Efisiensi energi
Desain bangunan

Bangunan-bangunan adalah bagian penting untuk perbaikan efisiensi energi di seluruh dunia karena peran mereka sebagai konsumen utama energi. Namun, pertanyaan tentang penggunaan energi dalam bangunan, tidak langsung seperti kondisi ruangan yang dapat dicapai dengan penggunaan energi yang bervariasi. Langkah-langkah untuk menjaga bangunan-bangunan tetap nyaman, penerangan, pemanasan, pendinginan dan ventilasi, semua mengkonsumsi energi. Biasanya tingkat efisiensi energi di bangunan diukur dengan membagi energi yang dikonsumsi dengan luas lantai bangunan yang mengakibatkan konsumsi energi spesifik (SEC).
Namun, masalah ini lebih kompleks karena bahan-bahan bangunan yang memiliki wujud energi itu sendiri di dalamnya. Di sisi lain, energi yang dapat pulih dari bahan ketika bangunan tersebut dibongkar dengan menggunakan kembali bahan-bahan atau membakar mereka untuk energi. Terlebih lagi, ketika bangunan yang digunakan, kondisi dalam ruangan dapat bervariasi sehingga lebih tinggi dan menurunkan kualitas lingkungan dalam ruangan. Akhirnya, efisiensi secara keseluruhan dipengaruhi oleh penggunaan gedung: apakah bangunan yang ditempati sebagian besar waktu dan ruang yang dimiliki digunakan secara efisien — atau bangunan tersebut sebagian besar kosong? Bahkan telah disarankan bahwa untuk perhitungan efisiensi energi yang lebih lengkap, SEC harus diubah untuk mencakup faktor-faktor ini:
Dengan demikian pendekatan yang seimbang untuk efisiensi energi di gedung-gedung harus lebih komprehensif daripada hanya mencoba untuk meminimalkan energi yang dikonsumsi. Hal-hal seperti kualitas lingkungan indoor dan efisiensi penggunaan ruang harus diperhitungkan. Dengan demikian langkah-langkah yang digunakan untuk meningkatkan efisiensi energi dapat mengambil banyak bentuk yang berbeda. Sering mereka memasukkan langkah-langkah pasif yang secara inheren mengurangi kebutuhan untuk menggunakan energi, seperti insulasi yang lebih baik. Banyak hal yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kondisi ruangan serta mengurangi penggunaan energi, seperti peningkatan penggunaan cahaya alami.
Lokasi bangunan dan lingkungan memiliki peran penting dalam mengatur suhu dan pencahayaan. Misalnya, pohon-pohon, lansekap, dan bukit-bukit dapat memberikan keteduhan dan memblokir angin. Di iklim dingin yang lebih dingin, merancang bangunan di belahan bumi utara dengan jendela yang menghadap selatan dan merancang bangunan di belahan bumi selatan dengan jendela yang menghadap utara, dapat meningkatkan jumlah sinar matahari (yang merupakan energi panas) yang memasuki gedung, meminimalkan penggunaan energi, dengan memaksimalkan pemanas pasif surya. Desain bangunan ketat, termasuk jendela hemat energi, pintu yang tertutup dengan baik, dan tambahan insulasi termal dinding bawah tanah, lempengan, dan fondasi dapat mengurangi kehilangan panas sebesar 25 hingga 50 persen.
Atap rumah gelap dapat menjadi 39 °C (70 °F) lebih panas dari permukaan putih yang paling reflektif. Mereka mengirimkan beberapa tambahan panas di dalam gedung. Studi di AS telah menunjukkan bahwa atap berwarna ringan menghasilkan 40 persen energi lebih sedikit untuk pendinginan dari bangunan dengan atap gelap Sistem atap putih menyimpan lebih banyak energi dalam iklim yang lebih cerah. Sistem pemanas dengan teknologi yang canggih dan sistem pendingin dapat mengurangi konsumsi energi dan meningkatkan kenyamanan orang-orang di dalam gedung.
Penempatan jendela dan skylight yang tepat serta penggunaan fitur arsitektur yang merefleksikan cahaya ke dalam bangunan dapat mengurangi kebutuhan pencahayaan buatan. Peningkatan penggunaan pencahayaan alami telah ditunjukkan oleh salah satu penelitian untuk meningkatkan produktivitas di sekolah-sekolah dan kantor-kantor. Lampu neon Kompak menggunakan dua-pertiga energi lebih sedikit dan dapat berlangsung 6 sampai 10 kali lebih lama dari lampu pijar. Lampu neon yang lebih baru menghasilkan cahaya alami, dan sebagian besar memiliki biaya yang efektif, walaupun biaya awal yang lebih tinggi, dengan periode pengembalian yang lebih rendah seperti beberapa bulan.
Desain bangunan efisiensi yang efektif dapat mencakup penggunaan biaya rendah Infra Merah Pasif (PIRs) untuk mematikan lampu ketika tidak ada yang memakai ruangan atau area tersebut, contohnya seperti toilet, koridor atau bahkan area kantor. Selain itu, tingkat lux dapat dipantau dengan menggunakan daylight sensor dihubungkan ke gedung skema pencahayaan untuk beralih on/off atau meredupkan pencahayaan untuk pra-didefinisikan tingkat untuk memperhitungkan cahaya alami dan dengan demikian mengurangi konsumsi. Building Management Systems (BMS) link semua ini bersama-sama dalam satu terpusat komputer untuk mengontrol seluruh bangunan penerangan dan kebutuhan daya.
Dalam sebuah analisis yang mengintegrasikan perumahan bottom-up simulasi dengan ekonomi yang multi-sektor, model ini telah menunjukkan bahwa variabel keuntungan panas yang disebabkan oleh isolasi dan pendingin efisiensi dapat memiliki beban pergeseran efek yang tidak seragam pada beban listrik. Penelitian ini juga menyoroti dampak dari rumah tangga yang lebih tinggi efisiensi pada pembangkit listrik kapasitas pilihan yang dibuat oleh sektor listrik.
Pilihan yang ruang pemanas atau pendingin teknologi untuk digunakan dalam bangunan dapat memiliki dampak yang signifikan pada penggunaan energi dan efisiensi. Misalnya, menggantikan yang lebih tua 50% efisien natural gas tungku dengan yang baru 95% efisien secara dramatis akan mengurangi penggunaan energi, emisi karbon, dan musim dingin alam tagihan gas. Tanah sumber panas pompa dapat menjadi lebih hemat energi dan hemat biaya. Sistem ini menggunakan pompa dan kompresor untuk memindahkan cairan refrigerant di sekitar siklus termodinamika dalam rangka untuk "pompa" terhadap panas alami yang mengalir dari panas ke dingin, untuk mentransfer panas ke dalam bangunan dari thermal besar waduk yang terkandung dalam sekitar tanah. Hasil akhirnya adalah bahwa pompa panas biasanya menggunakan empat kali lebih sedikit energi listrik untuk memberikan jumlah yang setara dengan panas dari listrik langsung pemanas tidak. Keuntungan lain dari sebuah pompa panas sumber tanah adalah bahwa hal itu dapat dibalik di musim panas dan beroperasi untuk mendinginkan udara dengan mentransfer panas dari bangunan ke tanah. Kelemahan dari pompa panas sumber tanah lebih tinggi biaya modal awal, tapi ini biasanya diperoleh kembali dalam waktu lima sampai sepuluh tahun sebagai hasil dari energi yang lebih rendah digunakan.
Smart meter perlahan-lahan diadopsi oleh sektor komersial untuk sorot untuk staf dan pengawasan internal keperluan bangunan penggunaan energi yang dinamis rapi format. Penggunaan Kualitas Daya Analisis yang dapat diperkenalkan ke sebuah bangunan yang ada untuk menilai penggunaan, distorsi harmonik, puncak, membengkak dan interupsi antara lain untuk akhirnya membuat bangunan menjadi lebih hemat energi. Sering seperti meter berkomunikasi dengan menggunakan jaringan sensor nirkabel.
Green Building XML (gbXML) adalah muncul skema, bagian dari Building Information Modeling usaha, berfokus pada desain bangunan hijau dan operasi. gbXML digunakan sebagai input dalam beberapa energi simulasi mesin. Tetapi dengan perkembangan teknologi komputer modern, sejumlah besar energi bangunan simulasi alat-alat yang tersedia di pasar. Ketika memilih alat simulasi untuk digunakan dalam proyek, pengguna harus mempertimbangkan alat akurasi dan keandalan, mengingat bangunan informasi yang mereka miliki di tangan, yang akan berfungsi sebagai masukan untuk alat. Yezioro, Dong dan Leite dikembangkan kecerdasan buatan pendekatan terhadap penilaian kinerja bangunan hasil simulasi dan menemukan bahwa lebih perinci alat simulasi memiliki yang terbaik simulasi kinerja dalam hal pemanasan dan pendinginan konsumsi listrik hanya 3% dari mean absolute error.
Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) adalah sistem penilaian yang diselenggarakan oleh US Green Building Council (USGBC) untuk mempromosikan tanggung jawab lingkungan dalam desain bangunan. Mereka saat ini menawarkan empat tingkat sertifikasi bagi bangunan yang sudah ada (LEED-EBOM) dan konstruksi baru (LEED-NC) yang didasarkan pada suatu bangunan sesuai dengan kriteria sebagai berikut: Lokasi yang Berkesinambungan, Efisiensi Air, Energi dan Suasana, Bahan dan sumber Daya, Kualitas Lingkungan Indoor, dan Inovasi dalam Desain. Pada tahun 2013, USGBC dikembangkan LEED Dinamis Plakat, alat untuk melacak kinerja bangunan terhadap LEED metrik dan jalur potensial untuk sertifikasi ulang. Tahun berikutnya, dewan berkolaborasi dengan Honeywell untuk menarik data pada penggunaan energi dan air, serta kualitas udara dalam ruangan dari BAS untuk secara otomatis memperbarui plak, menyediakan dekat real-time melihat kinerja. Yang USGBC kantor di Washington, D. c. adalah salah satu bangunan pertama untuk fitur live-update LEED Dinamis Plak.
Sebuah mendalam energi retrofit adalah pembangunan keseluruhan analisis dan konstruksi proses yang digunakan untuk mencapai jauh lebih besar penghematan energi dibandingkan energi retrofits. Dalam retrofits energi dapat diterapkan untuk perumahan dan non-perumahan ("komersial") bangunan. Dalam energi retrofit biasanya menghasilkan penghematan energi sebesar 30 persen atau lebih, mungkin yang tersebar di beberapa tahun terakhir, dan secara signifikan dapat meningkatkan nilai bangunan. The Empire State Building telah mengalami mendalam energi retrofit proses itu selesai pada 2013. Tim proyek, yang terdiri dari perwakilan Johnson Controls, Rocky Mountain Institute, Clinton Climate Initiative, dan Jones Lang LaSalle akan mencapai tahunan penggunaan energi pengurangan 38% dan $4,4 juta. misalnya, 6.500 jendela remanufactured di lokasi yang menjadi superwindows yang memblokir panas tapi lulus cahaya. Ac biaya operasi pada hari-hari panas berkurang dan ini disimpan $17 juta dari proyek ini adalah biaya modal segera, sebagian dana lainnya perkuatan. Menerima emas Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) rating pada bulan September 2011, Empire State Building adalah gedung tertinggi di LEED bersertifikat bangunan di Amerika Serikat. The Indianapolis Kota-County Bangunan baru-baru ini menjalani mendalam energi retrofit proses yang telah dicapai tahunan pengurangan energi dari 46% dan $750,000 tahunan hemat energi.
Retrofits energi, termasuk yang mendalam, dan jenis lain yang dilakukan dalam perumahan, komersial atau industri lokasi yang umumnya didukung melalui berbagai bentuk pembiayaan atau insentif. Insentif termasuk pra-dikemas rabat di mana pembeli/pengguna bahkan mungkin tidak menyadari bahwa barang yang digunakan telah rebated atau "down". "Hulu" atau "Midstream" beli surut yang umum untuk produk lampu hemat. Lainnya rabat yang lebih tegas dan transparan kepada pengguna akhir melalui penggunaan aplikasi formal. Selain potongan harga, yang dapat ditawarkan melalui pemerintah atau program utilitas, pemerintah kadang-kadang menawarkan insentif pajak untuk proyek-proyek efisiensi energi. Beberapa entitas yang menawarkan rebate dan pembayaran bimbingan dan sarana layanan yang memungkinkan energi penggunaan akhir pelanggan memanfaatkan rebate dan program insentif.
Untuk mengevaluasi ekonomi kesehatan investasi efisiensi energi di gedung-gedung, analisis efektivitas biaya atau CEA dapat digunakan. CEA perhitungan akan menghasilkan nilai energi yang disimpan, kadang-kadang disebut negawatts, dalam $/kWh. Energi dalam perhitungan seperti itu adalah virtual dalam arti bahwa hal itu tidak pernah dikonsumsi melainkan disimpan karena beberapa investasi efisiensi energi yang sedang dibuat. Dengan demikian CEA memungkinkan membandingkan harga negawatts dengan harga energi seperti listrik dari grid atau termurah alternatif terbarukan. Manfaat dari CEA pendekatan dalam sistem energi adalah bahwa hal itu untuk menghindari kebutuhan untuk menebak masa depan harga energi untuk keperluan perhitungan, sehingga menghilangkan sumber utama ketidakpastian dalam penilaian investasi efisiensi energi.