈韦沙漠中使用的弯曲抛物面槽。近乎零能耗建筑以不同的方式响应当地电网。电网与建筑和策略（如可再生能源）的交互方式取决于它是集成式的还是传统的。在传统能源建筑中，能源在电网和建筑之间单向流动，通过常规计量从电网流向建筑。适度响应的建筑具有交互式需求响应。与电网完全集成的建筑包括被动节能特性和现场可再生能源生产。换句话说，两种类型的零能耗建筑（Zero Energy Buildings, ZEBs）必须协同工作以优化电网性能：
以可再生能源为导向的（主动策略）以效率为导向的（被动策略）利用被动和主动策略将对公用事业电网和零能耗建筑之间的关系最为有益。
近零能耗建筑的6个示例当你有像在一定时间框架内使每座新建建筑都成为近零能耗建筑这样的目标时，拥有近零能耗建筑的成功实施或试点项目示例至关重要。观察已经完成的和可行的项目是一种激励和灵感的来源。近零能耗建筑既是已证实的现实，也是人们的向往。让我们来看看一些全球实施的有效实例：
梅塞克瓦蒂尔（Messequartier）这个建筑群位于奥地利第二大城市格拉茨，是按照被动房标准建造的，主要目标是存在许多开放空间和位于战略位置的公共区域。该住宅采用区域供暖，并使用保温砖和窗户上的三层玻璃以实现最佳空气流通。技术大学——索菲亚大学研究中心保加利亚首都索菲亚的这所大学升级了其基础设施，与当前标准相比，其能效提高了近45%。采用了双层玻璃窗和保温砖及混凝土。塞姆斯哈夫（Sems Have）在丹麦罗斯基勒市（哥本哈根以西）对一座建筑进行了翻新和改造，使其成为近乎零能耗建筑。为了增加保温层，屋顶增加了400毫米的保温材料，墙壁增加了480毫米的保温材料，窗户则配备了三层低能耗玻璃。该建筑采用机械通风，并连接到区域供暖网络。耶尔韦佩零能耗住宅（Järvenpää Zero Energy House）这座住宅位于耶尔韦佩（Järvenpää），其目标是成为芬兰第一个零能耗住宅，混凝土墙壁采用300毫米保温层。它配备有机械通风系统、低能耗照明和水基供暖系统。梅松多伊西（Maison DOISY）这座位于法国尼奥尔市的单户住宅的屋顶采用矿物棉和砖墙保温，旨在打造近乎零能耗建筑。地板采暖系统通过燃气冷凝锅炉提供热量。伦敦大学斯特拉特福德新图书馆位于英国伦敦的伦敦大学希望为学生提供最先进的图书馆设施。它有两种墙：保温砖墙和保温玻璃幕墙。屋顶由保温性能良好的混凝土板制成，使用低温热水进行供暖。近零能耗建筑——今天努力，明天更美好由于减少碳排放和节约能源是首要关注的问题，因此推广近零能耗建筑，甚至将其作为建筑规范的法定要求，符合所有人的利益。然而，这仍然是一个极其困难且有争议的解决方案，具有独特的困难。延伸法规和自愿计划是两种策略，可以帮助行业向近零能耗建筑迈进，并提高对一些建议的调整的接受度，直到行业确定最佳行动方案。隔热材料仍将是成本最低的替代品之一，而建筑围护结构仍将是提高能效的关键组成部分。建筑围护结构在建筑节能中发挥着重要作用，因为它能有效阻断热量传递并提高整体性能。几乎零能耗的建筑可能是迈向更宜居、更可持续城市的一步。尽管法规将发挥更大的作用，但我们现在对建筑做出的决定将在未来几十年继续影响我们的世界和我们的财政。想想看：到 2050 年，世界上一半的现有建筑仍将运行。当然，更大的担忧是，我们已经没有时间避免继续照常营业所带来的后果。毫无疑问，我们需要问自己，我们现在能做些什么来改变明天？实现能源和碳减排目标的一种方法是建造近零能耗建筑。选择由可持续岩棉制成的隔热材料是另一种方法。结语由于建筑行业会产生大量温室气体，因此必须立即采取行动，防止全球变暖灾难的发生。在接下来的几十年里，净零能耗建筑对于减少全球变暖至关重要。建筑行业贡献了全球近 40% 的排放量。近零能耗建筑的目标是打造一个与电网相连的节能建筑，该建筑可以利用可再生能源产生能源来抵消其能源消耗。因此，这类建筑的净能耗为零，这意味着该建筑的年化总能源需求大约等于该建筑或附近地区产生的可再生能源量。建筑和设计界正在应对这一挑战，因为建筑业主和开发商对打造近零能耗建筑表现出了更大的兴趣，以满足业务目标和监管要求。他们经常走在创新计划的前沿，这些计划是工程、创造力和前瞻性设计的真正壮举。在过去，打造近零能耗建筑是终极目标；而现在，这才刚刚开始。根据欧盟规定，到 2030 年，所有新建建筑必须实现碳中和生命周期，到 2050 年，所有在用建筑都应实现碳中和。为了应对未来的新挑战——打造具有正能量的建筑，即产生的能量大于消耗的能量的建筑——我们必须迅速朝着正确的方向前进。摘自：零能耗与零碳建筑
