如何设计一个零碳家园

的COVID-19大流行明确了减缓气候变化影响的必要性。建筑环境是一个特别的违法者。想想看:根据联合国环境规划署(United Nations Environment Program)最新的数据，2018年，用于建造和运营我们的建筑物的能源占全球二氧化碳排放量的近40%报告．

政策，尤其是美国的政策，有其局限性(见特朗普总统的政策)撤军因此，影响变化的能力掌握在建筑师和设计师手中。一个越来越普遍的策略是设计净零能耗建筑，建筑师可以在地基住宅项目和改造中相对快速地开始实施。但是从哪里开始呢?

关于净零能耗建筑有很多术语，但这里我们使用的是它最基本的定义:一个净零能耗住宅将产生相当于它一年消耗的电量。所以从理论上讲，你的建筑从电网中获得的任何能量都会被返还。AD100公司建筑性能主管维克拉姆•萨米(Vikram Sami)表示:“把它想象成你的大楼的支票账户，你从里面取出一些钱，又把一些钱还给它。Olson Kundig建筑事务所．

但别想买特斯拉太阳能屋顶将会把你带到那里:“净零设计比买一堆太阳能电池板要全面得多，”AD100公司的合伙人、建筑师Vicki Yuan说弗拉托湖|建筑师在德克萨斯州的圣安东尼奥。

无论你是一个正在崭露头角的建筑师，还是一个想要掌握基本知识的室内设计师，我们都将打破零碳住宅设计的过程。

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教育你的客户

你的客户可能对建造一个更高效、更环保的家感兴趣，但他们不一定知道一个净零的家是可能的。Olson Kundig的萨米说:“我们的大多数客户实际上不熟悉‘净零能源’这个术语，所以我们必须和他们谈谈这个问题。”因此，他说，设计团队将通过发布项目前的调查问卷来启动对话，客户可以在调查问卷中提供有关房子的预期大小、他们想要的空间类型以及他们是否对净零排放的房子感兴趣的详细信息。“我发现，当你向客户解释它时，他们实际上非常投入，非常兴奋，”他说。

同样重要的是要提前了解成本。通常情况下，虽然比过去便宜得多，但用于零碳住宅的系统和产品却很昂贵。在这里，它有助于显示你的客户数量:最终投资将被你的客户节省的电费所抵消。Mary Ann Schicketanz是工作室Schicketanz她与当地能源顾问合作，让数字来说话:“我们事先做了基本的摊销计算，”她说。“如今，在三到七年之间，你就很清楚了，其他的一切都是储蓄。”

还引用税收优惠．例如，从现在到2021年12月，房主可以扣除22%到26%的税收可再生能源的成本比如太阳能电池板，加上安装费用，从他们的税收中扣除。各州和市政当局可能会提供自己的激励措施，所以一定要做好调查。(DSIRE，综合的数据库北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)的政策和激励措施手册，是一个方便的资源。)

在某些情况下——即使你的客户要求——由于当地气候、场地条件、现有建筑的朝向或年龄，可能不可能建造或改造房屋以实现净零能源。Schicketanz警告说:“这不是在所有地方都能实现的。“我希望我能在自己家里这样做，但我的房子周围都是巨大的松树，屋顶朝北倾斜。”

但是，即使你不能达到完美的平衡，袁说，“我认为答案是你仍然可以尝试接近，你可以尽你所能去达到那里。”

组建合适的团队

净零设计是一个复杂的、数据驱动的过程，因此汇集一个专家团队非常重要。除了建筑师之外，大多数设计团队还包括能源顾问，他将建立一个模型来预测建筑物的性能，以及机械工程师，他将确保您拥有尽可能高效的暖通空调系统。根据项目的复杂程度和客户的意愿，您可能还需要引入其他顾问。当然，你还需要一个熟练的承包商。

Yuan说，有这么多人在一起工作，从第一天开始就把团队团结起来，并勾勒出你的目标是很重要的。“这涉及到很多建筑科学，”她说。“我们通常以一个综合设计小组开始项目，将设计和施工团队的每个人聚集在一起，共同制定目标。”

集合这些智囊团不仅能帮助你设计出更好的建筑，还能让你成为更好的建筑师。Schicketanz说:“你可以从这些人身上学到很多东西，然后反馈到你自己的实践中。”

从网站开始

“要实现净零排放，你不能从光伏电池板开始。对我来说，这是你做的最后一件事，”萨米说。首先，他建议分析当地气候，考虑阳光、风力模式、降雨和温度范围，这将为建筑设计和整体净零战略提供信息。

房子的朝向也很关键。萨米说:“你可以让你的建筑利用自然微风，当你想要的时候利用阳光，当你不需要的时候给你的建筑遮阳。”这不仅使你能够设计一个高效的建筑围护结构，而且还为可再生能源的成功奠定了基础。例如，在北半球，太阳能电池板朝南时最有效，所以你的屋顶应该相应地朝向。这同样适用于地面安装的太阳能电池板。Schicketanz说:“很多东西都是非常基本的，自古以来就被使用——太阳在哪里升起和落下，风从哪里来。”

让设计承担重任

随着团队的组建和场地的优化，您现在可以专注于使您的建筑围护结构尽可能高效。这基本上等同于气密性。袁喜欢引用她从一位值得信赖的机械工程师那里听到的一个比喻:“你想把你的建筑想象成一个人体:你想用鼻子或嘴巴呼吸，而不是通过你的皮肤。”

想想三层玻璃，超级高效的隔热，以及勤奋的façade细节，实际上，密封了任何裂缝。然后你可以通过指定低能耗的暖通空调系统、电器和固定装置进行微调。您的能源顾问和机械工程师可以指导您根据具体的建筑进行决策。袁说:“一切都必须协同工作，这样你才能控制结果，并能够适当地抵消损失。”

改造房屋以实现净零排放稍微有点棘手，因为，当然，你不能重新定位你的房子，而逆向工程建筑围护结构可能会很昂贵。袁对此有第一手的了解:她和丈夫已经开始对一栋西班牙殖民时期的灰泥房屋进行外科手术式的翻新，希望最终在预算范围内实现净零成本。改造将需要隔离墙壁，密封所有裂缝，并更换高效的新机械系统，最终还需要一个屋顶太阳能阵列。这是一项昂贵的努力，但非常值得:“我最喜欢的项目类型是适应性再利用，在这里你是在庆祝历史，我不认为必须将你的房子改造成高性能标准就意味着你要妥协它的美学。”

找出可再生能源

一旦你通过上述策略尽可能地减少了电力负荷，你就可以转向你的能源模型来确定你需要用可再生能源抵消多少电力。在大多数情况下，这将通过太阳能电池板，要么安装在屋顶，要么在地面阵列。其他现场能源发电机，如风能、地热能或水力发电，在国内规模上使用更具挑战性，更昂贵，也更难预测。例如，萨米说:“根据我的经验，除了工业规模，风能真的很难在任何地方实现，尤其是在风力模式不可预测的城市地区。”

好消息是太阳能电池板的价格已经有所下降减少近年来，这项技术变得更加高效。越来越多的pv在视觉上也变得不那么引人注目(例如，埃隆·马斯克就在特斯拉的pv上押下了重注太阳能屋顶）.

重新入住

你的项目可能已经完成了，但工作还没有结束。通过使用后的研究来监控您的项目，并进行相应的调整，这对净零设计过程至关重要。你可能会发现你需要进一步抵消项目的能源消耗。“我认为这是一个很好的方式来贯彻我们的设计，并证明它是有效的。如果不是，我们该如何调整?他补充说，客户一旦了解了自己的能源使用方式，通常会调整自己的生活方式。但有时能源使用的罪魁祸首会令人惊讶:在袁隆平参与的一个项目中，它是一个过度活跃的泳池泵。在最近的一个项目中，Schicketanz发现她需要增加额外的地面pv，以弥补用于给两辆电动汽车充电的电力。

与密切关注你的项目一样重要的是，你也应该继续关注可持续设计的下一步——通过像Greenbuild这样的大型会议、AIA当地分会活动或继续教育课程。“一旦你学会了建筑科学，那么你就可以开始在自己的项目中实施它们，”袁说。

袁和萨米都强烈建议参与2030年挑战，承诺到2030年所有新建筑和翻新都实现碳中和。美国建筑师协会已经与该挑战的非营利机构合作，为那些想要了解更多关于设计绿色建筑的建筑师提供了大量的继续教育课程和其他资源。

Sami表示，上述过程“将实现净零置于架构师的职责范围内，而不是将任何责任推卸给工程师。这意味着我们想出了富有创意和美丽的方法来到达那里。它不是附加的东西;它被视为过程和产品的内在要素。”