Bâtiment sans énergie

Un bâtiment sans énergie, également connu sous le nom de bâtiment ZNE, bâtiment à consommation énergétique nette zéro, bâtiment à consommation nette zéro ou construction à zéro carbone, est un bâtiment à consommation énergétique nette nulle, ce qui signifie la quantité totale d’énergie. utilisé par le bâtiment sur une base annuelle est à peu près égal à la quantité d’énergie renouvelable créée sur le site, ou dans d’autres définitions par des sources d’énergie renouvelables ailleurs. Ces bâtiments contribuent par conséquent moins aux émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère que les bâtiments non ZNE similaires. Ils consomment parfois de l’énergie non renouvelable et produisent des gaz à effet de serre, mais à d’autres moments, ils réduisent autant la consommation d’énergie et la production de gaz à effet de serre. Un concept similaire approuvé et mis en œuvre par l’Union européenne et d’autres pays signataires est le bâtiment à énergie zéro (NZEB), dont l’objectif est que tous les bâtiments de la région soient conformes aux normes nZEB d’ici 2020. Les bâtiments à énergie zéro sont de plus en plus répandus. mais sont encore assez rares en tant que mises à niveau de maisons existantes.

Vue d’ensemble
La plupart des bâtiments à énergie nette nulle tirent au moins la moitié de leur énergie du réseau et retournent le même montant à d’autres moments. Les bâtiments qui produisent un surplus d’énergie au cours de l’année peuvent être qualifiés de «bâtiments à énergie plus élevée» et les bâtiments qui consomment un peu plus d’énergie que ce qu’ils produisent sont appelés «bâtiments à consommation énergétique quasi nulle».

Pour obtenir un bâtiment sans énergie, la consommation d’énergie du bâtiment doit être réduite à un point tel que toute cette énergie peut être générée sur place en utilisant des sources sans carbone telles que des panneaux solaires ou des éoliennes. La consommation d’énergie est réduite de:

Installer une isolation épaisse (jusqu’à 12 “) dans les murs, le toit et le plafond du sous-sol,
Etanchéité au tirage, pour empêcher les fuites d’air froid dans la maison en hiver et l’air chaud dans la maison en été,
Installer des appareils efficaces tels qu’un nouveau réfrigérateur et de nouveaux ventilateurs de circulation pour le système de chauffage / climatisation.
L’installation de fenêtres à double vitrage ou à triple vitrage (qui sont jusqu’à huit fois plus isolantes qu’une simple vitre),
Chauffer la maison avec des pompes à chaleur très efficaces (les pompes à chaleur sont environ quatre fois plus efficaces que la combustion de combustibles fossiles comme le gaz naturel ou le charbon pour le chauffage)
En utilisant des ampoules efficaces, telles que les DEL (qui sont environ cinq fois plus efficaces pour produire de la lumière à partir de l’électricité que les ampoules à incandescence, c’est-à-dire les ampoules classiques).

Le développement de bâtiments modernes à énergie zéro a été rendu possible grâce aux progrès réalisés dans les nouvelles technologies et techniques de l’énergie et de la construction. Celles-ci incluent des isolants en mousse pulvérisée très isolants, des panneaux solaires à haut rendement, des pompes à chaleur à haut rendement et des fenêtres à triple vitrage à faible émissivité. Ces innovations ont également été considérablement améliorées par la recherche universitaire, qui recueille des données précises sur la performance énergétique des bâtiments traditionnels et expérimentaux et fournit des paramètres de performance pour les modèles informatiques avancés afin de prédire l’efficacité des conceptions techniques.

Les bâtiments à énergie zéro peuvent faire partie d’un réseau intelligent. Certains avantages de ces bâtiments sont les suivants:

Intégration des ressources en énergie renouvelable
Intégration de véhicules électriques rechargeables – appelée véhicule à réseau
Mise en œuvre de concepts sans énergie

Bien que le concept du zéro net soit applicable à un large éventail de ressources telles que l’énergie, l’eau et les déchets. L’énergie est généralement la première ressource à cibler parce que:

L’énergie, en particulier l’électricité et les combustibles, comme le gaz naturel ou le mazout, coûte cher. La réduction de la consommation d’énergie peut donc faire économiser de l’argent au propriétaire du bâtiment. En revanche, l’eau et les déchets sont peu coûteux.
L’énergie, en particulier l’électricité et le chauffage, a une empreinte carbone élevée. La réduction de la consommation d’énergie est donc un moyen majeur de réduire l’empreinte carbone du bâtiment
Il existe des moyens bien établis pour réduire de manière significative la consommation d’énergie et l’empreinte carbone des bâtiments. Celles-ci incluent: l’ajout d’isolation, l’utilisation de pompes à chaleur au lieu de fours, l’utilisation de fenêtres à double ou triple vitrage à faible émissivité et l’ajout de panneaux solaires au toit.
Il y a des subventions et des allégements fiscaux subventionnés par le gouvernement pour l’installation de pompes à chaleur, de panneaux solaires, de fenêtres à triple vitrage et d’isolants qui réduisent considérablement le coût de construction d’un bâtiment à consommation énergétique nette zéro pour le propriétaire du bâtiment. Par exemple, aux États-Unis, il existe des crédits d’impôt fédéraux pour les panneaux solaires, des incitations publiques (qui varient selon les États mais sont énumérées ici) pour les panneaux solaires, les pompes à chaleur et les fenêtres à triple vitrage très isolantes. Certains États, tels que le Massachusetts, offrent également des prêts à taux zéro ou à intérêt réduit pour permettre aux propriétaires de bâtiments d’acheter des pompes à chaleur, des panneaux solaires et des fenêtres à triple vitrage, ce qu’ils ne pourraient pas se permettre autrement. Le coût de la mise à zéro de l’énergie d’une maison existante a été estimé à 5-10% de la valeur de la maison. Un retour sur investissement de 15% a été rapporté. Voir ici pour plus de détails.

Définitions
En dépit du nom commun de «zéro énergie nette», il existe plusieurs définitions de ce que le terme signifie dans la pratique, avec une différence particulière d’utilisation entre l’Amérique du Nord et l’Europe.

Consommation d’énergie nette du site net
Dans ce type de ZNE, la quantité d’énergie fournie par les sources d’énergie renouvelables sur place est égale à la quantité d’énergie utilisée par le bâtiment. Aux États-Unis, on entend généralement par «bâtiment à énergie nette nulle» ce type de bâtiment.

Consommation d’énergie nette à zéro
Cette ZNE génère la même quantité d’énergie que celle utilisée, y compris l’énergie utilisée pour transporter l’énergie vers le bâtiment. Ce type tient compte des pertes d’énergie lors de la production et du transport de l’électricité. Ces ZNE doivent générer plus d’électricité que les bâtiments à énergie zéro.

Émissions nettes d’énergie zéro
En dehors des États-Unis et du Canada, une ZEB est généralement définie comme une centrale à émissions nettes d’énergie, également connue sous le nom de bâtiment zéro carbone ou bâtiment à zéro émission. Selon cette définition, les émissions de carbone générées par l’utilisation de combustibles fossiles sur place ou hors site sont compensées par la quantité de production d’énergie renouvelable sur site. D’autres définitions incluent non seulement les émissions de carbone générées par le bâtiment utilisé, mais également celles générées lors de la construction du bâtiment et de l’énergie intrinsèque de la structure. D’autres débattent de la question de savoir si les émissions de carbone des navettes entre le bâtiment et le bâtiment devraient également être prises en compte. Des travaux récents en Nouvelle-Zélande ont permis d’intégrer l’énergie des transports aux utilisateurs dans des bâtiments sans énergie.

Coût net zéro
Dans ce type de bâtiment, le coût d’achat de l’énergie est compensé par les revenus de la vente d’électricité au réseau d’électricité généré sur place. Un tel statut dépend de la manière dont une entreprise d’électricité crédite la production d’électricité nette et de la structure tarifaire utilisée par le bâtiment.
Consommation d’énergie nette hors site
Un bâtiment peut être considéré comme un ZEB si 100% de l’énergie qu’il achète provient de sources d’énergie renouvelables, même si l’énergie est générée à partir du site.

Hors réseau
Les bâtiments hors réseau sont des ZEB autonomes qui ne sont pas connectés à une installation de services énergétiques hors site. Ils nécessitent une production d’énergie renouvelable distribuée et une capacité de stockage d’énergie (lorsque le soleil ne brille pas, le vent ne souffle pas, etc.). Une maison autarcique énergétique est un concept de bâtiment où l’équilibre de la consommation et de la production d’énergie propres peut être réalisé sur une base horaire ou même plus petite. Les maisons autarciques à énergie peuvent être retirées du réseau.

La production d’énergie
Dans le cas de maisons individuelles, plusieurs technologies de microgénération peuvent être utilisées pour fournir de la chaleur et de l’électricité au bâtiment.

Électricité: au moyen de cellules solaires (photovoltaïques), d’éoliennes (énergie éolienne) et de piles à combustible (hydrogène).
Chaleur: biocarburants, biomasse, capteurs solaires thermiques (eau chaude, air chaud, vapeur à basse pression), accumulation dans la masse thermique du bâtiment, murs d’eau et murs Trombe-Michel, parmi d’autres stratégies thermiques de l’arsenal bioclimatique, synthétisées en la maison passive. Ces techniques permettent de chauffer, de refroidir et même de refroidir les environnements de la maison ou du bâtiment. Parmi les développements les plus récents, citons le chauffage géothermique ou l’accumulation de chaleur phréatique à travers laquelle des puits sont réalisés à des profondeurs comprises entre 40 et 70 m et d’environ 30 cm de diamètre, par lesquelles l’eau des ventilo-convecteurs ou des planchers radiants est recyclée. Ainsi, la chaleur estivale s’accumule pour être utilisée en hiver et inversement. L’exemple le plus notoire est la construction du Parlement allemand à Berlin par l’architecte Norman Foster.
Fluctuations de la demande: Pour faire face aux fluctuations de la demande de chaleur ou d’électricité, les bâtiments à énergie nulle sont généralement connectés au réseau et comportent des compteurs à deux voies. De cette manière, ils exportent de l’électricité pendant la journée et l’importent pendant la nuit. Le grand avantage est d’éviter les coûts élevés des batteries stationnaires et leur maintenance pour accumuler de l’électricité. Une législation spécifique et une politique de subvention sont nécessaires pour la mettre en œuvre. C’est très difficile dans les pays où les services sont privés et le pouvoir de l’État faible. Une autre possibilité est que les bâtiments soient complètement autonomes (non connectés au réseau), mais les coûts initiaux sont beaucoup plus élevés et peuvent difficilement être amortis sans subventions.
Des quartiers ou des ensembles de logements à consommation énergétique nulle sont réalisables, tels que BedZED construit en Angleterre, bien qu’il existe plusieurs exemples en Allemagne. Dans ces cas, le concept de production distribuée est utilisé avec le chauffage urbain. Il existe des exemples récents de construction de villes entières à énergie nulle, comme dans le cas de Dongtan près de Shanghai en Chine. Au Japon, les secteurs urbains dotés de chauffage et de refroidissement urbains ont été équipés pour distribuer de l’eau chaude et de l’eau froide en tant que service public.

Immeuble zéro énergie
Sur la base d’analyses scientifiques menées dans le cadre du programme de recherche conjoint «Vers des bâtiments solaires à consommation énergétique nette zéro», un cadre méthodologique a été défini permettant différentes définitions, conformément aux objectifs politiques, conditions climatiques et aux exigences respectives des pays: la compréhension conceptuelle d’un réseau ZEB est un bâtiment économe en énergie et connecté au réseau permettant de générer de l’énergie à partir de sources renouvelables pour compenser sa propre demande en énergie.

Le libellé «Net» souligne l’échange d’énergie entre le bâtiment et l’infrastructure énergétique. Grâce à l’interaction bâtiment-réseau, les ZEB nets deviennent une partie active de l’infrastructure des énergies renouvelables. Cette connexion aux réseaux d’énergie empêche le stockage d’énergie saisonnier et les systèmes sur site surdimensionnés pour la production d’énergie à partir de sources renouvelables, comme dans les bâtiments autonomes en énergie. La similitude des deux concepts est une voie de deux actions): réduire la demande d’énergie au moyen de mesures d’efficacité énergétique et d’utilisation passive de l’énergie) générer de l’énergie à partir de sources renouvelables. Toutefois, l’interaction avec les réseaux ZEB nets et les projets visant à augmenter considérablement leur nombre suscitent des considérations sur la flexibilité accrue dans le transfert des charges énergétiques et la réduction des demandes de pointe.

Dans cette procédure d’équilibre, plusieurs aspects et choix explicites doivent être déterminés:

La limite du système de construction est divisée en une limite physique qui détermine quelles ressources renouvelables sont prises en compte (par exemple, dans les bâtiments, sur site ou même hors site, voir) combien de bâtiments sont inclus dans la balance (bâtiment unique, groupe de bâtiments) ) et une limite d’équilibre qui détermine les utilisations d’énergie incluses (chauffage, refroidissement, ventilation, eau chaude, éclairage, appareils électroménagers, informatique, services centraux, véhicules électriques, énergie incorporée, etc.). Il convient de noter que les options d’approvisionnement en énergie renouvelable peuvent être hiérarchisées (par exemple, par un effort de transport ou de conversion, la disponibilité pendant la durée de vie du bâtiment ou le potentiel de réplication pour l’avenir, etc.) et créent donc une hiérarchie. On pourrait faire valoir que les ressources dans l’empreinte du bâtiment ou sur le site devraient avoir la priorité sur les options d’approvisionnement hors site.

Le système de pondération convertit les unités physiques de différents vecteurs énergétiques en une métrique uniforme (site / énergie finale, source / énergie primaire, pièces renouvelables incluses ou non, coût énergétique, émissions de carbone équivalentes et même crédits énergétiques ou environnementaux) et permet leur comparaison et compensation entre eux dans un seul et même bilan (par exemple, l’électricité photovoltaïque exportée peut compenser la biomasse importée). Les facteurs de conversion / pondération influencés politiquement, et donc éventuellement asymétriques ou dépendants du temps, peuvent affecter la valeur relative des vecteurs énergétiques et influencer la capacité de production d’énergie requise.

La période d’équilibrage est souvent supposée être d’un an (adapté à toutes les utilisations énergétiques de l’exploitation). Une période plus courte (mensuelle ou saisonnière) pourrait également être envisagée, ainsi qu’un équilibre sur l’ensemble du cycle de vie (y compris l’énergie intrinsèque, qui pourrait également être annualisée et comptabilisée en plus des utilisations énergétiques opérationnelles).

Le bilan énergétique peut être réalisé en deux types d’équilibre: 1) Équilibre de l’énergie livrée / importée et exportée (la phase de surveillance peut être incluse lorsque l’autoconsommation de l’énergie produite sur place peut être incluse); 2) Équilibre entre la demande d’énergie (pondérée) et la production d’énergie (pondérée) (pour la phase de conception, car les habitudes de consommation temporelle des utilisateurs finaux font défaut, par exemple pour l’éclairage, les appareils, etc.). Alternativement, un solde basé sur des valeurs nettes mensuelles dans lesquelles seuls les résidus par mois sont additionnés à un solde annuel est imaginable. Cela peut être considéré soit comme un équilibre charge / génération, soit comme un cas particulier de balance import / export où l’on suppose une «auto-consommation mensuelle virtuelle».

Outre le bilan énergétique, les ZEB nets peuvent être caractérisés par leur capacité à adapter la charge du bâtiment à la production d’énergie (adaptation de la charge) ou à répondre aux besoins de l’infrastructure de réseau local (interaction grind). Les deux peuvent être exprimés par des indicateurs appropriés, conçus uniquement comme des outils d’évaluation.

Les informations sont basées sur les publications et dans lesquelles des informations plus détaillées pourraient être trouvées.

Conception et construction
Les étapes les plus rentables vers une réduction de la consommation d’énergie d’un bâtiment se produisent généralement au cours du processus de conception. Pour obtenir une utilisation efficace de l’énergie, la conception sans énergie s’écarte de manière significative des pratiques de construction conventionnelles. Les concepteurs de bâtiments à énergie zéro réussis associent généralement les principes du solaire passif, ou du conditionnement artificiel / fictif, qui ont fait leurs preuves dans le temps et qui fonctionnent avec les actifs sur site. La lumière du soleil et la chaleur solaire, les brises dominantes et la fraîcheur de la terre sous un bâtiment peuvent fournir une lumière du jour et des températures intérieures stables avec un minimum de moyens mécaniques. Les ZEB sont normalement optimisés pour utiliser le gain de chaleur solaire passif et l’ombrage, combinés à la masse thermique pour stabiliser les variations de température diurnes tout au long de la journée et dans la plupart des climats, ils sont super-isolés. Toutes les technologies nécessaires à la création de bâtiments sans énergie sont disponibles dès aujourd’hui.

Des outils sophistiqués de simulation énergétique du bâtiment en 3D sont disponibles pour modéliser les performances d’un bâtiment avec diverses variables de conception telles que l’orientation du bâtiment (par rapport à la position journalière et saisonnière du soleil), type d’isolation et valeurs des éléments de construction, étanchéité à l’air (résistance aux intempéries), efficacité du chauffage, du refroidissement, de l’éclairage et d’autres équipements, ainsi que du climat local. Ces simulations aident les concepteurs à prédire la performance du bâtiment avant sa construction et leur permettent de modéliser les implications économiques et financières sur l’analyse coûts-avantages du bâtiment, ou même plus approprié – l’évaluation du cycle de vie.

Les bâtiments à énergie zéro sont construits avec des caractéristiques d’économie d’énergie importantes. Les charges de chauffage et de refroidissement sont abaissées en utilisant des équipements à haut rendement (tels que les pompes à chaleur plutôt que les fours. Les pompes à chaleur sont environ quatre fois plus efficaces que les fours), ajoutent de l’isolant (surtout dans les combles et les caves). fenêtres d’efficacité (telles que fenêtres à triple vitrage à faible émissivité), protection contre le tirage, appareils à haut rendement (en particulier les réfrigérateurs modernes à haut rendement), éclairage LED à haute efficacité, gain solaire passif en hiver et ombrage passif en été, ventilation naturelle et d’autres techniques. Ces caractéristiques varient en fonction des zones climatiques dans lesquelles la construction a lieu. Les charges de chauffage de l’eau peuvent être abaissées en utilisant des appareils de conservation de l’eau, des unités de récupération de chaleur sur les eaux usées et en utilisant un chauffe-eau solaire et un équipement de chauffage de l’eau à haut rendement. En outre, l’éclairage naturel avec des puits de lumière ou des solartubes peut fournir 100% de l’éclairage diurne dans la maison. L’éclairage nocturne est généralement effectué avec un éclairage fluorescent et à LED qui consomme 1/3 ou moins d’énergie que les lampes à incandescence, sans ajouter de chaleur indésirable. Et diverses charges électriques peuvent être atténuées en choisissant des appareils efficaces et en minimisant les charges fantômes ou la consommation en veille. Les autres techniques pour atteindre le zéro net (en fonction du climat) sont les principes de construction à l’abri de la terre, les murs de super-isolation utilisant des ballots de paille, les panneaux de construction préfabriqués de Vitruvian et les éléments de toit extérieurs.

Une fois que la consommation d’énergie du bâtiment a été réduite au minimum, il est possible de générer toute cette énergie sur le site à l’aide de panneaux solaires installés sur le toit. Voir ici des exemples de maisons à énergie nette nulle ici.

Les bâtiments à énergie zéro sont souvent conçus pour permettre une double utilisation de l’énergie, y compris celle des produits blancs. Par exemple, utiliser l’échappement du réfrigérateur pour chauffer l’eau domestique, l’air de ventilation et les échangeurs de chaleur, les machines de bureau et les serveurs informatiques, ainsi que la chaleur corporelle pour chauffer le bâtiment. Ces bâtiments utilisent l’énergie thermique que les bâtiments conventionnels peuvent épuiser à l’extérieur. Ils peuvent utiliser la ventilation à récupération de chaleur, le recyclage de la chaleur à l’eau chaude, la production combinée de chaleur et d’électricité et les refroidisseurs à absorption.

Récolte d’énergie
Les ZEB récoltent l’énergie disponible pour répondre à leurs besoins en électricité et en chauffage ou en climatisation. Le moyen le plus courant de récolter de l’énergie est d’utiliser des panneaux solaires photovoltaïques installés sur le toit pour transformer la lumière du soleil en électricité. L’énergie peut également être récoltée avec des capteurs solaires thermiques (qui utilisent la chaleur du soleil pour chauffer l’eau du bâtiment). Les pompes à chaleur, qu’elles soient au sol (autrement appelées géothermiques) ou à source d’air, peuvent également récupérer la chaleur et la fraîcheur de l’air ou du sol à proximité du bâtiment. Techniquement, les pompes à chaleur déplacent la chaleur plutôt que de la récolter, mais l’effet global en termes de réduction de la consommation d’énergie et de réduction de l’empreinte carbone est similaire. Dans le cas des maisons individuelles, différentes technologies de microgénération peuvent être utilisées pour fournir de la chaleur et de l’électricité au bâtiment, en utilisant des cellules solaires ou des éoliennes pour l’électricité et des biocarburants ou des capteurs solaires thermiques . Un STES peut également être utilisé pour le refroidissement en été en stockant le froid de l’hiver sous terre. Pour faire face aux fluctuations de la demande, les bâtiments à zéro énergie sont fréquemment raccordés au réseau électrique, exportent de l’électricité vers le réseau en cas de surplus et prélèvent de l’électricité lorsque la production d’électricité est insuffisante. Les autres bâtiments peuvent être totalement autonomes.

La récupération d’énergie est le plus souvent plus efficace (coût et utilisation des ressources) lorsqu’elle est effectuée à l’échelle locale mais combinée, par exemple, un groupe de maisons, un logement collectif, un district local, un village, etc. plutôt qu’une base individuelle. Un avantage énergétique de cette récupération d’énergie localisée est l’élimination virtuelle des pertes de transmission électrique et de distribution d’électricité. La récupération d’énergie sur site, notamment avec des panneaux solaires installés sur le toit, élimine complètement ces pertes de transmission. Ces pertes représentent environ 7,2% à 7,4% de l’énergie transférée. La récupération d’énergie dans les applications commerciales et industrielles devrait bénéficier de la topographie de chaque site. Cependant, un site exempt d’ombre peut générer de grandes quantités d’électricité solaire à partir du toit du bâtiment et presque tous les sites peuvent utiliser des pompes à chaleur géothermiques ou à air. La production de biens sous consommation nette d’énergie fossile nécessite des emplacements de ressources géothermiques, microhydro, solaires et éoliennes pour soutenir le concept.

Les quartiers à énergie zéro, tels que le développement de BedZED au Royaume-Uni et ceux qui se développent rapidement en Californie et en Chine, pourraient utiliser des systèmes de production distribuée. Cela peut dans certains cas inclure le chauffage urbain, l’eau glacée de la communauté, les éoliennes partagées, etc. Il est actuellement prévu d’utiliser les technologies ZEB pour construire des villes entières consommatrices d’énergie hors réseau ou nettes.

Le débat “récolte d’énergie” versus “conservation d’énergie”
L’un des principaux domaines de débat dans la conception des bâtiments à énergie zéro concerne l’équilibre entre la conservation de l’énergie et la collecte décentralisée au point d’utilisation de l’énergie renouvelable (énergie solaire, énergie éolienne et énergie thermique). La plupart des maisons sans énergie utilisent une combinaison de ces stratégies.

À la suite de subventions gouvernementales importantes pour les systèmes électriques solaires photovoltaïques, les éoliennes, etc., certains suggèrent qu’une ZEB est une maison conventionnelle dotée de technologies de récupération d’énergie renouvelable distribuées. Des ajouts entiers de ces maisons sont apparus dans des endroits où les subventions photovoltaïques (PV) sont importantes, mais beaucoup de «maisons à énergie zéro» ont encore des factures de services publics. Ce type de récupération d’énergie sans conservation d’énergie supplémentaire peut ne pas être rentable avec le prix actuel de l’électricité produite avec des équipements photovoltaïques (en fonction du prix local de l’électricité de la compagnie d’électricité). Les économies de coûts, d’énergie et d’empreinte carbone résultant de la conservation (p. Ex. Isolation accrue, fenêtres à triple vitrage et pompes à chaleur) comparées à celles de la production d’énergie sur place (p. Ex. Panneaux solaires) ici.

Depuis les années 1980, la conception de bâtiments solaires passifs et les maisons passives ont démontré une réduction de la consommation d’énergie de chauffage de 70% à 90% dans de nombreux endroits, sans récupération active d’énergie. Pour les nouvelles constructions et avec une conception experte, ceci peut être accompli avec peu de coûts de construction supplémentaires pour les matériaux sur un bâtiment conventionnel. Très peu d’experts de l’industrie possèdent les compétences ou l’expérience nécessaires pour tirer pleinement parti des avantages de la conception passive. Ces conceptions solaires passives sont beaucoup plus rentables que l’ajout de panneaux photovoltaïques coûteux sur le toit d’un bâtiment inefficace conventionnel. Quelques kilowattheures de panneaux photovoltaïques (coûtant de 2 à 3 dollars par kWh de production annuelle, équivalent en dollars américains) peuvent ne réduire que de 15% à 30% les besoins énergétiques externes. Un climatiseur de rendement énergétique saisonnier élevé de 100 000 BTU (110 MJ) 14 nécessite plus de 7 kW d’électricité photovoltaïque en fonctionnement, ce qui ne suffit pas pour une exploitation nocturne hors réseau. Le refroidissement passif et les techniques d’ingénierie de système supérieures peuvent réduire les besoins en climatisation de 70% à 90%. L’électricité produite par le photovoltaïque devient plus rentable lorsque la demande globale d’électricité est moindre.

Comportement des occupants
L’énergie utilisée dans un bâtiment peut varier considérablement en fonction du comportement de ses occupants. L’acceptation de ce qui est considéré comme confortable varie grandement. Des études sur des maisons identiques aux États-Unis ont montré des différences spectaculaires dans la consommation d’énergie, certaines maisons identiques consommant plus du double de l’énergie des autres. Le comportement des occupants peut varier des différences de réglage et de programmation des thermostats, des différents niveaux d’éclairage et d’eau chaude, ainsi que de la quantité d’appareils électriques ou de charges de prise utilisés.

Problèmes liés à l’utilitaire
Les entreprises de services publics sont généralement responsables de l’entretien de l’infrastructure électrique qui alimente nos villes, nos quartiers et nos bâtiments individuels. Les entreprises de services publics possèdent généralement cette infrastructure jusqu’à la limite de propriété d’une parcelle individuelle et, dans certains cas, possèdent leur propre infrastructure électrique sur des terres privées. Les services publics se sont inquiétés du fait que l’utilisation du comptage net pour les projets ZNE menace le chiffre d’affaires de base des services publics, ce qui a un impact sur leur capacité à entretenir et à entretenir la partie du réseau électrique dont ils sont responsables. Les services publics ont exprimé leur crainte que les États qui appliquent les lois sur le comptage net puissent supporter des coûts d’utilité plus élevés, car ces propriétaires seraient responsables de l’entretien du réseau tandis que les propriétaires de ZNE ne paieraient rien. Cela crée des problèmes potentiels d’équité, car à l’heure actuelle, le fardeau semble peser sur les ménages à faible revenu. Une solution possible à ce problème consiste à créer une redevance de base minimale pour tous les foyers raccordés au réseau de distribution, ce qui obligerait les propriétaires de ZNE à payer leurs services de réseau indépendamment de leur consommation électrique.

On craint également que la distribution locale ainsi que les grands réseaux de transport n’aient pas été conçus pour acheminer l’électricité dans deux directions, ce qui peut être nécessaire lorsque des niveaux plus élevés de production d’énergie distribuée sont mis en service. Surmonter cette barrière pourrait nécessiter d’importantes mises à niveau du réseau électrique, mais cela n’est pas considéré comme un problème majeur tant que la production d’énergie renouvelable n’atteint pas des niveaux de pénétration beaucoup plus élevés que ceux actuellement réalisés.

Les efforts de développement
Une large acceptation de la technologie des bâtiments à consommation énergétique nulle peut nécessiter davantage de mesures incitatives gouvernementales ou de règlements sur le code du bâtiment, l’élaboration de normes reconnues ou une augmentation significative du coût de l’énergie conventionnelle.

Le campus photovoltaïque de Google et le campus photovoltaïque de 480 kilowatts de Microsoft reposaient sur des subventions et des incitations financières du gouvernement fédéral américain, et plus particulièrement de la Californie. La Californie fournit maintenant des subventions de 3,2 milliards de dollars US pour des bâtiments résidentiels et commerciaux à consommation énergétique quasi nulle. Les détails des subventions accordées par d’autres États américains en matière d’énergie renouvelable (jusqu’à 5 dollars américains par watt) figurent dans la base de données sur les incitations d’État pour les énergies renouvelables et l’efficacité. Le Florida Solar Energy Centre présente un diaporama sur les progrès récents dans ce domaine.

Le Conseil mondial des entreprises pour le développement durable a lancé une initiative majeure pour soutenir le développement de ZEB. Dirigée par le PDG de United Technologies et le président de Lafarge, l’organisation bénéficie à la fois du soutien de grandes entreprises mondiales et de l’expertise nécessaire pour mobiliser le monde de l’entreprise et le soutien gouvernemental pour faire de ZEB une réalité. Leur premier rapport, une enquête sur les principaux acteurs de l’immobilier et de la construction, indique que les coûts de la construction écologique sont surestimés de 300%. Les participants à l’enquête ont estimé que les émissions de gaz à effet de serre des bâtiments représentaient 19% du total mondial, alors que la valeur réelle était d’environ 40%.

Bâtiments influents sans énergie et à faible consommation d’énergie
Ceux qui ont commandé la construction de maisons passives et de maisons sans énergie (au cours des trois dernières décennies) ont joué un rôle essentiel dans les innovations technologiques itératives, progressives et de pointe. On a beaucoup appris de nombreux succès importants et de quelques échecs coûteux.

Le concept de bâtiment sans énergie a été une évolution progressive par rapport à d’autres conceptions de bâtiments à faible consommation d’énergie. Parmi celles-ci, les normes canadiennes R-2000 et les normes allemandes relatives aux maisons passives ont eu une influence internationale. Des projets pilotes de collaboration avec le gouvernement, tels que la super-maison de la Saskatchewan et la tâche 13 de l’Agence internationale de l’énergie, ont également joué leur rôle.

Avantages et inconvénients

Avantages
isolement des propriétaires de bâtiments des futures hausses de prix de l’énergie
un confort accru grâce à des températures intérieures plus uniformes (ceci peut être démontré avec des cartes isothermes comparatives)
réduction des besoins en matière d’austérité énergétique
réduction du coût total de possession grâce à l’amélioration de l’efficacité énergétique
réduction du coût de la vie mensuel net total
Risque de perte réduit dû aux pannes de réseau
Fiabilité accrue – les systèmes photovoltaïques ont une garantie de 25 ans et tombent rarement en panne pendant les conditions météorologiques – les systèmes photovoltaïques 1982 du pavillon EPCOT Energy de Walt Disney World fonctionnent toujours bien aujourd’hui, après avoir subi trois ouragans récents
les coûts supplémentaires sont minimisés pour les nouvelles constructions par rapport à une rénovation après coup
valeur de revente plus élevée car les propriétaires potentiels exigent plus de ZEB que l’offre disponible
la valeur d’un bâtiment ZEB par rapport à un bâtiment conventionnel similaire devrait augmenter chaque fois que les coûts énergétiques augmentent
les futures restrictions législatives et les taxes / pénalités sur les émissions de carbone peuvent imposer des améliorations coûteuses aux bâtiments inefficaces
contribuer aux plus grands avantages de la société, par exemple en fournissant une énergie renouvelable durable au réseau, en réduisant le besoin d’élargir le réseau

Désavantages
les coûts initiaux peuvent être plus élevés – l’effort nécessaire pour comprendre, appliquer et se qualifier pour les subventions ZEB, si elles existent.
très peu de concepteurs ou de constructeurs ont les compétences ou l’expérience nécessaires pour construire des ZEB
les baisses possibles des coûts d’énergie renouvelable des futures entreprises de services publics pourraient réduire la valeur du capital investi dans l’efficacité énergétique
Le prix de la technologie des équipements photovoltaïques photovoltaïques a chuté d’environ 17% par an – La valeur des capitaux investis dans un système de production d’énergie solaire sera réduite – Les subventions actuelles seront progressivement supprimées à mesure que la production photovoltaïque diminuera les prix futurs
le défi de récupérer les coûts initiaux plus élevés lors de la revente de bâtiments, mais de nouveaux systèmes d’évaluation énergétique sont introduits progressivement.
Bien que la maison individuelle puisse utiliser une moyenne d’énergie nette nulle sur une année, elle peut exiger de l’énergie au moment où la demande de pointe pour le réseau se produit. Dans un tel cas, la capacité du réseau doit toujours fournir de l’électricité à toutes les charges. Par conséquent, une ZEB ne peut pas réduire la capacité requise de la centrale électrique.
sans une enveloppe thermique optimisée, l’énergie incorporée, l’énergie de chauffage et de refroidissement et l’utilisation des ressources sont plus élevées que nécessaire. Par définition, les ZEB ne requièrent pas un niveau minimum de performance de chauffage et de refroidissement, permettant ainsi aux systèmes d’énergie renouvelable surdimensionnés de combler le déficit énergétique.
la capture d’énergie solaire à l’aide de l’enveloppe de la maison ne fonctionne que dans des endroits dégagés du soleil. La capture de l’énergie solaire ne peut pas être optimisée dans le nord (pour l’hémisphère nord ou le sud pour l’hémisphère sud) face à l’ombre ou à un environnement boisé.

Bâtiment zéro énergie versus bâtiment écologique
L’objectif de la construction écologique et de l’architecture durable est d’utiliser les ressources plus efficacement et de réduire l’impact négatif d’un bâtiment sur l’environnement. Les bâtiments à consommation énergétique nulle atteignent un objectif clé en matière de construction écologique, à savoir la réduction totale ou très significative de la consommation d’énergie et des émissions de gaz à effet de serre pendant la vie du bâtiment.Les bâtiments à énergie zéro peuvent ou non être considérés comme “verts” dans tous les domaines, tels que la réduction des déchets, l’utilisation de matériaux de construction recyclés, etc. Cependant, les bâtiments à consommation énergétique nulle ou nette ont tendance à avoir un impact écologique beaucoup plus faible. du bâtiment par rapport à d’autres bâtiments “verts” nécessitant de l’énergie et / ou des combustibles fossiles importés pour être habitables et répondre aux besoins des occupants.

En raison des défis de conception et de la sensibilité à un site requis pour répondre efficacement aux besoins énergétiques d’un bâtiment et aux occupants d’énergie renouvelable (solaire, éolienne, géothermique, etc.), les concepteurs doivent appliquer des principes de conception holistiques actifs naturels disponibles gratuitement, tels que l’orientation solaire passive, la ventilation naturelle, l’éclairage naturel, la masse thermique et le refroidissement nocturne.