一栋使用中的建筑物,要让它生产的能源,比每年使用的总能源还要多,成为净零耗能建筑(Net Zero Energy Building, NET ZEB),可能吗?基本上,您要让建筑物考虑节能设计,其次是掌握使用者的能源耗用状况,接下来,安装足够的太阳能、小型风力等再生能源设备。
在美国,由于几年前能源部大力推动,还以自己当作试验基地,因此目前已经有很多净零耗能建筑的成功案例,值得分享给各位 友。
【李奥帕德中心】
阿尔多·李奥帕德(Aldo Leopold)在1949 年出版《沙郡年记》,描写威斯康辛州郊野的自然岁时,以他为名的基金会致力于保育生态教育的推广,举办许多户外活动与保育课程研习。他们的总部兼教育中心,是一栋净零耗能建筑,取得美国绿建筑最高级的标章之外,它的能耗只有其他同类建筑的30%。为了因应大湖区湿冷的天气,暖气来自地热式泵浦辅以辐射地暖系统(Radiant Floor Heating),墙壁厚实,屋檐低垂也可避风,却仍能引进温和的自然照明。
李奥帕德中心特别采用低端技术性的方式来放在建筑设计中,来证明节能建筑的可行性极高。屋顶上的太阳光电板,每年可生产 6~7 万度电,夏季时超过本身所需,因此电力会卖到区域电 里,但冬季仍必须向外采购能源。
【再生能源研究中心 NREL】
美国能源部的国家再生能源研究中心 NREL,是个兼具有实验室、办公室的新商用大楼建筑群,每天有 800 多位员工使用。为了以身作则,他们把整个园区打造成净零耗能建筑的标竿案例。由于园区基地面积广大,在屋顶以外,NREL又在停车场上增设太阳能板,足以供应园区能源使用。
除了应用各种节能建筑设计之外,NREL 较特别之处,就是作为各种建筑节能技术的试验场,像是可变色节能玻璃,与低能耗电脑资讯中心。他们也透过能源监控系统来研究员工在办公室的能耗行为,藉以增进节能设计,例如降低办公室隔板,让日光代替照明;类似游览车那样,把冷暖气出口设计在每个座位处,使用上更有效益。(参考简 资料)
https://youtube.com/watch?v=eTZ3Pqgydtc
【Walgreens 超市芝加哥店】
IKEA、Walmart 等著名连锁大卖场,已经在全球许多分店的屋顶上装设太阳能板了。但这间 Walgreens 超市的芝加哥分店,是美国第一栋净零耗能量贩店。
这间分店除了屋顶太阳能板,另外在停车场安装了两座小型垂直风力发电机,这点蛮值得其他量贩店学习的。而在一般量贩店最耗能的照明与空调上,Walgreens 利用自然光与 LED灯照明,并与设备厂商合作研发高效率的二氧化碳压缩机,可供冷冻冷藏与冷暖空调系统。
https://youtube.com/watch?v=IMMnjF5Blyw
【Packard 基金会总部】
David and Lucile Packard 基金会宗旨是追求环境永续,于是它们设计新总部时便考虑达到净零耗能。此外,建筑师将回收旧建物 95% 的建材拿来再利用,雨水回收率高,并设置室内外环境监测系统。而令人不得不称赞的是,整体的办公环境塑造的十分宜人,视觉上通透且开放,在员工视线与走动的室内外空间遍植原生绿色植物,并设计社交空间与动线。
https://youtube.com/watch?v=48VA83sOe7U
【DPR营造公司凤凰城办公室】
DPR 是美国著名的建筑营造公司,它位于凤凰城的区域办公室,特地挑选一间废弃的仓库,以整修方式,打造成净零耗能建筑。而它们的主要目的,是以此彰显该公司在永续设计上的能力。
原本建筑是 1970 年建成,在改建成新办公室之前,这里是情色用品商场,商场没有窗户,密不透风。DPR 将墙壁改成可开阖的成片窗户与隔栅,并增设太阳热能通风烟囱(浮力通风塔),利用空气对流原理将热空气排出室外。照明上,另外安装了 82 个采光的日光导管(Solar Tube),在不耗电的状况下,透过反射原理,将建筑物顶上的日光引入室内作为照明,又不至于引入热气。
https://youtube.com/watch?v=T8cvP_5-38Y
【Richardsville 小学】
肯塔基州的 Richardsville 小学,是美国第一所净零耗能的公立学校,在2010年开始营运。与上述的方式类似,它利用建筑节能设计、日光导管、再生能源,来达到目标。
https://youtube.com/watch?v=C6mffO%E2%80%931cc
https://youtube.com/watch?v=jZBTpfnr-Tg
此影片为建筑(墙壁)隔热材料公司所制作。
【西柏克莱图书馆分馆】
西柏克莱图书馆分馆是由既有社区图书馆改建,并以节能设计打造成净零耗能,于 2013 年底重新开幕。不仅是要强化图书馆的空间,这个改造案也是加州政府气候移动计划的其中一个示范计划,未来将有许多公有的既有建筑也要进行修缮。
图书馆利用浅色屋顶、浮力通风、日光与白色墙面来节能,又利用永续森林木板墙面与桌椅、家居沙发椅,与柔和的照明设计,来营造温馨感,吸引更多社区居民利用图书馆。值得注意的是,这个计划在节能规划的资金,来自于加州最大的电力能源公司 PG&E 的 Savings by Design 计划。这是因为能源公司有义务推广节能,而投入公有建筑节能,可获得相当显著的宣传效益。
https://youtube.com/watch?v=pvYrRfuvUOI
【国家标准技术研究所─净零耗能住家试验基地】
美国的国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology, NIST)则有一个试验基地,打造成一般住家的样子,这个净零耗能住家计划是模拟在一般四口之家的能源使用习惯之下,是否真的能达到净零耗能?实验最后成功了,不过付出的金额还是稍微多了点。这个计划主要是查核各种建筑节能建材、机电设备的表现,来推估净零耗能住宅相关技术在未来的发展应用。
其实在这个试验计划进行的同时,美国各地已经有许多净零耗能住家了,并有许多设计公司专门接这类的案子,显见得这类节能住宅的商机潜力不小。
https://youtube.com/watch?v=xSzu83fyQaQ
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