净零能耗建筑四要素

Agility 灵活性——设计过程中的灵活性

Benign 优良性——净零能耗建筑的良性功能

Creativity Coaching 创新教练:应对机遇和挑战的创新教练

Details 细节度——设计中的细节


净零能耗建筑是绿色建筑的最高目标之一。当建筑物每年生产的可再生能源等于或超过其能耗,它就被定义为净零能耗建筑。净零能耗建筑一般有四种等级,其中最严格的是NZEB (净零能耗)。净零能耗建筑要求所有可再生能源都产生自建筑本身的覆盖范围,或通过其他途径实现,例如利用场地内部资源或进口、购买可再生能源。


关于已落成的净零能耗建筑案例,可参阅笔者的另一篇文章:


Check out the article wrote by the author about a completed net zero energy building.


可再生能源的获取方法取决于项目所在地的现有条件。最常见的方法是使用光伏(PV)板。部分项目拥有得天独厚的在地条件,也可利用风力发电、水力发电或生物燃料。由于建筑占地面积内的空间有限,建筑越高,实现净零能耗的难度越大。例如热带地区一栋超过6层的建筑,由于必须在办公时间运行空调系统,其在实现净零能耗的过程中就会面临更大的挑战。


然而,如果在设计中考虑到以下四个大要素,净零能耗建筑将是有可能实现的:

Agility 灵活性:设计过程中的灵活性

在建筑设计过程中,设计进度僵滞、方案轮番修改常令设计师十分沮丧。这样的现象在当下的设计环境里非常普遍,也会极大打击团队的信心。多轮设计变更也会令净零能耗建筑设计变得更加困难。


为了达成净零能耗的最终目标,项目必须使用更灵活的方法,在设计中不断检查能效平衡,避免低级错误带来的无效修改。能源专家必须持续的把握设计平衡,着重检查每次设计变更改变影响能源绩效的显著部分,判断变更后是否仍满足净零能耗的目标。设计团队也应及时提供反馈,以确认每次设计变更带来的影响。灵活性设计能让团队在整个设计过程中充分了解并可预期最终结果,并在此基础上进行设计优化。


净零能耗建筑并不意味着设计过程中不能有任何变化。其过程强调的是简化能耗验证过程,以避免长时间的延迟反馈。灵活的设计过程是把控变化的关键。

Benign 优良性:净零能耗建筑的良性功能

一栋绿色建筑能展现许多优化环境的功能,净零能耗建筑更是如此。其中哪些功能对环境是良性的?在净零能耗建筑中,又应该使用哪些良性功能?这是从业者必须思考的问题,尤其是其中接近并利用自然环境的部分。


建筑以净零能耗为目标时,理应从根本上使用最新、最高效的技术(如LED照明、高效空调系统、良好的外墙保温/遮阳、笔记本和打印机等节能产品、传感器控制优化能耗),以将能耗降到最低。即便如此,在建筑占地面积内可生产的可再生能源有限的条件下,达到零能耗建筑还是相对困难的。这是很正常的情况,否则很多绿色铂金认证建筑都能实现净零能耗。因此,设计者必须尽可能多地考虑良性功能。

首先,设计者必须充分利用身边的自然环境。比如,热带气候拥有良好的光照和自然风,温带气候拥有舒适的春秋季节,寒带气候可以无需制冷并提供舒适的过渡季节。这些条件都为实现良性功能提供了机会,并有助于将普通项目变成更加独特、理想化、优化的设计。净零能耗建筑本就应是某个特定场地和功能集成下的设计,也是一个基于特定条件完成的最合适的设计。


另一方面,良性功能体现在优化用户的能源使用上,这也是设计阶段中很难控制的部分。在LEED、新加坡绿色建筑指标(Singapore GreenMark)等绿色认证中,项目顾问倾向于直接将插头负载能源的上限设定为建筑总基线能源的25%(以较小值为准)。这是顾问和客户通常不重视绿色建筑负荷的原因之一。然而,对于净零能耗建筑来说,插电负载能源不应被简单忽视,因为其实际能耗必须由可再生能源进行平衡。设计团队必须花费足够时间去调整、管理插电负载能源目标,在不影响用户需求的前提下,引入特定的良性功能进行优化。

Creativity Coaching 创新教练:应对机遇和挑战的创新教练

教练的概念对建筑行业来说是全新的。教练能赋予个人积极的能量,使其目标和远景变得明确。在建筑设计阶段,团队可以按如下方式规划创新教练的流程:


阶段1:向目标拓展思维

设计的最终目标是净零能耗建筑:在项目设计的早期阶段,这个共同目标必须明确的传达给客户、设计者和顾问等所有人,以拓展其工作思路。这个过程需要将目标和可能性紧密联系起来。在这个阶段,每个人都应该毫无顾忌、不受限制地表达自己的想法。团队也应多方倾听、不耻下问。某些时候,一个最创新的想法往往来自一位初级工程师甚至实习生。


阶段2:明确团队的顾虑、疑虑及恐惧

当一个新想法被提出的时候,出现顾虑和抵触情绪是很正常的,因为专家必须基于传统知识来思考其可行性。第二阶段旨在提供一个平台,让专家列出在实施想法时的限制和约束。需注意,坚持目标并非要抹杀任何一个想法,而是在专业知识的基础上设定可靠的界限。


阶段3:挑战和变革


C H A L L E N G E


第三个阶段是痛并快乐的。团队需要确认在哪里设定边界、哪些想法是能力范围内可行的。变革是具有挑战性的。净零能耗建筑最重要的部分就是挑战传统设计。经过创造性训练之后,团队应该更加清楚什么是可能的,以及如何让它成为可能。


阶段4:现实、批判与设计相结合

经过以上阶段之后,团队就可展开一些列的设计研讨会,以推进设计实施工作。第四阶段的关键在于开放的心态、整合设计、避免封闭式工作。


Detail 细节度:设计中的细节

最后需向设计团队强调的是,设计中必须注意细节。细节对一栋净零能耗建筑而言至关重要。在传统设计中,工程师们倾向于在设计中加入一定的缓冲值,但是这有可能会导致设备的过大。因为建筑中存在很多未知,未来使用情况也不可预测。然而,净零能耗建筑不适于此,因为过大规模或缓冲会给目标的实现带来更多不确定性。设定一个不切实际的缓冲区同样会限制设计,从而排除了更具挑战性的可能。为了在实现目标的基础上把控设计细节,设计团队需制作出详尽的能源列表,同时可预留一个明确界定的缓冲区,以应对未来变更或意外负荷。他们都必须准确了解清单罗列的每一个耗能设备,也要考虑到每个可能的建筑性能方案。只有在这种细节程度下,整个团队才能树立实现净零能耗建筑设计的信心。


翻译:张瑞珈

hi.joyofsustainability@gmail.com.

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