01 什么是凈零能耗建筑？
“凈零能耗建筑”（net zero energy building）一詞源于美國(guó)。所謂凈零能耗建筑，是指全年總能耗量近似等于在現(xiàn)場(chǎng)或在其他地方所生產(chǎn)的可再生能源量的建筑。
美國(guó)能源部建立“Net-Zero Energy Commercial Building Initiative”，提出到2030年，所有新建公共建筑將按照凈零能耗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建造；到2040年，50%的既有公共建筑達(dá)到凈零能耗要求；到2050年，所有公共建筑達(dá)到凈零能耗。
02 實(shí)現(xiàn)凈零能耗的十大步驟
要打造凈零能耗建筑，無(wú)論是全新建設(shè)還是舊樓改造，都需要全盤考慮能源系統(tǒng)和能源技術(shù)。以下10個(gè)步驟可以助力建筑轉(zhuǎn)化為凈零能耗。
1.了解建筑物的能耗情況。制定一份旨在打造全電力設(shè)施的計(jì)劃，以確定能源需求，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)或電網(wǎng)的可再生能源進(jìn)行規(guī)劃來(lái)滿足這些需求。
2.制定能源預(yù)算。制定空間能耗標(biāo)準(zhǔn)，然后計(jì)算該空間每周的發(fā)電量是多少。
3.讓建筑能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颉⒔ㄖ繕?biāo)聚焦于盡可能降低熱增益、減少能源需求并盡可能利用可再生能源。
4.根據(jù)建筑能源模型選擇建筑表皮。與工程師和能源模型建模人員合作，優(yōu)化能源方案，集成先進(jìn)的機(jī)械系統(tǒng)，并在設(shè)計(jì)早期評(píng)估可再生能源發(fā)電機(jī)會(huì)。
5.采用外部遮陽(yáng)設(shè)施。利用建筑形體、高層遮陽(yáng)裝置、散熱翅片、百葉窗和其他遮擋物自行遮陽(yáng)，以減少對(duì)制冷系統(tǒng)的依賴，并將光線反射到空間陰面。
6.注重采光設(shè)計(jì)。有策略的布置窗戶、遮陽(yáng)板和太陽(yáng)能管，以增加采光。
7.規(guī)劃室外空間。利用外部中庭、樓梯和其他室外空間減少整棟建筑因制冷所需的能量。
8.促進(jìn)自然通風(fēng)。在設(shè)計(jì)自然通風(fēng)方案時(shí)，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂颍浞掷眯迈r空氣，一年可縮減4到6個(gè)月的供暖和制冷開(kāi)銷。
9.減少插頭負(fù)載。智能傳感器和數(shù)字控制功能使租戶能夠控制空調(diào)、插頭負(fù)載、恒溫器和照明設(shè)施，并有助于在空間閑置時(shí)降低能耗。
10.在本土化解決方案中優(yōu)先整體考慮所有系統(tǒng)。閉環(huán)和回收系統(tǒng)可以從一個(gè)系統(tǒng)中收集廢棄物，并將其用作另一個(gè)系統(tǒng)的能量來(lái)源。
03 凈零能耗建筑項(xiàng)目
美國(guó)John J.Sbrega健康科學(xué)大樓
地點(diǎn)位于美國(guó)馬薩諸塞州福爾河地區(qū)，屬于布里斯托爾社區(qū)學(xué)院，總建筑面積50,628平米。
能耗信息：
能源消耗強(qiáng)度(EUI）：51 kbtu/sf-yr（所有電力來(lái)自太陽(yáng)能光伏）
屋頂光伏發(fā)電：65,000 千瓦時(shí)
校園光伏發(fā)電：720,000 千瓦時(shí)
校園光伏使用百分比：20%+/-
來(lái)自太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的生活熱水：265 千卡（占生活熱水使用量的 100%）
可再生能源碳足跡抵消：745,000 磅二氧化碳/年
年度能源成本強(qiáng)度(ECI)：1.6 美元/SF
基于90.1-2007基線節(jié)余：100%（可再生能源），70%（非可再生能源）
采暖日（65℉）：5,884
冷卻日（50℉）：2,743
每周運(yùn)營(yíng)小時(shí)：72
新加坡SDE4大樓
這是由新加坡國(guó)立大學(xué)設(shè)計(jì)與環(huán)境學(xué)院設(shè)計(jì)的一座創(chuàng)新教育建筑，SDE4是一個(gè)占地8500平方米的6層多學(xué)科空間，也是新加坡第一個(gè)新建的凈零能耗建筑，SDE4位于新加坡南部海岸克萊門蒂大道附近的一個(gè)小山丘上，建筑包括了超過(guò)1500平方米的設(shè)計(jì)工作室，一個(gè)500平方米的開(kāi)放廣場(chǎng)，各種各樣公共和社交空間，工坊和研究中心，還包括一個(gè)新的咖啡館和圖書館。
該設(shè)計(jì)秉承了東南亞本土熱帶建筑的原則：超過(guò)50%的面積是自然通風(fēng)的，大部分房間都可以開(kāi)敞，以享受微風(fēng)的吹拂。空調(diào)只在需要的時(shí)候使用，得益于交叉通風(fēng)從而涼爽的體量穿插在建筑空間中，這些空間模仿了熱帶陽(yáng)臺(tái)的特征，可以充當(dāng)熱緩沖或者社交空間。整個(gè)建筑被交替使用的露臺(tái)、景觀陽(yáng)臺(tái)以及各種靈活空間所點(diǎn)綴。
墨西哥瓜達(dá)拉哈拉新機(jī)場(chǎng)航站樓
這座建筑的屋頂是木制的多孔屋頂，形狀呈波浪狀，可以過(guò)濾陽(yáng)光，并提供內(nèi)部的氣候控制空間。白色的柱子，類似于樹枝，支撐著屋頂，有助于減少建筑占地面積。
為了達(dá)到凈零能源目標(biāo)，整個(gè)機(jī)場(chǎng)都制定了多種環(huán)境戰(zhàn)略，以減少60%的能源消耗和90%的碳足跡。其中包括改進(jìn)的采光、隔熱、眩光控制、遮陽(yáng)、自然通風(fēng)與省煤器冷卻相結(jié)合、高性能機(jī)械系統(tǒng)和建筑管理系統(tǒng)。
美國(guó)紐約州凱瑟琳·格林學(xué)校
這所建筑面積6,317.4平方米的兩層學(xué)校的設(shè)計(jì)符合了SCA綠色學(xué)校指南的標(biāo)準(zhǔn)（代替了LEED作為項(xiàng)目的綠色認(rèn)證）。其中一個(gè)可持續(xù)發(fā)展和低能耗的特點(diǎn)是整個(gè)建筑采用了一個(gè)超緊密、高性能的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并采用預(yù)制墻板板作為雨幕系統(tǒng)。這些外墻板板將雨水導(dǎo)入收集雨水的地下水箱。
為了實(shí)現(xiàn)凈零能耗的目標(biāo)，項(xiàng)目還在部分墻板處安裝了太陽(yáng)能電池板來(lái)抵消建筑的用電。
美國(guó)奧蘭多麥當(dāng)勞旗艦店
在覆蓋著太陽(yáng)能電池板的天幕下，餐廳是對(duì)佛羅里達(dá)州氣候的可持續(xù)和健康的回應(yīng)。通過(guò)優(yōu)化建筑和廚房系統(tǒng)，降低了能源消耗。現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電策略：18,727平方英尺的光伏板，4,809平方英尺的玻璃集成光伏板，和25個(gè)離網(wǎng)停車場(chǎng)燈產(chǎn)生的能量比餐廳使用的還要多。
利用濕潤(rùn)的亞熱帶氣候，建筑在65%的時(shí)間內(nèi)都是自然通風(fēng)的。由室外濕度和溫度傳感器控制的Jalousie窗戶在需要空調(diào)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。
其他可持續(xù)發(fā)展的策略包括：減少城市熱島效應(yīng)的鋪裝材料，重新引導(dǎo)雨水的表面，增加生物多樣性的1766平方英尺的綠色生活墻，新的LED照明和低流量管道裝置。
江森自控亞太總部大樓
江森自控（Johnson Controls）是智慧建筑領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，其亞太地區(qū)新總部大樓，這座3.5萬(wàn)平方米的建筑位于上海市長(zhǎng)寧區(qū)虹橋臨空經(jīng)濟(jì)園區(qū)，坐落在蘇州河畔。
這是中國(guó)首座獲得所有三項(xiàng)頂級(jí)可持續(xù)認(rèn)證的建筑，包括美國(guó)綠色建筑協(xié)會(huì)LEED（能源與環(huán)境設(shè)計(jì)先鋒獎(jiǎng)）新建建筑鉑金級(jí)認(rèn)證、中國(guó)綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)三星級(jí)認(rèn)證和IFC-世界銀行EDGE（卓越高能效設(shè)計(jì)）認(rèn)證。與當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)標(biāo)準(zhǔn)相比，這座建筑預(yù)計(jì)可節(jié)省44％的總能耗。
上海中心大廈
上海中心大廈設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)從概念設(shè)計(jì)到施工都以綠色建筑為核心。大樓最重要的永續(xù)設(shè)計(jì)元素是獨(dú)特的雙層幕墻，包裹塔樓的玻璃幕墻充分利用自然采光，減少照明用電；透明的外墻為建筑減低熱傳導(dǎo)，減少空調(diào)供暖耗電。這些還有其他許多綠色措施大幅降低了項(xiàng)目的各項(xiàng)能源消耗，預(yù)計(jì)每年能減少34,000噸的碳足跡。
