Geboue verbruik baie energie - hoe om hele gemeenskappe te ontwerp wat soveel teruggee as wat hulle nodig het - Klimaatsimpak Nuus | Klimaatsimpaknuus
Geboue verbruik baie energie - so kan u hele gemeenskappe ontwerp wat soveel teruggee as wat hulle nodig het
Geskryf deur Charles F. Kutscher
Kunstenaarversorging van die National Western Center, 'n netto nulkampus wat in Denver gebou word om verskeie aktiwiteite te huisves. Stad en distrik Denver | Burgemeesterskantoor van die National Western Centre, CC BY-ND
Alhoewel die koronavirus-pandemie die onlangse nuus oorheers het, is klimaatsverandering het nie weggegaan nie. Baie kenners vra vir 'n "groen ekonomiese herstel wat beleggings in energiebronne en tegnologieë met lae koolstof.
Geboue is verantwoordelik vir 40% van die totale energieverbruik in die VSA, vergeleke met 32% vir die nywerheid en 28% vir die vervoer. State en stede met ambisieuse klimaat aksieplanne werk om die uitstoot van die bousektor tot nul te verminder. Dit beteken om energie-doeltreffendheid te maksimeer om energieverbruik van die gebou te verminder, en dan die elektrisiteit wat deur koolstofvrye bronne opgewek word, aan die oorblywende energiebehoeftes voorsien.
Ek en my kollegas bestudeer die beste maniere om dit te doen verminder vinnig koolstofvrystellings uit die bousektor. In die afgelope jaar het konstruksieontwerpe dramaties gevorder. Netto geboue met 'n nul-energie, wat energie op die perseel benodig uit hernubare bronne, is toenemend die standaardkeuse. Maar om die oorgang na nul-koolstofvrystellings te versnel, glo ek dat die Verenigde State groter moet dink en moet fokus op die ontwerp of herontwikkeling van gemeenskappe wat geen energie het nie.
Die gebruik van energieverbruik in geboue op distriksvlak bied skaalvoordele. Argitekte kan groot warmtepompe en ander toerusting ontplooi om meerdere geboue volgens 'n uiteenlopende skedule deur die dag te bedien. Distrikte wat huise, werkplekke, restaurante, ontspanningsentrums en ander dienste in loopbare gemeenskappe bymekaarbring, verminder ook die energie wat benodig word vir vervoer. Na my mening sal hierdie groeiende beweging 'n toenemend belangrike rol speel om die VS en die wêreld die klimaatskrisis aan te spreek.
Geboue met nul-energie produseer genoeg hernubare energie om die energie wat hulle verbruik te vergoed of selfs te oorskry.
Omringende lusse verhit en koel
Verhitting en verkoeling is die grootste energieverbruik in geboue. Distriksontwerpstrategieë kan hierdie vragte meer effektief aanspreek.
Afstandsverwarming het is al lank in Europa gebruik, sowel as op sommige Amerikaanse kollege- en ander kampusse. Hierdie stelsels het tipies 'n sentrale aanleg wat aardgas verbrand om water te verhit, wat dan na die verskillende geboue gesirkuleer word.
Om 'n koolstofvrystellings met 'n nul te bereik, gebruik die nuutste strategie 'n ontwerp wat bekend staan ​​as 'n omgewingstemperatuurlus wat verskillende geboue tegelyk en doeltreffend verhit en afkoel. Hierdie konsep is die eerste keer ontwikkel vir die Whistler Olympic Village in British Columbia.
Die Dooie See waarsku van 'n ongekende droogte
In 'n tipiese omringingsisteem sirkuleer 'n pomp water deur 'n ongeïsoleerde pypnetwerk wat onder die ryplyn begrawe is. Op hierdie diepte is die grondtemperatuur naby dié van die jaarlikse gemiddelde lugtemperatuur vir daardie plek. As water deur die pyp beweeg, word dit warm of koel dit af na hierdie temperatuur.
Warmtepompe by individuele geboue of ander punte langs die omringende lus voeg of hitte uit die lus. Dit kan ook hitte beweeg tussen diep geotermiese putte en die sirkulerende water.
Die lus sirkuleer ook deur 'n sentrale aanleg wat dit binne 'n optimale temperatuurbereik hou vir maksimum prestasie van die hittepomp. Die plant kan koeltorings of afvalwater gebruik om hitte te verwyder. Dit kan hitte toevoeg deur hernubare bronne, soos sonkragversamelaars, hernubare brandstof of hittepompe wat met hernubare elektrisiteit aangedryf word.
Skematies van die omringingsisteem vir die Whistler Olympic Village in Brits-Columbië. Integrale Groep, CC BY-ND
Die gebruik van afvalwater
'N Voorbeeld van 'n potensiële nul-energiedistrik wat tans ontwikkel word, die Nasionale Westerse sentrum, is 'n kampus vir meer gebruik wat tans in Denver gebou word om die jaarlikse National Western Stock Show en ander openbare geleenthede wat op voedsel en landbou gefokus is, te huisves.
Beperkte Waterhulpbronne Brandstof Konflik Oor Fracking
'N Pyp met 'n deursnee van 6 voet wat die afvalwater van die stad vervoer, loop ondergronds deur die eiendom voordat die water aan 'n behandelingsaanleg gebring word. Die watertemperatuur bly dwarsdeur die jaar binne 'n nou bereik van 61 tot 77 grade F.
Die afvalwaterpyp en 'n warmtewisselaar dra hitte na en van 'n omringende lus wat deur die hele distrik sirkuleer. Die stelsel voorsien hitte in die winter en absorbeer hitte in die somer via hitteherstel-verkoelers, wat hittepompe is wat terselfdetyd verhitting en verkoeling kan bied. Hierdie strategie dien individuele geboue teen baie hoë doeltreffendheid.
Elektrisiteit wat gebruik word om die warmtepompe, beligting en ander toerusting te bedien, kom van fotovoltaïese op die terrein en elektrisiteit wat deur wind- en sonkrag opgewek word vanaf die terrein.
Geïntegreerde lae-energiebehuising in Austin
'N Ander distrik wat koolstofvrystellings sal verminder, is die Whisper Valley Gemeenskap, in aanbou in Austin, Texas. Hierdie 2,000-akker multi-gebruik ontwikkeling Dit bevat 7,500 2 all-elektriese huise, 600 miljoen vierkante voet kommersiële ruimte, twee skole en 'n park van XNUMX akker. Die ontwerp daarvan het reeds 'n groen gebou toekenning.
Whisper Valley gebruik 'n geïntegreerde energiestelsel wat 'n uitgebreide omringende netwerk insluit wat verhit en afgekoel word deur hittepompe en geotermiese putte wat by elke huis geleë is. Elke huiseienaar het die opsie om 'n fotovoltaïese reeks op die dak van 5 kilowatt in te sluit om die warmtepomp en energie-doeltreffende toestelle te gebruik, insluitend warmtepompwaterverwarmers en induktiewe stoofplate. Volgens die ontwikkelaar maak Whisper Valley se skaalvoordele 'n gemiddelde verkoopprys van US $ 50,000 laer as dié van tipiese Austin-huise.
Ross Trethewey van "This Old House" besoek die lae-energie-Whisper Valley-ontwikkeling buite Austin, Texas, in 2018.
Die toekoms van nul-energie gemeenskappe
Die nasionale laboratorium vir hernubare energie, Lawrence Berkeley National Laboratory, en ander projekvennote ontwikkel 'n open source sagteware-ontwikkelingspakket genaamd URBANopt wat elemente van nul-energiedistrikte modelleer, soos die bou van doeltreffendheid / vraag-buigsaamheidstrategieë, fotovoltaïese skikkings op die dak, termiese stelsels vir omringende lusse. Die sagteware kan in ander rekenaarmodelle geïntegreer word om die ontwerp van nul-energie gemeenskappe te help. NREL-ingenieurs is besig met hoëprestasie-distriksprojekte regoor die land, soos die National Western Centre, om die ontwikkeling van die URBANopt-platform te help inlig en te lei.
Die projekte wat ek beskryf het, is nuwe konstruksie. Dit is moeiliker om ekonomies netto nul-energie in bestaande geboue of gemeenskappe te bereik, maar daar is maniere om dit te doen. Dit is sinvol om die doeltreffendheidsmaatreëls wat die volgende is, toe te pas die koste-effektiefste om aan te pas, skakel die verhitting- en verkoelingstelsels in elektrisiteit om en voorsien die sonkrag-fotovoltaika.
Utilities bied al hoe meer aan tyd-vir-gebruik tariefskedules, wat meer kos vir kragverbruik gedurende hoë aanvraagperiodes. Opkomende huiseenergie-bestuurstelsels stel huiseienaars in staat om water te verhit, tuisbatterye en elektriese voertuie te laai en ander toestelle te bestuur op die tydstip wanneer die elektrisiteitspryse die laagste is. Of ons nou oor nuwe of bestaande geboue praat, ek sien dat volhoubare nul-energie gemeenskappe wat deur hernubare energie aangedryf word, die vlaag van die toekoms is wanneer ons die klimaatveranderingskrisis aanpak.
Charles F. Kutscher, genoot en senior navorsingsgenoot, Instituut vir hernubare en volhoubare energie, Universiteit van Colorado Boulder