Здание с нулевой энергией, также известное как здание с нулевой чистой энергией (ZNE), энергетическое строительство с нулевым нулевым уровнем (NZEB), нетто-нулевое здание или здание с нулевым углеродом — это здание с нулевым энергопотреблением, что означает общее количество энергии используемые зданием на ежегодной основе, примерно равны количеству возобновляемых источников энергии, созданных на площадке, или в других определениях по возобновляемым источникам энергии в других местах. Эти здания, следовательно, вносят меньше общего парникового газа в атмосферу, чем аналогичные здания, не относящиеся к ЗНЭ. Они иногда потребляют невозобновляемую энергию и производят парниковые газы, но в других случаях сокращают потребление энергии и производство парниковых газов в других местах на ту же сумму. Аналогичная концепция, одобренная и осуществляемая Европейским союзом и другими странами-партнерами, — это почти нулевое энергетическое строительство (nZEB) с целью обеспечения к 2020 году всех зданий в регионе по стандартам nZEB. Земельные здания становятся все более распространенными для нового строительства но все еще довольно редки, как модернизация существующих домов.

обзор
Большинство нулевых энергетических зданий получают половину или более энергии из сетки и возвращают ту же сумму в другое время. Здания, которые производят избыток энергии в течение года, можно назвать «зданиями с энергией плюс», а здания, которые потребляют немного больше энергии, чем они производят, называются «почти нулевыми энергетическими зданиями» или «дома с ультранизкой энергией».

Чтобы добраться до нулевого энергетического строительства, использование энергии здания должно быть сокращено до такой степени, что вся эта энергия может генерироваться на месте с использованием источников с нулевым углеродом, таких как солнечные батареи или ветряные турбины. Использование энергии сокращается:

Установка толстой изоляции (до 12 дюймов) в стенах, потолке крыши и подвала,
Черновик, чтобы предотвратить утечку холодного воздуха в дом зимой и теплый воздух в дом летом,
Установка эффективных приборов, таких как новый холодильник и новые циркуляционные вентиляторы для системы отопления / переменного тока .
Установка окон с двойным остеклением или тройным остеклением (которые до восьми раз изолированы как одно стекло стекла)
Нагрейте дом высокоэффективными тепловыми насосами (тепловые насосы примерно в четыре раза эффективнее сжигания ископаемого топлива, такого как природный газ или уголь для отопления),
Использование эффективных лампочек таких светодиодов (светодиоды, которые примерно в пять раз эффективны при производстве света от электричества в виде ламп накаливания, т. Е. Традиционных лампочек).

Развитие современных зданий с нулевой энергией стало возможным в основном благодаря прогрессу, достигнутому в области новых технологий и технологий в области энергетики и строительства. К ним относятся изоляция изоляционных пенопластов, высокоэффективные солнечные панели, высокоэффективные тепловые насосы и высокоизолирующие стеклопакеты с низким уровнем E. Эти нововведения также значительно улучшились благодаря академическим исследованиям, которые собирают точные данные о энергоэффективности в традиционных и экспериментальных зданиях и предоставляют параметры производительности для современных компьютерных моделей для прогнозирования эффективности инженерных проектов.

Звероугольные здания могут быть частью умной сетки. Некоторые преимущества этих зданий заключаются в следующем:

Интеграция возобновляемых источников энергии
Интеграция подключаемых электрических транспортных средств, называемых транспортными средствами
Внедрение концепций с нулевой энергией

Хотя концепция чистого нуля применима к широкому спектру ресурсов, таких как энергия, вода и отходы. Энергия, как правило, является первым ресурсом, который должен быть нацелен, потому что:

Энергия, в частности электричество и отопительное топливо, такие как природный газ или мазут, стоит дорого. Следовательно, сокращение использования энергии может спасти деньги владельца здания. Напротив, вода и отходы являются недорогими.
Энергия, особенно электричество и отопительное топливо, имеет высокий углеродный след. Следовательно, сокращение использования энергии является основным способом снижения углеродного следа здания
Существуют хорошо известные средства для значительного сокращения использования энергии и выбросов углекислого газа в зданиях. К ним относятся: добавление изоляции, использование тепловых насосов вместо печей, использование двойных или тройных стеклопакетов с низким E, а также добавление солнечных панелей к крыше.
Существуют субсидируемые правительством субсидии и налоговые льготы для установки тепловых насосов, солнечных панелей, стеклопакетов и изоляции, что значительно снижает стоимость получения электроэнергии в нулевом энергопотреблении для владельца здания. Например, в США существуют федеральные налоговые льготы для солнечных батарей, государственные стимулы (которые варьируются в зависимости от штата, но перечислены здесь) для солнечных панелей, тепловых насосов и высокоизолирующих стеклопакетов. Некоторые штаты, такие как Массачусетс, также предлагают кредиты с низким процентом или низким процентом, чтобы позволить владельцам зданий покупать тепловые насосы, солнечные панели и окна с тройным остеклением, которые они иначе не могли себе позволить. Сообщается, что стоимость получения существующего дома до чистой энергии равна 5-10% стоимости дома. Сообщалось о 15-процентной отдаче от инвестиций. Подробнее см. Здесь.

Определения
Несмотря на разделение названия «нулевой чистой энергии», существует несколько определений того, что термин означает на практике, с определенной разницей в использовании между Северной Америкой и Европой.

Использование энергии нулевой сети
В этом типе ЗНЭ количество энергии, обеспечиваемой возобновляемыми источниками энергии на месте, равно количеству энергии, используемой зданием. В Соединенных Штатах «нулевое чистое энергетическое строительство» обычно относится к этому типу здания.

Использование энергии с нулевым сетевым источником энергии
Этот ZNE генерирует такое же количество энергии, которое используется, включая энергию, используемую для транспортировки энергии в здание. Этот тип учитывает потери энергии при производстве и передаче электроэнергии. Эти ЗНЭ должны генерировать больше электроэнергии, чем нулевые сетевые энергетические здания.

Чистые нулевые выбросы энергии
За пределами Соединенных Штатов и Канады ЗЭБ обычно определяется как единица с нулевыми чистыми выбросами энергии, также известная как строительство с нулевым углеродом или строительство нулевых выбросов. В соответствии с этим определением выбросы углекислого газа, образующиеся в результате использования на месте или за пределами месторождения ископаемого топлива, уравновешиваются объемом производства возобновляемой энергии на месте. Другие определения включают не только выбросы углерода, создаваемые используемым зданием, но также и те, которые генерируются при строительстве здания и воплощенной энергии конструкции. Другие обсуждают вопрос о том, следует ли включать выбросы углерода в коммутирующие с и из здания. В ходе новой работы в Новой Зеландии был начат подход, включающий создание энергии транспорта пользователя в рамках нулевого уровня энергии.

Чистая нулевая стоимость
В этом типе строительства затраты на покупку энергии уравновешиваются доходом от продажи электроэнергии до сети электроэнергии, генерируемой на месте. Такой статус зависит от того, как коммунальные предприятия получают чистую электроэнергию и структуру коммунальных услуг, которые использует здание.
Чистое использование энергии за пределами площадки
Здание может считаться ЗЭБ, если 100% энергии, которую он покупает, поступает из возобновляемых источников энергии, даже если энергия генерируется с сайта.

Вне сетки
Внесетевые здания представляют собой автономные ЗЭБ, которые не подключены к объекту энергообеспечения за пределами площадки. Они требуют распределенной генерации возобновляемой энергии и возможности хранения энергии (когда солнце не светит, ветер не дует и т. Д.). Энергетический автаркический дом — это концепция здания, в которой баланс собственного потребления энергии и производства может производиться на ежечасно или даже меньше. Энергетические автаркические дома могут быть сняты с сети.

Выработка энергии
В случае отдельных домов несколько технологий микрогенерации могут использоваться для обеспечения тепла и электричества в здании.

Электричество: с помощью солнечных элементов (фотоэлектрических), ветровых турбин (энергия ветра) и топливных элементов (водород).
Тепло: с помощью биотоплива, биомассы, солнечных тепловых коллекторов (горячая вода, горячий воздух, пар низкого давления), накопление в тепловой массе здания, водных стен и стен Тромбе-Мишеля, среди других термических стратегий биоклиматического арсенала, синтезированных в пассивный дом. С помощью этих технологий можно обеспечить отопление, охлаждение и даже охлаждение в условиях дома или здания. Среди последних разработок — геотермальное нагревание или накопление тепловой энергии, через которую скважины производятся на глубинах от 40 до 70 м, приблизительно 30 см в диаметре, с помощью которых вода рециркулируется из фанкойла или сияющих систем кондиционирования пола. Таким образом, летняя жара накапливается для использования зимой и наоборот. Самым известным примером является строительство немецкого парламента в Берлине архитектором Норманном Фостером.
Колебания спроса: чтобы справиться с колебаниями спроса на тепло или электроэнергию, здания с нулевой энергией обычно подключаются к сети и имеют двухсторонние счетчики. Таким образом, они экспортируют электроэнергию в течение дня и импортируют ее в течение ночи. Огромное преимущество заключается в том, чтобы избежать высокой стоимости стационарных батарей и их обслуживания для накопления электроэнергии. Для его реализации требуется конкретное законодательство и политика субсидирования. Это очень сложно в странах, где частные услуги и власть слабого государства. Другая возможность заключается в том, что здания полностью автономны (не подключены к сети), но первоначальные затраты намного выше и вряд ли могут быть амортизированы без субсидий.
Возможны окрестности или проекты с нулевым энергопотреблением, такие как BedZED, построенные в Англии, хотя в Германии есть несколько примеров. В этих случаях концепция распределенной генерации используется вместе с централизованным теплоснабжением. Недавние примеры строительства целых городов с нулевой энергией, таких как случай Дунтана вблизи Шанхая в Китае. В Японии городские секторы с централизованным теплоснабжением и охлаждением были оснащены распределением горячей воды и холодной воды в качестве государственной службы.

Чистое создание нулевой энергии
Основываясь на научном анализе в рамках совместной исследовательской программы «На пути к экологически чистым солнечным солнечным зонам», была создана методологическая основа, которая допускает различные определения в соответствии с политическими целями страны, специфическими (климатическими) условиями и соответственно сформулированными требованиями к внутренним условиям: общая концептуальное понимание Net ZEB — это энергоэффективное, связанное с сетью здание, способное генерировать энергию из возобновляемых источников, чтобы компенсировать собственный спрос на энергию.

В формулировке «Нет» подчеркивается энергетический обмен между зданием и энергетической инфраструктурой. Благодаря взаимодействию с сеткой и сетью чистые ЗЭБ становятся активной частью инфраструктуры возобновляемых источников энергии. Это подключение к энергетическим сетям предотвращает сезонное накопление энергии и большие системы на месте для выработки энергии из возобновляемых источников, например, в энергетических автономных зданиях. Сходство обоих концепций — это путь двух действий: снижение спроса на энергию с помощью мер энергоэффективности и использования пассивной энергии), генерирующих энергию из возобновляемых источников. Однако сетевое взаимодействие Net ZEBs и планы по широкому увеличению их количества вызывают соображения относительно большей гибкости в смещении энергетических нагрузок и снижения пиковых нагрузок.

В рамках этой процедуры баланса необходимо определить несколько аспектов и явный выбор:

Граница системы зданий разделена на физическую границу, которая определяет, какие возобновляемые ресурсы рассматриваются (например, в отношении площадей зданий, на месте или даже за пределами площадки, см.) Соответственно, сколько зданий включено в баланс (одно здание, кластер зданий ) и границу баланса, которая определяет включенные виды использования энергии (например, отопление, охлаждение, вентиляция, горячая вода, освещение, техника, ИТ, центральные службы, электромобили и воплощенная энергия и т. д.). Следует отметить, что варианты использования возобновляемых источников энергии могут быть приоритетными (например, путем транспортировки или преобразования, доступности в течение срока службы здания или потенциала репликации в будущем и т. Д.) И, следовательно, создавать иерархию. Можно утверждать, что ресурсам, находящимся на территории здания или на месте, следует отдавать приоритет перед вариантами поставки за пределы участка.

Весоизмерительная система преобразует физические единицы различных энергоносителей в единую метрику (участок / конечная энергия, включенные или нет возобновляемые части источника / первичной энергии, стоимость энергии, эквивалентные выбросы углерода и даже энергетические или экологические кредиты) и позволяет их сравнение и компенсацию между собой в одном балансе (например, экспортируемое PV-электричество может компенсировать импортированную биомассу). Политически влияющие и, следовательно, асимметричные или зависящие от времени коэффициенты преобразования / взвешивания могут влиять на относительную ценность энергоносителей и могут влиять на требуемую мощность генерации энергии.

Период балансировки часто считается равным одному году (подходит для покрытия всех видов использования энергии). Также может быть рассмотрен более короткий период (месячный или сезонный), а также баланс на протяжении всего жизненного цикла (включая воплощенную энергию, которая также может учитываться в годовом исчислении и учитываться в дополнение к операционным потребностям в энергии).

Энергетический баланс может быть выполнен в двух типах баланса: 1) Баланс поставляемой / импортируемой и экспортируемой энергии (фаза мониторинга может быть включена в счет потребления собственного энергопотребления на месте); 2) Баланс между (взвешенным) потреблением энергии и (взвешенной) выработкой энергии (для этапа проектирования, поскольку обычно используются временные модели потребления конечных пользователей —eg для освещения, приборов и т. Д.). В качестве альтернативы можно представить баланс, основанный на ежемесячных чистых значениях, в которых суммируются только остатки в месяц до годового баланса. Это можно увидеть либо как баланс нагрузки / генерации, либо как особый случай баланса импорта / экспорта, где предполагается «виртуальное ежемесячное самопотребление».

В дополнение к энергетическому балансу, Net ZEBs можно охарактеризовать их способность сопоставлять нагрузку здания с помощью его генерации энергии (согласование нагрузки) или выгодно работать в отношении потребностей локальной сетевой инфраструктуры (взаимодействие с измельчением). Оба могут быть выражены соответствующими индикаторами, которые предназначены только для инструментов оценки.

Информация основана на публикациях и в которых можно найти более глубокую информацию.

Проектирование и строительство
Наиболее эффективные с точки зрения затрат шаги по сокращению потребления энергии здания обычно возникают во время процесса проектирования. Для достижения эффективного использования энергии дизайн нулевой энергии значительно отличается от обычной практики строительства. Успешные проектировщики строительства с нулевой энергией обычно сочетают проверенные временем пассивные солнечные или искусственные / поддельные кондиционеры, принципы, которые работают с активами на месте. Солнечный свет и солнечное тепло, преобладающий бриз и прохлада земли под зданием могут обеспечить дневной свет и стабильную температуру в помещении с минимальными механическими средствами. ZEB обычно оптимизированы для использования пассивного солнечного усиления тепла и затенения в сочетании с тепловой массой, чтобы стабилизировать суточные колебания температуры в течение дня, а в большинстве климатов — суперизолированные. Сегодня все технологии, необходимые для создания зданий с нулевой энергией, доступны уже сегодня.

Сложные трехмерные инструменты моделирования энергии здания доступны для моделирования того, как здание будет работать с рядом переменных параметров, таких как ориентация здания (относительно суточного и сезонного положения солнца), тип и расположение окна и двери, глубина выступов, тип изоляции и значения строительных элементов, воздухонепроницаемость (выветривание), эффективность нагрева, охлаждения, освещения и другого оборудования, а также местный климат. Эти симуляции помогают проектировщикам предсказать, как будет работать здание до его построения, и дать им возможность моделировать экономические и финансовые последствия для анализа затрат на использование затрат или даже более подходящего — оценку жизненного цикла.

Звон-энергетические здания построены со значительными энергосберегающими функциями. Нагрев и охлаждение снижаются за счет использования высокоэффективного оборудования (например, тепловых насосов, а не печей. Тепловые насосы примерно в четыре раза эффективнее, чем печи) добавлена ​​изоляция (особенно на чердаке и в подвале домов) (например, окна с тройным остеклением с низким E), высокопроизводительные приборы (особенно современные высокоэффективные холодильники), высокоэффективное светодиодное освещение, пассивное солнечное усиление зимой и пассивное затенение летом, естественная вентиляция , и другие методы. Эти функции варьируются в зависимости от климатических зон, в которых происходит строительство. Нагрев водяного отопления может быть снижен за счет использования водосберегающих светильников, установок для рекуперации тепла на сточных водах и с использованием солнечного нагрева воды и высокоэффективного водонагревательного оборудования. Кроме того, дневной свет с фонарями или солнечными лучами может обеспечить 100% дневного освещения внутри дома. Освещение в ночное время обычно выполняется с люминесцентным и светодиодным освещением, которое использует мощность 1/3 или меньше, чем лампы накаливания, без добавления нежелательного тепла. И различные электрические нагрузки могут быть уменьшены путем выбора эффективных приборов и минимизации фантомных нагрузок или резервной мощности. Другие методы достижения нулевого нуля (в зависимости от климата) — это принципы строительства зданий, основанных на землях, суперизолирующие стены с использованием конструкции соломенного тюка, готовые сборные панели Vitruvianbuilt и элементы крыши плюс внешний ландшафт для сезонного затенения.

Как только энергопотребление здания будет сведено к минимуму, можно будет генерировать всю эту энергию на месте с помощью солнечных панелей на крыше. Здесь приведены примеры нулевых энергетических домов.

Звон-энергетические здания часто предназначены для двойного использования энергии, в том числе из белых товаров. Например, используя вытяжку холодильника для нагрева бытовой воды, вентиляционных и душевых сточных теплообменников, офисных машин и компьютерных серверов и тепла тела для обогрева здания. Эти здания используют тепловую энергию, которую обычные здания могут выходить наружу. Они могут использовать вентиляцию для рекуперации тепла, рециркуляцию горячей воды, комбинированную тепловую и электрическую энергию и абсорбционные чиллеры.

Сбор энергии
ZEB собирают доступную энергию для удовлетворения их потребностей в электричестве и обогреве или охлаждении. Самым распространенным способом сбора энергии является использование солнечных фотоэлектрических панелей на крыше, которые превращают солнечный свет в электричество. Энергия также может быть собрана с помощью солнечных тепловых коллекторов (которые используют солнечную энергию для нагрева воды для здания). Тепловые насосы с заземлением (иначе называемые геотермальными) или источниками воздуха также могут накапливать тепло и охлаждать воздух или землю вблизи здания. Технически тепловые насосы перемещают тепло, а не собирают его, но общий эффект с точки зрения сокращения потребления энергии и снижения выбросов углекислого газа аналогичен. В случае отдельных домов различные технологии микрогенерации могут использоваться для обеспечения тепла и электричества в здании, используя солнечные батареи или ветряные турбины для электричества, а также биотопливо или солнечные тепловые коллекторы, связанные с сезонным хранением тепловой энергии (STES) для обогрева помещений , STES также может использоваться для летнего охлаждения, сохраняя холод зимой под землей. Чтобы справиться с колебаниями спроса, здания с нулевой энергией часто связаны с электрической сетью, экспортируют электроэнергию в сетку при наличии излишков и вытягивают электроэнергию, когда не производится электроэнергия. Другие здания могут быть полностью автономными.

Уборка энергоресурсов чаще всего эффективнее (в стоимостном и ресурсоемкости), когда делается на местном, но комбинированном уровне, например, группа домов, кузнецов, местный район, деревня и т. Д., А не индивидуальная основа. Энергичным преимуществом такого локализованного сбора энергии является виртуальное устранение потерь электрической передачи и распределения электроэнергии. Сбор энергии на месте, например, с помощью солнечных панелей на крыше, полностью исключает эти потери при передаче. Эти потери составляют около 7,2% -7,4% от переданной энергии. Уборка энергоресурсов в коммерческих и промышленных целях должна обладать топографией каждого местоположения. Тем не менее, сайт, свободный от тени, может генерировать большое количество солнечной энергии от крыши здания, и почти на любом участке можно использовать тепловые насосы с геотермальными или воздушными источниками. Для производства товаров при нулевом потреблении ископаемых энергоносителей необходимо использовать геотермальные, микрогидро-, солнечные и ветровые ресурсы для поддержания концепции.

Области нулевой энергетики, такие как разработка BedZED в Соединенном Королевстве, и те, которые быстро распространяются в Калифорнии и Китае, могут использовать схемы распределенной генерации. В некоторых случаях это может включать в себя централизованное теплоснабжение, общинную охлажденную воду, совместные ветряные турбины и т. Д. В настоящее время существуют планы использования технологий ZEB для создания целых внесетевых или нетто-нулевых городов потребления энергии.

«Урожай энергии» против дебатов по энергосбережению
Одной из ключевых областей дебатов в области проектирования нулевой энергии является баланс между энергосбережением и распределенной утилитой использования возобновляемых источников энергии (солнечная энергия, энергия ветра и тепловая энергия). Большинство домов с нулевой энергией используют комбинацию этих стратегий.

В результате значительных государственных субсидий для фотоэлектрических солнечных электрических систем, ветровых турбин и т. Д. Есть те, кто предлагает, чтобы ЗЭБ был обычным домом с распределенными технологиями добычи возобновляемой энергии. Все дополнения к таким домам появились в местах, где субсидии на фотовольтаику (PV) являются значительными, но многие так называемые «дома с нулевой энергией» по-прежнему имеют счета за коммунальные услуги. Этот вид энергозатрат без дополнительной экономии энергии не может быть экономически эффективным с текущей ценой на электроэнергию, вырабатываемую с помощью фотоэлектрического оборудования (в зависимости от местной цены электроэнергии электроэнергетической компании). Публикация затрат, энергии и углеродного следа от сохранения (например, добавленная изоляция, стеклопакеты и тепловые насосы) по сравнению с выбросами энергии на месте (например, солнечные панели) была опубликована для обновления до существующего дома Вот.

С 1980-х годов пассивный солнечный дизайн здания и пассивный дом продемонстрировали снижение потребления тепловой энергии на 70% до 90% во многих местах без активного сбора энергии. Для новых сборок и экспертного дизайна это может быть достигнуто за счет небольших дополнительных затрат на строительство материалов над обычным зданием. Очень немногие отраслевые эксперты обладают навыками или опытом, чтобы полностью улавливать преимущества пассивного дизайна. Такие пассивные солнечные конструкции намного более экономичны, чем добавление дорогих фотоэлектрических панелей на крыше обычного неэффективного здания. Несколько киловатт-часов фотогальванических панелей (стоимостью от 2 до 3 долларов США за годовое производство кВтч, эквивалент в долларах США) могут лишь снизить внешние потребности в энергии на 15-30%. 100 000 BTU (110 МДж) с высоким сезонным коэффициентом энергоэффективности 14 обычный кондиционер требует более 7 кВт фотоэлектрического электричества во время работы, и это не включает в себя достаточно для внесетевой ночной работы. Пассивное охлаждение и превосходные инженерные технологии могут снизить требования к кондиционированию воздуха на 70% до 90%. Электроэнергия, генерируемая на основе фотогальванической системы, становится более рентабельной, когда общий спрос на электроэнергию ниже.

Поведение жильцов
Энергия, используемая в здании, может сильно варьироваться в зависимости от поведения ее жителей. Принятие того, что считается удобным, широко варьируется. Исследования идентичных домов в Соединенных Штатах показали резкие различия в использовании энергии, причем некоторые идентичные дома используют более чем в два раза больше энергии других. Поведение пассажиров может варьироваться от различий в настройке и программировании термостатов, различных уровнях освещенности и горячей воды, а также о количестве различных электрических устройств или используемых нагрузок штепселей.

Утилиты
Утилитарные компании, как правило, несут юридическую ответственность за поддержание электрической инфраструктуры, которая приносит энергию нашим городам, районам и отдельным зданиям. Коммунальные компании, как правило, владеют этой инфраструктурой вплоть до линии собственности отдельной посылки, а в некоторых случаях и собственной электрической инфраструктуры на частной земле. Утилиты выразили обеспокоенность в связи с тем, что использование Net Metering для проектов ZNE угрожает базовому доходу Utilities, что, в свою очередь, влияет на их способность поддерживать и обслуживать часть электрической сети, за которую они несут ответственность. Утилиты выразили обеспокоенность тем, что государства, которые соблюдают законы о записях в сетях, могут оседлать дома, не связанные с ЗНЭ, с более высокими затратами на коммунальные услуги, поскольку те домовладельцы будут нести ответственность за оплату обслуживания сетей, в то время как владельцы домов ЗНЭ теоретически ничего не будут платить, если они достигнут статуса ЗНЭ. Это создает потенциальные проблемы справедливости, поскольку в настоящее время бремя, по-видимому, падает на семьи с низким доходом. Возможным решением этой проблемы является создание минимальной базовой платы для всех домов, подключенных к сетке электросети, что заставило бы владельцев дома ZNE платить за сетевые услуги независимо от их использования в электричестве.

Существуют дополнительные опасения, что локальное распределение, а также более крупные сетки передачи данных не предназначены для передачи электроэнергии в двух направлениях, что может потребоваться, поскольку более высокие уровни распределения распределенной энергии поступают в действие. Преодоление этого барьера может потребовать обширных обновлений для электрической сети, однако это не считается серьезной проблемой, пока возобновляемое поколение не достигнет гораздо более высоких уровней проникновения, чем в настоящее время реализовано.

Усилия развития
Широкое принятие технологий с нулевой энергией может потребовать больше правительственных стимулов или строительных норм, разработки признанных стандартов или значительного увеличения стоимости обычной энергии.

Фотогальванический кампус Google и 600-киловаттный фотогальванический кампус Microsoft опирались на федеральные и, в частности, Калифорнию, субсидии и финансовые стимулы. В настоящее время Калифорния предоставляет субсидии в размере 3,2 млрд. Долл. США для жилых и коммерческих зданий с нулевой энергией. Детали субсидий на возобновляемые источники энергии других стран (до 5 долларов США на ватт) можно найти в базе данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и эффективности. Центр солнечной энергии Флориды имеет слайд-презентацию о последних достижениях в этой области.

Всемирный совет предпринимателей по устойчивому развитию начал крупную инициативу по поддержке развития ЗЭБ. Во главе с генеральным директором United Technologies и председателем Lafarge организация поддерживает как крупные глобальные компании, так и опыт для мобилизации корпоративного мира и государственной поддержки, чтобы сделать ZEB реальностью. Их первый отчет, обзор ключевых игроков в сфере недвижимости и строительства, показывает, что затраты на строительство зеленых на 30 процентов завышены. Респонденты опроса подсчитали, что выбросы парниковых газов зданиями составляют 19 процентов от общего объема по всему миру, в отличие от фактической стоимости примерно 40 процентов.

Влиятельные здания с нулевой энергией и низкой энергией
Те, кто заказал строительство пассивных домов и домов с нулевой энергией (за последние три десятилетия), были необходимы для итеративных, инкрементных, передовых технологических инноваций. Многое было известно из многих значительных успехов и нескольких дорогостоящих неудач.

Концепция здания с нулевой энергией была прогрессивной эволюцией от других низкоэнергетических строительных конструкций. Среди них канадские стандарты R-2000 и немецкого пассивного дома были влиятельными на международном уровне. Совместные правительственные демонстрационные проекты, такие как суперсуставный Дом Саскачевана и задача 13 Международного энергетического агентства, также сыграли свою роль.

Преимущества и недостатки

преимущества
изоляция для владельцев зданий от будущих цен на энергоносители
повышенный комфорт из-за более однородных внутренних температур (это можно продемонстрировать со сравнительными картами изотерм)
снижение требований к экономии электроэнергии
снижение общей стоимости владения за счет повышения энергоэффективности
снижение общей чистой ежемесячной стоимости жизни
снижение риска потери при отключении сетки
улучшенная надежность — фотогальванические системы имеют 25-летние гарантии и редко терпят неудачу во время погодных проблем — фотоэлектрические системы 1982 года в Walt Disney World EPCOT Energy Pavilion по-прежнему отлично работают сегодня, пройдя три последних урагана
дополнительные затраты сводятся к минимуму для нового строительства по сравнению с модернизацией задним числом
более высокая стоимость перепродажи, поскольку потенциальные владельцы требуют больше ZEB, чем доступных поставок
стоимость здания ZEB по сравнению с аналогичным обычным зданием должна увеличиваться каждый раз при увеличении стоимости энергии
будущие законодательные ограничения и налоги / штрафы за выбросы углерода могут привести к дорогостоящим переоснащениям неэффективных зданий
способствуют большему благу общества, например, обеспечивают устойчивую возобновляемую энергию в сетку, уменьшая потребность в расширении сетки

Недостатки
первоначальные затраты могут быть более высокими — усилия, необходимые для понимания, применения и квалификации субсидий ZEB, если они существуют.
очень немногие дизайнеры или строители обладают необходимыми навыками или опытом для создания ZEBs
возможное снижение будущих затрат на возобновляемую энергию коммунальной компании может снизить стоимость капитала, инвестированного в энергоэффективность
цена новых фотоэлектрических солнечных батарей снизилась примерно на 17% в год — это уменьшит стоимость капитала, инвестированного в солнечную электрогенерирующую систему. Текущие субсидии будут постепенно сокращаться, поскольку производство фотогальванической массы снижает будущую цену
задача восстановить более высокие первоначальные затраты на перепродажу здания, но постепенно внедряются новые системы оценки энергопотребления.
в то время как индивидуальный дом может использовать среднее значение чистой нулевой энергии в течение года, он может потребовать энергию в то время, когда возникает пиковая потребность в сетке. В этом случае пропускная способность сетки должна обеспечивать электроэнергией все нагрузки. Поэтому ZEB может не уменьшить требуемую мощность электростанции.
без оптимизированной тепловой оболочки, реализованная энергия, энергия нагрева и охлаждения и использование ресурсов выше, чем необходимо. ZEB по определению не требует минимального уровня производительности при нагревании и охлаждении, тем самым позволяя избыточным системам возобновляемых источников энергии заполнять энергетический зазор.
захват солнечной энергии с использованием домашнего конверта работает только в местах, свободных от солнца. Захват солнечной энергии не может быть оптимизирован на севере (для северного полушария, или на юге для южного полушария), обрамляющего тень или лесистую местность.

Нулевое энергетическое строительство против зеленого строительства
Целью зеленого строительства и устойчивой архитектуры является более эффективное использование ресурсов и снижение негативного воздействия здания на окружающую среду. Нулевые энергетические здания достигают одной ключевой цели зеленого строительства полностью или очень значительно сокращают потребление энергии и выбросы парниковых газов в течение всего срока службы здания. Zero energy buildings may or may not be considered «green» in all areas, such as reducing waste, using recycled building materials, etc. However, zero energy, or net-zero buildings do tend to have a much lower ecological impact over the life of the building compared with other «green» buildings that require imported energy and/or fossil fuel to be habitable and meet the needs of occupants.

Because of the design challenges and sensitivity to a site that are required to efficiently meet the energy needs of a building and occupants with renewable energy (solar, wind, geothermal, etc.), designers must apply holistic design principles, and take advantage of the free naturally occurring assets available, such as passive solar orientation, natural ventilation, daylighting, thermal mass, and night time cooling.