Edificio de energía cero - Zero-energy building

Edificio de pruebas de energía cero en Tallin , Estonia . Universidad Tecnológica de Tallin .

Un edificio de energía cero (ZEB), también conocido como un edificio de energía neta cero (NZE), o un edificio de energía neta cero (ZNE), es un edificio con consumo de energía cero neto , es decir, la cantidad total de energía utilizada por el edificio en una base anual es igual a la cantidad de energía renovable creada en el sitio o en otras definiciones por fuentes de energía renovable fuera del sitio, utilizando tecnología como bombas de calor, ventanas y aislamiento de alta eficiencia y paneles solares. El objetivo es que estos edificios aporten menos gases de efecto invernadero a la atmósfera durante las operaciones que los edificios similares que no pertenecen a la ZNE. A veces consumen energía no renovable y producen gases de efecto invernadero, pero otras veces reducen el consumo de energía y la producción de gases de efecto invernadero en otros lugares en la misma cantidad. Los edificios de energía cero no solo están impulsados por el deseo de tener un menor impacto en el medio ambiente, sino que también están impulsados por el dinero. Las exenciones fiscales y los ahorros en los costos de energía hacen que los edificios de energía cero sean financieramente viables. Un concepto similar aprobado e implementado por la Unión Europea y otros países acordados es el Edificio de Energía Casi Cero ( nZEB ), con el objetivo de tener todos los edificios de la región bajo los estándares nZEB para 2020. La terminología tiende a variar entre países, agencias, ciudades, ciudades e informes, por lo que un conocimiento general de este concepto y sus diversos empleos es esencial para una comprensión versátil de las energías limpias y las renovables. La IEA y la Unión Europea utilizan con mayor frecuencia Net Zero Energy, mientras que "zero net" se utiliza principalmente en los EE. UU.

Visión general

Los edificios típicos que cumplen con los códigos consumen el 40% de la energía total de combustibles fósiles en los EE. UU. Y la Unión Europea y son contribuyentes importantes de gases de efecto invernadero. Para combatir un uso tan elevado de energía, cada vez más edificios están comenzando a implementar el principio de neutralidad de carbono, que se considera un medio para reducir las emisiones de carbono y reducir la dependencia de los combustibles fósiles . Aunque los edificios de energía cero siguen siendo limitados, incluso en los países desarrollados , están ganando importancia y popularidad.

La mayoría de los edificios de energía cero utilizan la red eléctrica para el almacenamiento de energía, pero algunos son independientes de la red y algunos incluyen almacenamiento de energía en el sitio. Los edificios se denominan "edificios de energía adicional" o, en algunos casos, "casas de bajo consumo energético". Estos edificios producen energía en el sitio utilizando tecnología renovable como la solar y la eólica, al tiempo que reducen el uso general de energía con tecnologías de iluminación y calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) altamente eficientes . El objetivo de energía cero se está volviendo más práctico a medida que disminuyen los costos de las tecnologías de energía alternativa y aumentan los costos de los combustibles fósiles tradicionales.

El desarrollo de edificios modernos de energía cero se hizo posible en gran parte gracias al progreso realizado en nuevas tecnologías y técnicas de energía y construcción. Estos incluyen altamente aislante por pulverización espuma de aislamiento , de alta eficiencia paneles solares , de alta eficiencia bombas de calor y altamente aislante, de baja emisividad , triples y cuádruples acristalamiento ventanas. Estas innovaciones también se han mejorado significativamente mediante la investigación académica, que recopila datos precisos de rendimiento energético en edificios tradicionales y experimentales y proporciona parámetros de rendimiento para modelos informáticos avanzados para predecir la eficacia de los diseños de ingeniería.

Los edificios de energía cero pueden formar parte de una red inteligente . Algunas ventajas de estos edificios son las siguientes:

Integración de recursos energéticos renovables
Integración de vehículos eléctricos enchufables , denominada vehículo a red
Implementación de conceptos de energía cero

Si bien el concepto de cero neto es aplicable a una amplia gama de recursos, agua y desechos , la energía suele ser el primer recurso al que se dirige porque:

La energía, en particular la electricidad y el combustible para calefacción como el gas natural o el aceite para calefacción, es cara. Por lo tanto, la reducción del uso de energía puede ahorrarle dinero al propietario del edificio. Por el contrario, el agua y los desechos son económicos para el propietario individual del edificio.
La energía, en particular la electricidad y el combustible para calefacción, tiene una gran huella de carbono . Por lo tanto, reducir el uso de energía es una forma importante de reducir la huella de carbono del edificio.
Existen medios bien establecidos para reducir significativamente el uso de energía y la huella de carbono de los edificios. Estos incluyen: agregar aislamiento, usar bombas de calor en lugar de hornos, usar ventanas de baja emisividad, triple o cuádruple acristalamiento y agregar paneles solares al techo.
En algunos países, existen subsidios patrocinados por el gobierno y exenciones fiscales para la instalación de bombas de calor, paneles solares, ventanas de triple o cuádruple acristalamiento y aislamiento que reducen en gran medida el costo de llegar a un edificio de energía neta cero para el propietario del edificio.

Optimización de edificios de energía cero para el impacto climático

La introducción de edificios de energía cero hace que los edificios sean más eficientes energéticamente y reduce la tasa de emisiones de carbono una vez que el edificio está en funcionamiento; sin embargo, todavía hay mucha contaminación asociada con el carbono incorporado en un edificio . El carbono incorporado es el carbono emitido en la fabricación y el transporte de los materiales de un edificio y la construcción de la estructura misma; es responsable del 11% de las emisiones globales de GEI y del 28% de las emisiones globales del sector de la construcción. La importancia del carbono incorporado aumentará a medida que comience a representar la mayor parte de las emisiones de carbono de un edificio. En algunos edificios más nuevos y energéticamente eficientes, el carbono incorporado se ha elevado al 47% de las emisiones de por vida del edificio. Centrarse en el carbono incorporado es parte de la optimización de la construcción para el impacto climático y cero emisiones de carbono requiere consideraciones ligeramente diferentes de optimizar solo para la eficiencia energética.

Un estudio de 2019 encontró que entre 2020 y 2030, reducir las emisiones de carbono por adelantado y cambiar a energía limpia o renovable es más importante que aumentar la eficiencia del edificio porque "construir una estructura de alta eficiencia energética puede en realidad producir más gases de efecto invernadero que una que cumpla con el código básico si el carbono se utilizan materiales intensivos ". El estudio indicó que debido a que "los códigos de energía neta cero no reducirán significativamente las emisiones a tiempo, los responsables de la formulación de políticas y los reguladores deben apuntar a verdaderos edificios con cero emisiones de carbono, no edificios con energía neta cero".

Una forma de reducir el carbono incorporado es mediante el uso de materiales con bajo contenido de carbono para la construcción, como paja, madera, linóleo o cedro. Para materiales como el hormigón y el acero, existen opciones para reducir las emisiones incorporadas; sin embargo, es poco probable que estén disponibles a gran escala en el corto plazo. En conclusión, se ha determinado que el punto de diseño óptimo para la reducción de gases de efecto invernadero parecía estar en edificios multifamiliares de cuatro pisos de materiales bajos en carbono, como los enumerados anteriormente, que podrían ser una plantilla para estructuras emisoras bajas en carbono.

Definiciones

A pesar de compartir el nombre "energía neta cero", existen varias definiciones de lo que significa el término en la práctica, con una diferencia particular en el uso entre América del Norte y Europa.

Cero uso neto de energía en el sitio: En este tipo de ZNE, la cantidad de energía proporcionada por las fuentes de energía renovables en el sitio es igual a la cantidad de energía utilizada por el edificio. En los Estados Unidos, “edificio de energía neta cero” generalmente se refiere a este tipo de edificio.

Uso de energía de fuente neta cero: Esta ZNE genera la misma cantidad de energía que se utiliza, incluida la energía utilizada para transportar la energía al edificio. Este tipo explica las pérdidas de energía durante la generación y transmisión de electricidad . Estas ZNE deben generar más electricidad que los edificios con energía neta cero.

Emisiones netas de energía cero: Fuera de los Estados Unidos y Canadá , un ZEB se define generalmente como uno con cero emisiones netas de energía, también conocido como edificio con cero emisiones de carbono (ZCB) o edificio con cero emisiones (ZEB). Según esta definición, las emisiones de carbono generadas por el uso de combustibles fósiles en el sitio o fuera del sitio se equilibran con la cantidad de producción de energía renovable en el sitio . Otras definiciones incluyen no solo las emisiones de carbono generadas por el edificio en uso, sino también las generadas en la construcción del edificio y la energía incorporada de la estructura. Otros debaten si las emisiones de carbono de los desplazamientos hacia y desde el edificio también deben incluirse en el cálculo. Un trabajo reciente en Nueva Zelanda ha iniciado un enfoque para incluir la energía de transporte de los usuarios de edificios dentro de los marcos de construcción de energía cero.

Costo cero neto: En este tipo de edificio, el costo de compra de energía se equilibra con los ingresos por ventas de electricidad a la red de electricidad generada en el sitio. Tal estado depende de cómo una empresa de servicios públicos acredita la generación de electricidad neta y la estructura de tarifas de la empresa de servicios públicos que utiliza el edificio.

Uso neto de energía cero fuera del sitio: Un edificio puede considerarse una ZEB si el 100% de la energía que compra proviene de fuentes de energía renovables, incluso si la energía se genera fuera del sitio.

Fuera de la red: Los edificios fuera de la red son ZEB independientes que no están conectados a una instalación de servicio de energía fuera del sitio. Requieren generación distribuida de energía renovable y capacidad de almacenamiento de energía (para cuando el sol no brilla, el viento no sopla, etc.). Una casa autárquica energética es un concepto de construcción en el que el equilibrio del propio consumo y producción de energía se puede realizar por horas o incluso en una base menor. Las casas autárquicas de energía se pueden desconectar de la red.

Edificio de energía neta cero: Sobre la base del análisis científico dentro del programa de investigación conjunto “Hacia edificios solares de energía neta cero”, se estableció un marco metodológico que permite diferentes definiciones, de acuerdo con los objetivos políticos del país, las condiciones específicas (climáticas) y los requisitos formulados respectivamente para las condiciones interiores: La comprensión conceptual de un Net ZEB es un edificio conectado a la red y energéticamente eficiente que puede generar energía a partir de fuentes renovables para compensar su propia demanda de energía (ver figura 1

Figura 1: El concepto de saldo neto ZEB: saldo de la importación de energía ponderada, respectivamente, demanda de energía (eje x) y exportación de energía (créditos de alimentación), respectivamente, generación (in situ) (eje y)

).
La redacción “Net” enfatiza el intercambio de energía entre el edificio y la infraestructura energética. Mediante la interacción edificio-red, los Net ZEB se convierten en una parte activa de la infraestructura de energía renovable. Esta conexión a las redes de energía evita el almacenamiento de energía estacional y los sistemas in situ de gran tamaño para la generación de energía a partir de fuentes renovables, como en los edificios autónomos de energía. La similitud de ambos conceptos es una vía de dos acciones: 1) reducir la demanda de energía mediante medidas de eficiencia energética y uso pasivo de energía; 2) generar energía a partir de fuentes renovables. Sin embargo, la interacción de la red de Net ZEB y los planes para aumentar ampliamente el número de consideraciones que evocan sobre una mayor flexibilidad en el cambio de cargas de energía y la reducción de las demandas pico.
Distrito de Energía Positiva: Expandiendo algunos de los principios de los edificios de energía cero a un nivel de distrito de la ciudad, los Distritos de Energía Positiva (PED) son distritos u otras áreas urbanas que producen al menos tanta energía anualmente como consumen. El ímpetu para desarrollar distritos energéticos positivos completos en lugar de edificios individuales se basa en la posibilidad de compartir recursos, administrar sistemas energéticamente eficientes en muchos edificios y alcanzar economías de escala.

Dentro de este procedimiento de equilibrio se deben determinar varios aspectos y elecciones explícitas:

El límite del sistema de construcción se divide en un límite físico que determina qué recursos renovables se consideran (por ejemplo, en la huella de los edificios, en el sitio o incluso fuera del sitio), respectivamente, cuántos edificios se incluyen en el balance (edificio único, grupo de edificios) y un límite de equilibrio que determina los usos de energía incluidos (por ejemplo, calefacción, refrigeración, ventilación, agua caliente, iluminación, electrodomésticos, TI, servicios centrales, vehículos eléctricos y energía incorporada, etc.). Cabe señalar que se pueden priorizar las opciones de suministro de energía renovable (por ejemplo, mediante el transporte o el esfuerzo de conversión, la disponibilidad durante la vida útil del edificio o el potencial de replicación para el futuro, etc.) y, por lo tanto, crear una jerarquía. Se puede argumentar que los recursos dentro de la huella del edificio o en el sitio deben tener prioridad sobre las opciones de suministro fuera del sitio.
El sistema de ponderación convierte las unidades físicas de diferentes portadores de energía en una métrica uniforme (sitio / energía final, fuente / energía primaria partes renovables incluidas o no, costo energético, emisiones de carbono equivalentes e incluso créditos energéticos o ambientales) y permite su comparación y compensación. entre sí en un solo balance (por ejemplo, la electricidad fotovoltaica exportada puede compensar la biomasa importada). Los factores de conversión / ponderación políticamente influenciados y, por lo tanto, posiblemente asimétricos o dependientes del tiempo, pueden afectar el valor relativo de los portadores de energía y pueden influir en la capacidad de generación de energía requerida.
A menudo se asume que el período de balance es de un año (adecuado para cubrir todos los usos de energía de la operación). También se podría considerar un período más corto (mensual o estacional), así como un equilibrio a lo largo de todo el ciclo de vida (incluida la energía incorporada, que también podría anualizarse y contarse además de los usos operativos de energía).

Figura 2: El concepto de balance Neto ZEB: Representación gráfica de los diferentes tipos de balance: balance de importación / exportación entre energía exportada y entregada ponderada, balance de carga / generación entre generación y carga ponderada, y balance neto mensual entre valores netos mensuales ponderados de generación. y cargar.

El balance de energía se puede realizar en dos tipos de balance: 1) Balance de energía entregada / importada y exportada (se puede incluir la fase de monitoreo como autoconsumo de energía generada en el sitio); 2) Equilibrio entre la demanda de energía (ponderada) y la generación de energía (ponderada) (para la fase de diseño, ya que faltan patrones de consumo temporales de los usuarios finales normales, por ejemplo, iluminación, electrodomésticos, etc.). Alternativamente, es posible imaginar un saldo basado en valores netos mensuales en el que solo se sumen los residuos por mes para un saldo anual. Esto puede verse como un balance de carga / generación o como un caso especial de balance de importación / exportación donde se asume un “autoconsumo virtual mensual” (ver figura 2 y comparar).
Además del balance energético, las ZEB netas se pueden caracterizar por su capacidad para igualar la carga del edificio mediante su generación de energía (adaptación de carga) o para trabajar de manera beneficiosa con respecto a las necesidades de la infraestructura de la red local (interacción de molienda). Ambos pueden expresarse mediante indicadores adecuados que están pensados únicamente como herramientas de evaluación.

Diseño y construcción

Los pasos más rentables hacia una reducción en el consumo de energía de un edificio generalmente ocurren durante el proceso de diseño. Para lograr un uso eficiente de la energía, el diseño de energía cero se aparta significativamente de la práctica de construcción convencional. Los diseñadores de edificios de energía cero exitosos generalmente combinan principios de acondicionamiento solar pasivo o artificial / falso probados en el tiempo que funcionan con los activos en el sitio. La luz solar y el calor solar, las brisas predominantes y el frío de la tierra debajo de un edificio pueden proporcionar luz natural y temperaturas interiores estables con medios mecánicos mínimos. Los ZEB normalmente están optimizados para utilizar la ganancia de calor solar pasiva y el sombreado, combinados con masa térmica para estabilizar las variaciones de temperatura diurnas a lo largo del día, y en la mayoría de los climas están sobreaislados . Todas las tecnologías necesarias para crear edificios de energía cero están disponibles en la actualidad.

Se encuentran disponibles sofisticadas herramientas de simulación de energía de edificios en 3-D para modelar cómo se comportará un edificio con una variedad de variables de diseño, como la orientación del edificio (en relación con la posición diaria y estacional del sol ), el tipo y ubicación de ventanas y puertas, la profundidad del voladizo, tipo de aislamiento y valores de los elementos del edificio, estanqueidad al aire ( climatización ), la eficiencia de calefacción, refrigeración, iluminación y otros equipos, así como el clima local. Estas simulaciones ayudan a los diseñadores a predecir cómo se comportará el edificio antes de que se construya, y les permiten modelar las implicaciones económicas y financieras en el análisis de costo-beneficio del edificio , o incluso más apropiado, la evaluación del ciclo de vida .

Los edificios de energía cero se construyen con importantes características de ahorro de energía . Las cargas de calefacción y refrigeración se reducen mediante el uso de equipos de alta eficiencia (como bombas de calor en lugar de hornos. Las bombas de calor son aproximadamente cuatro veces más eficientes que los hornos) aislamiento adicional (especialmente en el ático y en el sótano de las casas), de alta ventanas de eficiencia (como de baja emisividad, ventanas de triple acristalamiento), a prueba de corrientes de aire, electrodomésticos de alta eficiencia (particularmente refrigeradores modernos de alta eficiencia), iluminación LED de alta eficiencia, ganancia solar pasiva en invierno y sombreado pasivo en verano, ventilación natural y otras técnicas. Estas características varían según las zonas climáticas en las que se produce la construcción. Las cargas de calentamiento de agua se pueden reducir mediante el uso de accesorios de conservación de agua, unidades de recuperación de calor en aguas residuales y mediante el uso de calentamiento de agua solar y equipos de calentamiento de agua de alta eficiencia. Además, la iluminación natural con tragaluces o tubos solares puede proporcionar el 100% de la iluminación diurna dentro del hogar. La iluminación nocturna generalmente se realiza con iluminación fluorescente y LED que usan 1/3 o menos de energía que las luces incandescentes, sin agregar calor no deseado. Y las cargas eléctricas diversas se pueden reducir eligiendo electrodomésticos eficientes y minimizando las cargas fantasma o la energía de reserva . Otras técnicas para alcanzar el cero neto (dependiendo del clima) son los principios de construcción al abrigo de la tierra , las paredes de superaislamiento que utilizan la construcción de balas de paja , paneles de construcción prefabricados y elementos de techo, además de paisajismo exterior para dar sombra estacional.

Una vez que se ha minimizado el uso de energía del edificio, puede ser posible generar toda esa energía en el sitio utilizando paneles solares montados en el techo. Vea ejemplos de casas de energía neta cero aquí .

Los edificios de energía cero a menudo están diseñados para hacer un doble uso de la energía, incluida la de los electrodomésticos . Por ejemplo, usar el escape del refrigerador para calentar el agua doméstica, el aire de ventilación y los intercambiadores de calor de drenaje de la ducha , las máquinas de oficina y los servidores de computadoras, y el calor corporal para calentar el edificio. Estos edificios utilizan la energía térmica que los edificios convencionales pueden expulsar al exterior. Pueden utilizar ventilación de recuperación de calor , el reciclaje de calor de agua caliente , el calor y la potencia combinada , y refrigerador de absorción unidades.

Cosecha de energía

Los ZEB recolectan la energía disponible para satisfacer sus necesidades de electricidad y calefacción o refrigeración. Con mucho, la forma más común de recolectar energía es usar paneles solares fotovoltaicos montados en el techo que convierten la luz del sol en electricidad. La energía también se puede recolectar con colectores solares térmicos (que utilizan el calor del sol para calentar el agua del edificio). Las bombas de calor también pueden recolectar calor y enfriar del aire (de fuente de aire) o del suelo cerca del edificio (de fuente terrestre también conocido como geotermia). Técnicamente, las bombas de calor mueven el calor en lugar de recolectarlo, pero el efecto general en términos de reducción del uso de energía y reducción de la huella de carbono es similar. En el caso de viviendas individuales, se pueden utilizar diversas tecnologías de microgeneración para proporcionar calor y electricidad al edificio, utilizando células solares o turbinas eólicas para la electricidad, y biocombustibles o colectores solares térmicos vinculados a un almacenamiento de energía térmica estacional (STES) para la calefacción de espacios. . Un STES también se puede utilizar para enfriar el verano almacenando el frío del invierno bajo tierra. Para hacer frente a las fluctuaciones en la demanda, los edificios de energía cero se conectan con frecuencia a la red eléctrica , exportan electricidad a la red cuando hay un excedente y obtienen electricidad cuando no se produce suficiente electricidad. Otros edificios pueden ser completamente autónomos .

La recolección de energía suele ser más eficaz en lo que respecta al costo y la utilización de recursos cuando se realiza a escala local pero combinada, por ejemplo, un grupo de casas, covivienda , distrito local o aldea en lugar de una casa individual. Un beneficio energético de tal recolección de energía localizada es la eliminación virtual de las pérdidas de transmisión y distribución de electricidad . La recolección de energía en el sitio, como con los paneles solares montados en el techo, elimina estas pérdidas de transmisión por completo. La recolección de energía en aplicaciones comerciales e industriales debe beneficiarse de la topografía de cada ubicación. Sin embargo, un sitio que está libre de sombra puede generar grandes cantidades de electricidad con energía solar desde el techo del edificio y casi cualquier sitio puede usar bombas de calor geotérmicas o de aire. La producción de bienes con un consumo neto de energía fósil cero requiere ubicaciones de recursos geotérmicos , microhidroeléctricos , solares y eólicos para sustentar el concepto.

Los vecindarios de energía cero, como el desarrollo BedZED en el Reino Unido , y los que se están extendiendo rápidamente en California y China , pueden usar esquemas de generación distribuida . En algunos casos, esto puede incluir calefacción de distrito , agua fría comunitaria, turbinas eólicas compartidas, etc. Actualmente existen planes para utilizar tecnologías ZEB para construir ciudades enteras sin conexión a la red o con un uso neto de energía cero.

El debate sobre "cosecha de energía" versus "conservación de energía"

Una de las áreas clave de debate en el diseño de edificios de energía cero es el equilibrio entre la conservación de energía y la recolección distribuida en el punto de uso de energía renovable ( energía solar , energía eólica y energía térmica ). La mayoría de los hogares de energía cero utilizan una combinación de estas estrategias.

Como resultado de los importantes subsidios gubernamentales para sistemas eléctricos solares fotovoltaicos, turbinas eólicas, etc., hay quienes sugieren que una ZEB es una casa convencional con tecnologías distribuidas de recolección de energía renovable. Han aparecido adiciones enteras de este tipo de viviendas en lugares donde los subsidios fotovoltaicos (FV) son importantes, pero muchas de las llamadas "viviendas de energía cero" todavía tienen facturas de servicios públicos. Este tipo de recolección de energía sin conservación de energía adicional puede no ser rentable con el precio actual de la electricidad generada con equipos fotovoltaicos, dependiendo del precio local de la electricidad de la compañía eléctrica. Los ahorros de costos, energía y huella de carbono de la conservación (por ejemplo, aislamiento adicional, ventanas de triple acristalamiento y bombas de calor) en comparación con los de la generación de energía en el sitio (por ejemplo, paneles solares) se han publicado para una actualización a una casa existente. aquí .

Desde la década de 1980, el diseño de edificios solares pasivos y las casas pasivas han demostrado reducciones del consumo de energía de calefacción del 70% al 90% en muchos lugares, sin la recolección de energía activa. Para nuevas construcciones, y con un diseño experto, esto se puede lograr con un costo de construcción adicional mínimo para los materiales en comparación con un edificio convencional. Muy pocos expertos de la industria tienen las habilidades o la experiencia para capturar completamente los beneficios del diseño pasivo. Estos diseños solares pasivos son mucho más rentables que agregar costosos paneles fotovoltaicos en el techo de un edificio ineficiente convencional. Unos pocos kilovatios-hora de paneles fotovoltaicos (que cuestan el equivalente a unos US $ 2-3 dólares por la producción anual de kWh) sólo se pueden reducir los requerimientos de energía externas en un 15% a un 30%. Un acondicionador de aire convencional con una alta relación de eficiencia energética estacional de 29 kWh (100.000 BTU) requiere más de 7 kW de electricidad fotovoltaica mientras está en funcionamiento, y eso no incluye lo suficiente para el funcionamiento nocturno fuera de la red . El enfriamiento pasivo y las técnicas superiores de ingeniería de sistemas pueden reducir los requisitos de aire acondicionado entre un 70% y un 90%. La electricidad generada por energía fotovoltaica se vuelve más rentable cuando la demanda total de electricidad es menor.

Comportamiento de los ocupantes

La energía utilizada en un edificio puede variar mucho según el comportamiento de sus ocupantes. La aceptación de lo que se considera cómodo varía mucho. Los estudios de hogares idénticos han mostrado diferencias dramáticas en el uso de energía en una variedad de climas. Una proporción promedio ampliamente aceptada de consumo de energía más alto a más bajo en hogares idénticos es de aproximadamente 3, y algunos hogares idénticos utilizan hasta 20 veces más energía de calefacción que los demás. El comportamiento de los ocupantes puede variar desde las diferencias en la configuración y programación de los termostatos , los diferentes niveles de iluminación y uso de agua caliente, el funcionamiento del sistema de persianas y ventanas y la cantidad de dispositivos eléctricos diversos o cargas de enchufes utilizados.

Preocupaciones por los servicios públicos

Las empresas de servicios públicos suelen ser legalmente responsables del mantenimiento de la infraestructura eléctrica que lleva energía a nuestras ciudades, vecindarios y edificios individuales. Las empresas de servicios públicos suelen ser propietarias de esta infraestructura hasta la línea de propiedad de una parcela individual y, en algunos casos, también poseen infraestructura eléctrica en terrenos privados.

En los Estados Unidos, las empresas de servicios públicos han expresado su preocupación de que el uso de Medición neta para proyectos ZNE amenaza los ingresos básicos de las empresas de servicios públicos, lo que a su vez afecta su capacidad para mantener y dar servicio a la parte de la red eléctrica de la que son responsables. Las empresas de servicios públicos han expresado su preocupación de que los estados que mantienen las leyes de medición neta pueden sobrecargar los hogares que no pertenecen a ZNE con costos de servicios públicos más altos, ya que esos propietarios serían responsables de pagar el mantenimiento de la red, mientras que los propietarios de viviendas de ZNE teóricamente no pagarían nada si lograran el estado de ZNE. Esto crea posibles problemas de equidad, ya que actualmente, la carga parecería recaer sobre los hogares de menores ingresos. Una posible solución a este problema es crear un cargo base mínimo para todas las casas conectadas a la red de servicios públicos, lo que obligaría a los propietarios de ZNE a pagar por los servicios de la red independientemente de su uso eléctrico.

Otras preocupaciones son que la distribución local, así como las redes de transmisión más grandes, no se han diseñado para transportar electricidad en dos direcciones, lo que puede ser necesario a medida que se pongan en funcionamiento niveles más altos de generación de energía distribuida. Superar esta barrera podría requerir amplias mejoras en la red eléctrica; sin embargo, a partir de 2010, no se cree que sea un problema importante hasta que la generación renovable alcance niveles de penetración mucho más altos.

Esfuerzos de desarrollo

La amplia aceptación de la tecnología de construcción de energía cero puede requerir más incentivos gubernamentales o regulaciones del código de construcción, el desarrollo de estándares reconocidos o aumentos significativos en el costo de la energía convencional.

El campus fotovoltaico de Google y el campus fotovoltaico de 480 kilovatios de Microsoft se basaron en subsidios e incentivos financieros federales de EE. UU., Y especialmente de California. California proporciona ahora US $ 3.2 mil millones en subsidios para edificios residenciales y comerciales de consumo casi nulo. Los detalles de los subsidios a las energías renovables de otros estados estadounidenses (hasta US $ 5,00 por vatio) se pueden encontrar en la Base de datos de incentivos estatales para energías renovables y eficiencia. El Centro de Energía Solar de Florida tiene una presentación de diapositivas sobre el progreso reciente en esta área.

El Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible ha lanzado una importante iniciativa para apoyar el desarrollo de ZEB. Dirigida por el CEO de United Technologies y el presidente de Lafarge , la organización cuenta con el apoyo de grandes empresas globales y la experiencia para movilizar el mundo empresarial y el apoyo gubernamental para hacer de ZEB una realidad. Su primer informe, una encuesta de actores clave en el sector inmobiliario y la construcción, indica que los costos de construcción ecológica están sobreestimados en un 300 por ciento. Los encuestados estimaron que las emisiones de gases de efecto invernadero de los edificios representan el 19 por ciento del total mundial, en contraste con el valor real de aproximadamente el 40 por ciento.

Edificios influyentes de energía cero y baja energía

Aquellos que encargaron la construcción de casas pasivas y casas de energía cero (durante las últimas tres décadas) fueron esenciales para las innovaciones tecnológicas iterativas, incrementales y de vanguardia. Se ha aprendido mucho de muchos éxitos importantes y algunos fracasos costosos.

El concepto de edificio de energía cero ha sido una evolución progresiva de otros diseños de edificios de bajo consumo energético . Entre estos, el R-2000 canadiense y los estándares de la casa pasiva alemana han tenido influencia internacional. Los proyectos de demostración colaborativos del gobierno, como la Casa Saskatchewan superaislada y la Tarea 13 de la Agencia Internacional de Energía , también han desempeñado su papel.

Definición de edificio de energía neta cero

El Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU. (NREL) publicó un informe llamado Edificios de energía neta cero: un sistema de clasificación basado en opciones de suministro de energía renovable. Este es el primer informe que presenta un sistema de clasificación de espectro completo para edificios con energía neta cero / energía renovable que incluye el espectro completo de fuentes de energía limpia, tanto en el sitio como fuera del sitio. Este sistema de clasificación identifica las siguientes cuatro categorías principales de Edificios / Sitios / Campus de Energía Neta Cero:

NZEB: A - Una huella renovable Edificio de energía cero neta
NZEB: B - Un sitio renovable Edificio de energía neta cero
NZEB: C - Un edificio de energía renovable neta importada
NZEB: D - Un edificio de energía renovable neta cero comprado fuera del sitio

La aplicación de este sistema de clasificación Net Zero del gobierno de EE. UU. Significa que cada edificio puede convertirse en net nero con la combinación correcta de las tecnologías clave net zero: PV (solar), GHP (calefacción y refrigeración geotérmica, baterías térmicas), EE (eficiencia energética), a veces baterías eólicas y eléctricas. Se puede ver una exposición gráfica de la escala de impacto de la aplicación de estas pautas de NREL para el cero neto en el gráfico de la Fundación Net Zero titulado "Efecto cero neto en el uso total de energía de EE. UU.", Que muestra una posible reducción del 39% del uso total de combustibles fósiles en EE. UU. Edificios residenciales y comerciales de EE. UU. A cero ahorros netos, 37% si todavía usamos gas natural para cocinar al mismo nivel.

Ejemplo de conversión neta de carbono cero

Muchas universidades conocidas han manifestado querer convertir completamente sus sistemas de energía en combustibles fósiles. Aprovechando los continuos desarrollos en tecnologías de bombas de calor fotovoltaicas y geotérmicas , y en el campo de las baterías eléctricas , la conversión completa a una solución de energía libre de carbono es cada vez más fácil. La hidroeléctrica a gran escala ha existido desde antes de 1900. Un ejemplo de tal proyecto está en la propuesta de la Fundación Net Zero en el MIT de eliminar por completo el uso de combustibles fósiles en ese campus. Esta propuesta muestra la próxima aplicación de tecnologías Net Zero Energy Buildings a la escala District Energy .

Ventajas y desventajas

Ventajas

aislamiento de los propietarios de edificios frente a futuros aumentos de los precios de la energía
mayor comodidad debido a temperaturas interiores más uniformes (esto se puede demostrar con mapas de isotermas comparativos )
Reducción del costo total de propiedad debido a la mejora de la eficiencia energética.
costo de vida mensual neto total reducido
riesgo reducido de pérdida por apagones de la red
Incrementos mínimos o nulos en el precio de la energía en el futuro para los propietarios de edificios, requisitos reducidos de austeridad energética e impuestos sobre las emisiones de carbono
confiabilidad mejorada - los sistemas fotovoltaicos tienen garantías de 25 años y rara vez fallan durante problemas climáticos - los sistemas fotovoltaicos de 1982 en el Pabellón de Energía EPCOT (Experimental Prototype Community of Tomorrow) de Walt Disney World todavía estuvieron en uso hasta 2018, incluso después de tres huracanes. Fueron retirados en 2018 en preparación para un nuevo viaje.
mayor valor de reventa ya que los propietarios potenciales exigen más ZEB que la oferta disponible
el valor de un edificio ZEB en relación con un edificio convencional similar debería aumentar cada vez que aumentan los costos de energía
Contribuir a los mayores beneficios de la sociedad, por ejemplo, proporcionando energía renovable sostenible a la red, reduciendo la necesidad de expansión de la red.

Desventajas

Los costos iniciales pueden ser más altos: se requiere un esfuerzo para comprender, aplicar y calificar para los subsidios ZEB, si existen.
muy pocos diseñadores o constructores tienen las habilidades o la experiencia necesarias para construir ZEB
posibles disminuciones en los costos de energía renovable de las empresas de servicios públicos futuros pueden disminuir el valor del capital invertido en eficiencia energética
El precio de la nueva tecnología de equipos de células solares fotovoltaicas ha caído aproximadamente un 17% anual - Disminuirá el valor del capital invertido en un sistema de generación de energía solar - Los subsidios actuales pueden eliminarse gradualmente a medida que la producción en masa fotovoltaica reduzca el precio futuro
El desafío de recuperar los costos iniciales más altos en la reventa de edificios, pero se están introduciendo gradualmente nuevos sistemas de calificación energética.
Si bien la casa individual puede usar un promedio de energía neta cero durante un año, puede demandar energía en el momento en que se produce el pico de demanda de la red. En tal caso, la capacidad de la red aún debe proporcionar electricidad a todas las cargas. Por lo tanto, es posible que un ZEB no reduzca el riesgo de pérdida por apagones de la red.
sin una envolvente térmica optimizada, la energía incorporada, la energía de calefacción y refrigeración y el uso de recursos es mayor de lo necesario. ZEB, por definición, no exige un nivel mínimo de rendimiento de calefacción y refrigeración, lo que permite que los sistemas de energía renovable sobredimensionados llenen el vacío energético.
La captura de energía solar utilizando la envolvente de la casa solo funciona en lugares sin obstrucciones del sol. La captura de energía solar no se puede optimizar en el norte (para el hemisferio norte o sur para el hemisferio sur) frente a la sombra o en un entorno boscoso.
ZEB no está libre de emisiones de carbono, el vidrio tiene una alta energía incorporada y la producción requiere mucho carbono.

Edificio de energía cero versus edificio verde

El objetivo de la construcción ecológica y la arquitectura sostenible es utilizar los recursos de manera más eficiente y reducir el impacto negativo de un edificio en el medio ambiente. Los edificios de energía cero logran un objetivo clave de exportar tanta energía renovable como utiliza a lo largo del año; reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Los objetivos de ZEB deben definirse y establecerse, ya que son fundamentales para el proceso de diseño. Los edificios de energía cero pueden o no ser considerados "ecológicos" en todas las áreas, como la reducción de residuos, el uso de materiales de construcción reciclados , etc. Sin embargo, los edificios de energía cero o cero neto tienden a tener un impacto ecológico mucho menor a lo largo de la vida del edificio en comparación con otros edificios "verdes" que requieren energía importada y / o combustibles fósiles para ser habitables y satisfacer las necesidades de los ocupantes.

Ambos términos, edificios de energía cero y edificios ecológicos, tienen similitudes y diferencias. Los edificios "verdes" a menudo se centran en la energía operativa y no tienen en cuenta la huella de carbono incorporada de la construcción. Según el IPCC, el carbono incorporado constituirá la mitad de las emisiones totales de carbono entre ahora [2020] y 2050. Por otro lado, los edificios de energía cero están diseñados específicamente para producir suficiente energía a partir de fuentes de energía renovables para satisfacer sus propios requisitos de consumo. y los edificios ecológicos se pueden definir generalmente como un edificio que reduce los impactos negativos o impacta positivamente nuestro medio ambiente natural [1-NEWUSDE]. Hay varios factores que deben tenerse en cuenta antes de que se determine que un edificio es un edificio ecológico. La construcción de un edificio ecológico debe incluir un uso eficiente de servicios públicos como el agua y la energía, el uso de energía renovable, el uso de prácticas de reciclaje y reutilización para reducir los desechos, proporcionar una calidad de aire interior adecuada, el uso de materiales no tóxicos y de origen ético, el uso de un diseño que permite que el edificio se adapte a los cambios climáticos ambientales y aspectos del diseño, la construcción y el proceso operativo que abordan el medio ambiente y la calidad de vida de sus ocupantes. El término construcción ecológica también se puede utilizar para referirse a la práctica de la construcción ecológica, que incluye ser eficiente en el uso de recursos desde su diseño hasta su construcción, sus procesos operativos y, en última instancia, hasta su deconstrucción. La práctica de la construcción ecológica difiere ligeramente de los edificios de energía cero porque considera todos los impactos ambientales, como el uso de materiales y la contaminación del agua, por ejemplo, mientras que el alcance de los edificios de energía cero solo incluye el consumo de energía de los edificios y la capacidad de producir una cantidad igual, o más, de energía procedente de fuentes de energía renovables.

Hay muchos desafíos de diseño imprevistos y condiciones del sitio requeridas para satisfacer de manera eficiente las necesidades de energía renovable de un edificio y sus ocupantes, ya que gran parte de esta tecnología es nueva. Los diseñadores deben aplicar principios de diseño holísticos y aprovechar los activos naturales gratuitos disponibles, como la orientación solar pasiva, la ventilación natural, la iluminación natural, la masa térmica y el enfriamiento nocturno. Los diseñadores e ingenieros también deben experimentar con nuevos materiales y avances tecnológicos, esforzándose por lograr una producción más asequible y eficiente.

Edificio de energía cero versus edificio de calefacción cero

Con los avances en el acristalamiento de valor U ultra bajo , se propone un edificio con calefacción (casi) cero para reemplazar a los edificios de energía casi nula en la UE. El edificio con calefacción cero reduce el diseño solar pasivo y hace que el edificio esté más abierto al diseño arquitectónico convencional. El edificio de calefacción cero elimina la necesidad de una reserva de energía de servicio estacional / de invierno. La demanda anual de calefacción específica para la casa con calefacción cero no debe exceder los 3 kWh / m ² a. El edificio con calefacción cero es más sencillo de diseñar y operar. Por ejemplo: no hay necesidad de protección solar modulada.

Certificación

Las dos certificaciones más comunes para la construcción ecológica son Passive House y LEED. El objetivo de Passive House es ahorrar energía y reducir el uso de calefacción / refrigeración por debajo del estándar. La certificación LEED es más completa en lo que respecta al uso de energía, un edificio recibe créditos ya que demuestra prácticas sostenibles en una variedad de categorías. Otra certificación que designa un edificio como un edificio de energía neta cero existe dentro de los requisitos del Living Building Challenge (LBC) llamada certificación Net Zero Energy Building (NZEB) proporcionada por el International Living Future Institute (ILFI). La designación se desarrolló en noviembre de 2011 como la certificación NZEB, pero luego se simplificó a la Certificación de construcción de energía cero en 2017. Incluido en la lista de certificaciones de construcción ecológica, el sistema de calificación BCA Green Mark permite la evaluación de los edificios por su desempeño e impacto. en el medio ambiente

En todo el mundo

Iniciativas internacionales

Como respuesta al calentamiento global y al aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, los países de todo el mundo han estado implementando gradualmente diferentes políticas para abordar la ZEB. Entre 2008 y 2013, investigadores de Australia, Austria, Bélgica, Canadá, Dinamarca, Finlandia, Francia, Alemania, Italia, República de Corea, Nueva Zelanda, Noruega, Portugal, Singapur, España, Suecia, Suiza, Reino Unido y el Estados Unidos trabajó en conjunto en el programa de investigación conjunto denominado “Hacia edificios solares de energía neta cero”. El programa fue creado bajo el paraguas del Programa de Calefacción y Enfriamiento Solar (SHC) de la Agencia Internacional de Energía (IEA), Tarea 40 / Energía en edificios y comunidades (EBC, anteriormente ECBCS) Anexo 52 con la intención de armonizar los marcos de definición internacionales con respecto a net-zero y edificios de muy baja energía sumergiéndolos en subtareas. En 2015, el Acuerdo de París se creó en el marco de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) con la intención de mantener el aumento de la temperatura global del siglo XXI por debajo de 2 grados Celsius y limitar el aumento de temperatura a 1,5 grados Celsius limitando las emisiones de gases de efecto invernadero. . Si bien no hubo cumplimiento obligatorio, 197 países firmaron el tratado internacional que obligaba a los países desarrollados legalmente a través de una cooperación mutua en la que cada parte actualizaría su INDC cada cinco años e informaría anualmente a la COP . Debido a las ventajas de la eficiencia energética y la reducción de las emisiones de carbono, las ZEB se están implementando ampliamente en muchos países diferentes como una solución a los problemas energéticos y ambientales dentro del sector de la infraestructura.

Australia

En Australia , los investigadores han desarrollado recientemente un nuevo enfoque para la construcción de ventanas de captación de energía solar visualmente claras, adecuadas para la industrialización y aplicaciones en edificios de energía neta cero. La producción industrial de varios lotes de prototipos de ventanas solares comenzó en 2016.

Hasta diciembre de 2017, el estado de Queensland tiene más del 30% de hogares con sistema solar fotovoltaico (PV) en la azotea. El tamaño medio del sistema fotovoltaico solar de azotea de Australia ha superado los 3,5 kW. En Brisbane, los hogares con un sistema fotovoltaico en la azotea de 6 kW y una calificación energética razonable, por ejemplo, 5 o 6 estrellas para la calificación energética de la casa nacional australiana , pueden alcanzar el objetivo de energía total neta cero o incluso energía positiva.

Bélgica

En Bélgica hay un proyecto con la ambición de hacer que la ciudad belga de Lovaina sea climáticamente neutra en 2030.

Brasil

En Brasil, la Ordenanza No. 42, de 24 de febrero de 2021, aprobó la Instrucción Normativa Inmetro para la Clasificación de Eficiencia Energética de Edificios Comerciales, de Servicios y Públicos (INI-C), que mejora los Requisitos Técnicos de Calidad para el Nivel de Eficiencia Energética. de Edificios Comerciales, de Servicios y Públicos (RTQ-C), especificando los criterios y métodos de clasificación de los edificios comerciales, de servicios y públicos en cuanto a su eficiencia energética. El Anexo D presenta los procedimientos para determinar el potencial de generación local de energía renovable y las condiciones de evaluación para Edificios de Energía Casi Cero (NZEB) y Edificios de Energía Positiva (PEB).

Jamaica

El primer edificio de energía cero en Jamaica y el Caribe se inauguró en el Campus Mona de la Universidad de las Indias Occidentales (UWI) en 2017. El edificio de 2300 pies cuadrados fue diseñado para inspirar edificios más sostenibles y energéticamente eficientes en el área.

Japón

Después del terremoto de Fukushima de abril de 2011 seguido del desastre nuclear de Fukushima Daiichi , Japón experimentó una grave crisis de energía que llevó a la conciencia de la importancia de la conservación de la energía.

En 2012, el Ministerio de Economía, Comercio e Industria , el Ministerio de Tierras, Infraestructura, Transporte y Turismo y el Ministerio de Medio Ambiente (Japón) resumieron la hoja de ruta para la Sociedad Baja en Carbono, que contiene el objetivo de ZEH y ZEB de ser el estándar de las nuevas construcciones. en 2020.

Mitsubishi Electric Corporation está en marcha con la construcción del primer edificio de oficinas de energía cero de Japón, que se completará en octubre de 2020 (a partir de septiembre de 2020). Las instalaciones de prueba de SUSTIE ZEB están ubicadas en Kamakura, Japón, para desarrollar la tecnología ZEB. Con la certificación net zero, la instalación proyecta reducir el consumo de energía en un 103%.

Japón se ha fijado el objetivo de que todas las casas nuevas tengan energía neta cero para 2030. La empresa de desarrollo “Sekisui House presentó su primera casa neta cero en 2013, y ahora está planificando el primer condominio de energía cero de Japón en la ciudad de Nagoya, es un 3 pisos EDIFICIO DE 12 UNIDADES. Hay paneles solares en el techo y celdas de combustible para cada unidad para proporcionar energía de respaldo.

Canadá

La Asociación Canadiense de Constructores de Viviendas - Nacional supervisa la etiqueta de certificación Net Zero Homes, una iniciativa de etiquetado voluntaria liderada por la industria.
En diciembre de 2017, el BC Energy Step Code entró en vigor legalmente en Columbia Británica. Los gobiernos locales de Columbia Británica pueden utilizar la norma para incentivar o exigir un nivel de eficiencia energética en las nuevas construcciones que supere los requisitos del código de construcción básico. El reglamento está diseñado como una hoja de ruta técnica para ayudar a la provincia a alcanzar su objetivo de que todos los edificios nuevos alcancen un nivel de rendimiento de energía neta cero para 2032.
En agosto de 2017, el Gobierno de Canadá publicó Build Smart: la estrategia de edificios de Canadá, como un impulsor clave del Marco Pancanadiense sobre Crecimiento Limpio y Cambio Climático, la estrategia climática nacional de Canadá. La estrategia Build Smart busca aumentar drásticamente la eficiencia energética de los edificios canadienses en la búsqueda de un nivel de rendimiento neto de cero energía.
En Canadá la Energy Home Coalición Net-Zero es una asociación de la industria promover cero neto de energía la construcción de viviendas y la adopción de un hogar de energía neta cero cerca (nNZEH), NZEH Ready y estándar NZEH.
La Corporación Canadiense de Hipotecas y Vivienda patrocina el Concurso de Vivienda Sostenible EQuilibrium que verá la finalización de quince proyectos de demostración de energía cero y casi cero en todo el país a partir de 2008.
La Casa EcoTerra en Eastman, Quebec es la primera vivienda de casi cero energía de Canadá construida a través del Concurso de Vivienda Sostenible CMHC EQuilibrium . La casa fue diseñada por Assoc. Prof. Dr. Masa Noguchi de la Universidad de Melbourne para Alouette Homes y diseñado por el Prof. Dr. Andreas K. Athienitis de la Universidad de Concordia .
En 2014, el edificio de la biblioteca pública en Varennes, QC , se convirtió en el primer edificio institucional de ZNE en Canadá. La biblioteca también cuenta con la certificación LEED Gold.
El EcoPlusHome en Bathurst, Nuevo Brunswick. El Eco Plus Home es una casa prefabricada de prueba construido por la hoja de arce Casas y con la tecnología de Bosch Termotecnia .
Mohawk College construirá el primer edificio net Zero de Hamilton

porcelana

Con una población estimada de 1.439.323.776 personas, China se ha convertido en uno de los principales contribuyentes del mundo a las emisiones de gases de efecto invernadero debido a su rápida urbanización en curso. Incluso con el aumento creciente de la infraestructura de construcción, durante mucho tiempo se ha considerado a China como un país donde la demanda total de energía ha crecido constantemente con menos rapidez que el producto interno bruto (PIB) de China. Desde finales de la década de 1970, China ha estado utilizando la mitad de energía que en 1997, pero debido a su densa población y al rápido crecimiento de la infraestructura, China se ha convertido en el segundo mayor consumidor de energía del mundo y está en condiciones de convertirse en el principal contribuyente. a las emisiones de gases de efecto invernadero en el próximo siglo.

Desde 2010, el gobierno chino ha sido impulsado por la publicación de nuevas políticas nacionales para aumentar los estándares de diseño de ZEB y también ha establecido una serie de incentivos para aumentar los proyectos de ZEB en China. En noviembre de 2015, el Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano-Rural de China (MOHURD) publicó una guía técnica sobre edificios residenciales ecológicos pasivos y de bajo consumo energético. Esta guía tenía como objetivo mejorar la eficiencia energética en la infraestructura de China y también fue la primera de su tipo en ser publicada formalmente como una guía para la eficiencia energética. Además, con el rápido crecimiento de las ZEB en los últimos tres años, existe una afluencia estimada de ZEB que se construirán en China para 2020 junto con los proyectos de ZEB existentes que ya están construidos.

Como respuesta al Acuerdo de París de 2015, China declaró que se había fijado el objetivo de reducir las emisiones máximas de carbono alrededor de 2030, al mismo tiempo que apuntaba a reducir las emisiones de dióxido de carbono en un 60-65 por ciento con respecto a las emisiones de 2005 por unidad de PIB. En 2020, el líder del Partido Comunista de China , Xi Jinping, emitió una declaración en su discurso ante la Asamblea General de la ONU declarando que China sería carbono neutral para 2060 impulsando las reformas del cambio climático. Dado que más del 95 por ciento de la energía de China proviene de fuentes de combustible que emiten dióxido de carbono, la neutralidad de carbono en China requerirá una transición casi completa a fuentes de combustible como la energía solar, eólica, hidráulica o nuclear. Para lograr la neutralidad de carbono, la política de cuotas de energía propuesta por China tendrá que incorporar nuevos mecanismos y monitoreo que aseguren mediciones precisas del desempeño energético de los edificios. Las investigaciones futuras deberían investigar los diferentes desafíos posibles que podrían surgir debido a la implementación de las políticas ZEB en China.

Proyectos de energía neta cero en China

Uno de los edificios de oficinas de energía neta cero de nueva generación que se construyó con éxito es el Pearl River Tower de 71 pisos ubicado en Guangzhou , China. Diseñada por Skidmore Owings Merrill LLP, la torre se diseñó con la idea de que el edificio generaría la misma cantidad de energía utilizada anualmente y, al mismo tiempo, seguiría los cuatro pasos para obtener energía neta cero: reducción , absorción , recuperación y generación. Si bien los planes iniciales para Pearl River Tower incluían microturbinas de gas natural utilizadas para generar electricidad, se eligieron paneles fotovoltaicos integrados en el techo acristalado y persianas de sombra y el diseño táctico del edificio en combinación con la generación de electricidad del VAWT debido a las regulaciones locales.

Dinamarca

El Centro de Investigación Estratégica sobre Edificios de Energía Cero se estableció en 2009 en la Universidad de Aalborg gracias a una subvención del Consejo Danés de Investigación Estratégica (DSF), la Comisión del Programa para la Energía y el Medio Ambiente Sostenibles, y en cooperación con la Universidad Técnica de Dinamarca, el Instituto Tecnológico Danés. , La Asociación Danesa de la Construcción y algunas empresas privadas. El propósito del centro es mediante el desarrollo de tecnologías integradas e inteligentes para los edificios, que garanticen una considerable conservación de energía y una aplicación óptima de las energías renovables, para desarrollar conceptos de construcción de energía cero. En cooperación con la industria, el centro creará la base necesaria para un desarrollo sostenible a largo plazo en el sector de la construcción.

Alemania

Technische Universität Darmstadt ganó el primer lugar en el concurso internacional de diseño de energía cero 2007 Solar Decathlon, con un diseño passivhaus ( casa pasiva ) + energías renovables, obteniendo la puntuación más alta en los concursos de Arquitectura, Iluminación e Ingeniería.
Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE , Friburgo de Brisgovia
Edificios netos de energía cero, energía plus o climáticamente neutros en la próxima generación de redes eléctricas

India

El primer edificio neto cero de la India es Indira Paryavaran Bhawan , ubicado en Nueva Delhi , inaugurado en 2014. Las características incluyen el diseño de edificios solares pasivos y otras tecnologías ecológicas. Se proponen paneles solares de alta eficiencia. Enfría el aire del escape del inodoro mediante una rueda térmica para reducir la carga en su sistema de enfriamiento . Tiene muchas características de conservación de agua.

Iran

En 2011, Payesh Energy House (PEH) o Khaneh Payesh Niroo con una colaboración de Fajr-e-Toseah Consultant Engineering Company y Vancouver Green Homes Ltd] bajo la administración de Payesh Energy Group (EPG) lanzaron la primera casa pasiva Net-Zero en Irán. . Este concepto convierte el diseño y construcción de PEH en un modelo de muestra y proceso estandarizado para producción en masa por MAPSA.

Además, un ejemplo de la nueva generación de edificios de oficinas de energía cero es la torre de oficinas OIIC de 24 pisos, que se inició en 2011, como sede de la empresa OIIC. Utiliza tanto una modesta eficiencia energética como una gran generación de energía renovable distribuida a partir de la energía solar y eólica. Está gestionado por Rahgostar Naft Company en Teherán, Irán . La torre está recibiendo apoyo económico de los subsidios del gobierno que ahora están financiando muchos esfuerzos importantes libres de combustibles fósiles.

Irlanda

En 2005, una empresa privada lanzó la primera casa pasiva estandarizada del mundo en Irlanda, este concepto hace que el diseño y la construcción de la casa pasiva sea un proceso estandarizado. Las técnicas de construcción convencionales de baja energía se han refinado y modelado en PHPP (Passive House Design Package) para crear la casa pasiva estandarizada. La construcción fuera del sitio permite utilizar técnicas de alta precisión y reduce la posibilidad de errores en la construcción.

En 2009 la misma empresa puso en marcha un proyecto para utilizar 23.000 litros de agua en un tanque de almacenamiento estacional, calentado por tubos solares de vacío durante todo el año, con el objetivo de dotar a la casa de suficiente calor durante los meses de invierno eliminando así la necesidad de cualquier Calefacción eléctrica para mantener la casa cómodamente caliente. El sistema es monitoreado y documentado por un equipo de investigación de la Universidad de Ulster y los resultados se incluirán en parte de una tesis doctoral.

En 2012, el Instituto de Tecnología de Cork comenzó a renovar su parque de edificios de 1974 para desarrollar una remodelación de edificios con energía neta cero. El proyecto ejemplar se convertirá en el primer banco de pruebas de energía cero de Irlanda que ofrecerá una evaluación posterior a la ocupación del rendimiento real del edificio en comparación con los parámetros de diseño.

Malasia

En octubre de 2007, el Malaysia Energy Center (PTM) completó con éxito el desarrollo y la construcción del edificio PTM Zero Energy Office (ZEO). El edificio ha sido diseñado para ser un edificio de alta eficiencia energética que utiliza solo 286 kWh / día. Se espera que la combinación de energía renovable y fotovoltaica dé como resultado un requisito neto de energía cero de la red. El edificio se encuentra actualmente en un proceso de puesta a punto por parte del equipo local de gestión de energía. Se espera que los resultados se publiquen en un año.

En 2016, la Autoridad de Desarrollo de Energía Sostenible de Malasia (SEDA Malasia) inició una iniciativa voluntaria llamada Programa de facilitación de edificios con bajas emisiones de carbono. El propósito es apoyar el programa actual de ciudades bajas en carbono en Malasia. En el marco del programa, varias demostraciones de proyectos lograron reducir la energía y el carbono más allá del 50% de ahorro y algunas lograron ahorrar más del 75%. La mejora continua de los edificios de alta eficiencia energética con la implementación significativa de energía renovable en el sitio logró que algunos de ellos se conviertan en casi cero energía (nZEB), así como en edificios de energía cero neta (NZEB). En marzo de 2018, SEDA Malasia inició el Programa de Facilitación de Edificios de Energía Cero.

Malasia también tiene su propia herramienta de construcción sostenible especial para edificios con bajas emisiones de carbono y energía cero, llamada GreenPASS que fue desarrollada por la Junta de Desarrollo de la Industria de la Construcción de Malasia (CIDB) en 2012, y que actualmente está siendo administrada y promovida por SEDA Malasia. El funcionario de GreenPASS se denomina Estándar de la industria de la construcción (CIS) 20: 2012.

Países Bajos

En septiembre de 2006, se inauguró la sede holandesa del World Wildlife Fund (WWF) en Zeist . Este edificio ecológico devuelve más energía de la que utiliza. Todos los materiales del edificio se probaron según los estrictos requisitos establecidos por WWF y el arquitecto.

Noruega

En febrero de 2009, el Consejo de Investigación de Noruega asignó a la Facultad de Arquitectura y Bellas Artes de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología para albergar el Centro de Investigación sobre Edificios de Emisiones Cero (ZEB), que es uno de los ocho nuevos Centros nacionales para el medio ambiente. Investigación energética (FME). El principal objetivo de los centros FME es contribuir al desarrollo de buenas tecnologías para la energía respetuosa con el medio ambiente y elevar el nivel de experiencia noruega en esta área. Además, deberían ayudar a generar nueva actividad industrial y nuevos puestos de trabajo. Durante los próximos ocho años, el FME-Center ZEB desarrollará productos y soluciones competitivos para edificios nuevos y existentes que conducirán a la penetración en el mercado de edificios de cero emisiones relacionados con su producción, operación y demolición.

Singapur

Singapur dio a conocer un desarrollo destacado en la Universidad Nacional de Singapur que es un edificio de energía neta cero. El edificio, denominado SDE4, está ubicado dentro de un grupo de tres edificios en su Escuela de Diseño y Medio Ambiente (SDE). El diseño del edificio obtuvo la certificación Green Mark Platinum, ya que produce tanta energía como consume con su techo cubierto con paneles solares y su sistema de enfriamiento híbrido junto con muchos sistemas integrados para lograr una eficiencia energética óptima. Este desarrollo fue el primer edificio de energía cero de nueva construcción que se hizo realidad en Singapur, y el primer edificio de energía cero en el NUS. El primer edificio modernizado de energía cero que se desarrolló en Singapur fue un edificio en la academia de la Autoridad de Construcción y Edificación (BCA) por el Ministro de Desarrollo Nacional Mah Bow Tan en la inauguración de la Semana de la Construcción Ecológica de Singapur el 26 de octubre de 2009. Semana de la Construcción Ecológica de Singapur (SGBW) promueve el desarrollo sostenible y celebra los logros de edificios sostenibles diseñados con éxito.

Suiza

La etiqueta suiza MINERGIE -A-Eco certifica edificios de energía cero. El primer edificio con esta etiqueta, una vivienda unifamiliar, se completó en Mühleberg en 2011.

Emiratos Árabes Unidos

Masdar City en Abu Dabi
Dubai La ciudad sostenible en Dubai

Reino Unido

En diciembre de 2006, el gobierno anunció que para 2016 todas las casas nuevas en Inglaterra serán edificios de energía cero. Para fomentar esto, se prevé una exención del impuesto territorial sobre el timbre . En Gales, el plan es que la norma se cumpla a principios de 2011, aunque parece más probable que la fecha de implementación real sea 2012. Sin embargo, como resultado de un cambio unilateral de política publicado en el momento del presupuesto de marzo de 2011 , ahora se planea una política más limitada que, se estima, solo mitigará dos tercios de las emisiones de una nueva vivienda.

Desarrollo BedZED
Proyecto de vivienda Hockerton

En enero de 2019, el Ministerio de Comunidades de Vivienda y Gobierno Local simplemente definió 'Energía Cero' como 'simplemente cumple con los estándares de construcción actuales' resolviendo perfectamente este problema.

Estados Unidos

Figura 3: Prototipo de edificio de oficinas de cero emisiones Net Zero Court en St. Louis, Missouri

En los EE . UU. , La investigación de ZEB cuenta actualmente con el apoyo del Programa Building America del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), que incluye consorcios industriales y organizaciones de investigadores en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), el Centro de Energía Solar de Florida (FSEC), Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) y Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL). Desde el año fiscal 2008 a 2012, el DOE planea otorgar $ 40 millones a cuatro equipos de Building America, Building Science Corporation; IBACOS; el Consorcio de Edificios Residenciales Avanzados; y la Building Industry Research Alliance, así como un consorcio de líderes académicos y de la industria de la construcción. Los fondos se utilizarán para desarrollar hogares de energía neta cero que consuman entre un 50% y un 70% menos de energía que los hogares convencionales.

El DOE también está otorgando $ 4.1 millones a dos centros regionales de aplicación de tecnología de construcción que acelerarán la adopción de tecnologías nuevas y en desarrollo de eficiencia energética . Los dos centros, ubicados en la Universidad de Florida Central y la Universidad Estatal de Washington , servirán a 17 estados, proporcionando información y capacitación sobre tecnologías de eficiencia energética disponibles comercialmente.

La Ley de Seguridad e Independencia Energética de los EE. UU. De 2007 creó fondos de 2008 a 2012 para un nuevo programa de investigación y desarrollo de aire acondicionado solar , que pronto debería demostrar múltiples innovaciones tecnológicas nuevas y economías de escala de producción en masa .

La Iniciativa Solar America de 2008 financió la investigación y el desarrollo para el desarrollo futuro de viviendas rentables de energía cero por un monto de 148 millones de dólares en 2008.

Los Créditos Fiscales de Energía Solar se han prorrogado hasta finales de 2016.

Mediante la Orden Ejecutiva 13514 , el presidente de los EE. UU., Barack Obama, ordenó que para 2015, el 15% de los edificios federales existentes cumplan con los nuevos estándares de eficiencia energética y el 100% de todos los edificios federales nuevos sean de energía neta cero para 2030.

Desafío de hogar sin energía

En 2007, la fundación filantrópica Siebel creó la Energy Free Home Foundation. El objetivo era ofrecer $ 20 millones en premios de incentivo global para diseñar y construir una casa de 2.000 pies cuadrados (186 metros cuadrados) de tres habitaciones y dos baños con (1) facturas de servicios públicos anuales netas cero que también tiene (2) un alto atractivo en el mercado. y (3) no cuesta más que construir una casa convencional.

El plan incluía fondos para construir las diez primeras entradas a $ 250,000 cada una, un primer premio de $ 10 millones y luego un total de 100 casas de este tipo para ser construidas y vendidas al público.

A partir de 2009, Thomas Siebel hizo muchas presentaciones sobre su Desafío Hogar sin energía. El Informe de la Fundación Siebel declaró que el Energy Free Home Challenge "se lanzará a finales de 2009".

El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley de la Universidad de California, Berkeley participó en la redacción de la "Factibilidad de lograr viviendas con cero energía neta y cero costo neto" para el Desafío de viviendas sin energía de $ 20 millones.

Si se hubiera implementado, el Energy Free Home Challenge habría proporcionado mayores incentivos para mejorar la tecnología y la educación del consumidor sobre los edificios de energía cero que tienen el mismo costo que las viviendas convencionales.

Decatlón Solar del Departamento de Energía de EE. UU.

El Decathlon Solar del Departamento de Energía de EE. UU. Es una competencia internacional que desafía a los equipos universitarios a diseñar, construir y operar la casa con energía solar más atractiva, efectiva y eficiente en energía. Lograr un balance energético neto cero es uno de los principales objetivos de la competencia.

Estados

Arizona

Zero Energy House desarrollada por el Centro de Investigación NAHB y John Wesley Miller Companies , Tucson.

California

El estado de California ha propuesto que todos los edificios residenciales nuevos de baja y media altura, y todos los edificios comerciales nuevos, se diseñen y construyan según los estándares de la ZNE a partir de 2020 y 2030, respectivamente. Los requisitos, si se implementan, se promulgarán a través del Código de Construcción de California, que se actualiza en un ciclo de tres años y que actualmente exige algunos de los estándares de eficiencia energética más altos en los Estados Unidos. Se prevé que California aumente aún más los requisitos de eficiencia para 2020, evitando así las tendencias discutidas anteriormente de construir viviendas estándar y lograr ZNE al agregar grandes cantidades de energías renovables. La Comisión de Energía de California debe realizar un análisis de costo-beneficio para demostrar que las nuevas regulaciones crean un beneficio neto para los residentes del estado.
West Village, ubicado en el campus de la Universidad de California en Davis , California, era la comunidad planificada por ZNE más grande en América del Norte en el momento de su apertura en 2014. El desarrollo contiene alojamiento para estudiantes para aproximadamente 1,980 estudiantes de UC Davis, así como oficinas alquilables. espacio y servicios comunitarios que incluyen un centro comunitario, piscina, gimnasio, restaurante y tienda de conveniencia. Los espacios de oficinas en el desarrollo son actualmente alquilados por programas universitarios relacionados con la energía y el transporte. El proyecto fue una asociación público-privada entre la universidad y West Village Community Partnership LLC, dirigida por Carmel Partners de San Francisco, un desarrollador privado, que firmó un contrato de arrendamiento de terreno por 60 años con la universidad y fue responsable del diseño, la construcción. y la implementación del proyecto de $ 300 millones, que está destinado a ser viviendas a precio de mercado para Davis. Esto es único ya que el desarrollador diseñó el proyecto para lograr ZNE sin costo adicional para ellos mismos o para los residentes. Diseñado y modelado para lograr ZNE, el proyecto utiliza una mezcla de elementos pasivos (voladizos de techo, paredes bien aisladas, barreras de calor radiante, conductos en espacios aislados, etc.) así como enfoques activos (sensores de ocupación en luces, alta eficiencia electrodomésticos e iluminación, etc.). Diseñado para superar en un 50% los códigos de energía del Título 24 de California de 2008, el proyecto produjo el 87% de la energía que consumió durante su primer año de funcionamiento. La deficiencia en el estado de ZNE se atribuye a varios factores, incluidos los calentadores de agua con bomba de calor que funcionan incorrectamente, que desde entonces se han solucionado. El comportamiento de los ocupantes es significativamente diferente al anticipado, ya que la población de todos los estudiantes usa más energía per cápita que los habitantes típicos de viviendas unifamiliares en el área. Uno de los factores principales que impulsa el aumento del uso de energía parece ser el aumento de las cargas eléctricas diversas (MEL o cargas de enchufe) en forma de mini refrigeradores, luces, computadoras, consolas de juegos, televisores y otros equipos electrónicos. La universidad continúa trabajando con el desarrollador para identificar estrategias para lograr el estado ZNE. Estos enfoques incluyen incentivar el comportamiento de los ocupantes y aumentar la capacidad de energía renovable del sitio, que es una matriz fotovoltaica de 4 MW según el diseño original. El sitio de West Village también alberga Honda Smart Home US, una casa unifamiliar más allá de ZNE que incorpora tecnologías de vanguardia en administración de energía, iluminación, construcción y eficiencia del agua .
La instalación de diseño IDeAs Z2 es un proyecto de reacondicionamiento de cero emisiones de carbono y energía neta ocupado desde 2007. Utiliza menos de una cuarta parte de la energía de una oficina típica de EE. UU. Mediante la aplicación de estrategias como la iluminación natural, la calefacción / refrigeración radiante con una bomba de calor terrestre. e iluminación e informática de alto rendimiento energético. La demanda de energía restante se satisface con energía renovable de su matriz fotovoltaica integrada en el edificio. En 2009, el propietario y ocupante del edificio Integrated Design Associates (IDeA) registró una intensidad de uso de energía medida real de 21,17 mil unidades térmicas británicas por pie cuadrado (66,8 kWh / m ² ) por año, con 21,72 mil unidades térmicas británicas por pie cuadrado (68,5 kWh / m ² ) por año producido, para una red de −0,55 mil unidades térmicas británicas por pie cuadrado (−1,7 kWh / m ² ) por año. El edificio también es carbono neutral, sin conexión de gas y con compensaciones de carbono compradas para cubrir el carbono incorporado de los materiales de construcción utilizados en la renovación.
El Zero Net Energy Center, programado para abrir en 2013 en San Leandro , será una instalación de capacitación para electricistas de 46,000 pies cuadrados creada por el Local 595 de la Hermandad Internacional de Trabajadores Eléctricos y el capítulo del Norte de California de la Asociación Nacional de Contratistas Eléctricos . La formación incluirá métodos de construcción energéticamente eficientes.
The Green Idea House es una remodelación de cero emisiones de carbono y energía neta en Hermosa Beach.
Las Oficinas Administrativas de la Escuela Intermedia George LeyVa, ocupadas desde el otoño de 2011, es un edificio de energía neta cero, cero emisiones netas de carbono de poco más de 9,000 pies cuadrados. Con luz natural, HVAC de flujo de refrigerante variable y ventilación por desplazamiento, está diseñado para usar la mitad de la energía de un edificio escolar convencional de California y, a través de un panel solar integrado en el edificio, proporciona el 108% de la energía necesaria para compensar su electricidad anual. usar. El exceso ayuda a alimentar el resto del campus de la escuela secundaria. Es el primer edificio NZE K – 12 financiado con fondos públicos en California.
La Biblioteca Stevens de las Escuelas del Sagrado Corazón en California es la primera biblioteca de cero neto en los Estados Unidos, que recibe el estatus de Edificio de Energía Neta Cero del International Living Future Institute , parte del Proyecto Piloto de Energía Neta Cero de PG&E.
El edificio de servicios de la ciudad de Santa Mónica se encuentra entre los primeros edificios públicos / municipales de energía neta cero y agua neta cero en California. Terminada en 2020, la adición de 50,000 pies cuadrados al histórico edificio del Ayuntamiento de Santa Mónica fue diseñada para proporcionar su propia energía y agua, y para minimizar el uso de energía a través de sistemas de construcción eficientes.

Colorado

La Casa Moore logra un uso neto de energía cero con un diseño solar pasivo, ventanas reflectantes de calor 'sintonizadas', construcción súper aislada y hermética, iluminación natural, paneles solares térmicos para agua caliente y calefacción de espacios, un sistema fotovoltaico (PV) que genera más electricidad libre de carbono de la que requiere la casa y un ventilador de recuperación de energía (ERV) para aire fresco. Las estrategias de construcción ecológica utilizadas en Moore House le valieron una puntuación de −3 en el sistema de clasificación de energía del hogar verificado (HERS).
El Centro de Apoyo a la Investigación de NREL en Golden es un edificio de oficinas de clase A. Sus características de eficiencia energética incluyen: estructura de hormigón de almacenamiento térmico, colectores solares transpirados, 70 millas de tubería radiante, equipo de oficina de alta eficiencia y un centro de datos de eficiencia energética que reduce el uso de energía del centro de datos en un 50% en comparación con los enfoques tradicionales.
El edificio federal Wayne Aspinall en Grand Junction, construido originalmente en 1918, se convirtió en el primer edificio de energía neta cero incluido en el Registro Nacional de Lugares Históricos. La generación de energía renovable en el sitio está destinada a producir el 100% de la energía del edificio durante todo el año utilizando las siguientes características de eficiencia energética: Flujo de refrigerante variable para el HVAC, un sistema de intercambio geográfico, medición avanzada y controles del edificio, sistemas de iluminación de alta eficiencia. , envolvente del edificio térmicamente mejorado, sistema de ventanas interiores (para mantener las ventanas históricas) y regletas de enchufes avanzados (APS) con sensores de ocupación individuales.
La biblioteca Tutt en Colorado College se renovó para convertirla en una biblioteca neta cero en 2017, lo que la convierte en la biblioteca académica más grande de ZNE. Recibió un Premio a la Innovación de la Asociación Nacional de Oficiales de Negocios de Universidades y Universidades.

Florida

El proyecto de demostración lado a lado del Florida Solar Energy Center Lakeland de 1999 se denominó "Hogar de energía cero". Fue un esfuerzo universitario de primera generación que influyó significativamente en la creación del programa Hogar Energía Cero del Departamento de Energía, Eficiencia Energética y Energías Renovables de EE. UU.

Illinois

La tienda Walgreens ubicada en 741 Chicago Ave, Evanston, es la primera de las tiendas de la compañía que se construye o convierte en un edificio de energía neta cero. Se trata de las primeras tiendas minoristas de energía neta cero que se construyen y allanará el camino para renovar y construir tiendas minoristas de energía neta cero en un futuro próximo. La tienda Walgreens incluye las siguientes características de eficiencia energética: sistema de intercambio geográfico, materiales de construcción energéticamente eficientes, iluminación LED y recolección de luz natural y refrigerante de dióxido de carbono.
El edificio de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, que fue construido en 2014, es un edificio neto cero.

Iowa

El MUM Sustainable Living Center fue diseñado para superar la calificación LEED Platinum . La Universidad de Administración Maharishi (MUM) en Fairfield, Iowa, fundada por Maharishi Mahesh Yogi (mejor conocido por haber traído la Meditación Trascendental a Occidente) incorpora principios de Biología Bau (un sistema alemán que se enfoca en crear un ambiente interior saludable), como así como Maharishi Vedic Architecture (un sistema de arquitectura indio centrado en la orientación precisa, las proporciones y la ubicación de las habitaciones). El edificio es uno de los pocos en el país que califica como cero neto, y uno de los pocos que pueden reclamar el estandarte de la red positiva a través de su sistema de energía solar. Un sistema de captación de aguas pluviales y un tratamiento de aguas residuales naturales in situ también sacan el edificio de la red (alcantarillado) con respecto al tratamiento de aguas y residuos. Las características ecológicas adicionales incluyen luz natural en cada habitación, paredes de bloques de tierra natural y respirable (hechas por los estudiantes del programa), agua de lluvia purificada para funciones tanto potables como no potables; y un sistema de purificación y reciclaje de agua en el lugar que consta de plantas, algas y bacterias.

Kentucky

La escuela primaria Richardsville, que forma parte del distrito escolar público del condado de Warren en el centro-sur de Kentucky, es la primera escuela de energía neta cero en los Estados Unidos. Para alcanzar Net Zero, CMTA Consulting Engineers y Sherman Carter Barnhart Architects utilizaron estrategias innovadoras de reducción de energía, incluidos sistemas de aire exterior dedicados (DOAS) con reinicio dinámico, nuevos sistemas de TI, métodos alternativos para preparar almuerzos y el uso de energía solar fotovoltaica. El proyecto tiene una envolvente térmica eficiente construida con paredes de encofrado de concreto aislado (ICF), bombas de calor de fuente de agua geotérmica, accesorios de bajo flujo y cuenta con iluminación natural en todo el lugar. También es la primera escuela verdaderamente inalámbrica en Kentucky.
Locust Trace AgriScience Center, una escuela vocacional basada en la agricultura que sirve a las escuelas públicas del condado de Fayette y los distritos circundantes, cuenta con un edificio académico Net Zero diseñado por ingenieros consultores de CMTA y diseñado por Tate Hill Jacobs Architects. La instalación, ubicada en Lexington, Kentucky, también tiene un invernadero, un picadero con puestos y un granero. Para alcanzar Net Zero en el Edificio Académico, el proyecto utiliza una envolvente hermética, puntos de ajuste de temperatura interior expandidos en áreas específicas para modelar más de cerca las condiciones del mundo real, un sistema térmico solar y bombas de calor de fuente de agua geotérmica. La escuela ha reducido aún más el impacto de su sitio al minimizar el uso de agua municipal mediante el uso de un sistema dual que consiste en un sistema de campo de lixiviación estándar y un sistema de humedales construidos y el uso de superficies permeables para recolectar, drenar y usar el agua de lluvia para riego de cultivos y riego de animales. .

Massachusetts

El gobierno de Cambridge ha promulgado un plan para las emisiones de carbono "netas cero" de todos los edificios de la ciudad para 2040.
John W. Olver Transit Center , diseñado por Charles Rose Architects Inc , es un centro de tránsito intermodal en Greenfield , Massachusetts. Construida con fondos de la Ley de Recuperación y Reinversión de Estados Unidos , la instalación se construyó con paneles solares, pozos geotérmicos, pantallas térmicas de cobre y otras tecnologías energéticamente eficientes.

Michigan

Mission Zero House es el hogar de Ann Arbor de 110 años del presentador de Greenovation.TV y colaborador del Informe del Medio Ambiente, Matthew Grocoff . A partir de 2011, la casa es la casa más antigua de Estados Unidos en lograr energía neta cero. Los propietarios hacen una crónica de su proyecto en Greenovation.TV y el Informe medioambiental en la radio pública.
El Proyecto Viñedo es una Vivienda Cero Energía (ZEH) gracias al Diseño Solar Pasivo, 3.3 Kws de Fotovoltaica, Agua Caliente Solar y Calefacción y Refrigeración Geotérmica. La casa está precableada para una futura turbina eólica y solo usa 600 kWh de energía por mes, mientras que un mínimo de 20 kWh de electricidad por día con muchos días de medición neta al revés. El proyecto también utilizó aislamiento ICF en toda la casa y está certificado como Platino según la certificación LEED for Homes. Este proyecto fue galardonado con el premio a la Casa del Año 2009 por la revista Green Builder.
El Centro Lenawee para un Futuro Sostenible, un nuevo campus para el Distrito Escolar Intermedio de Lenawee, sirve como un laboratorio viviente para el futuro de la agricultura. Es el primer edificio educativo Net Zero en Michigan, diseñado por CMTA Consulting Engineers y diseñado por The Collaborative, Inc. El proyecto incluye paneles solares en el suelo y en el techo, un sistema de calefacción y refrigeración geotérmica, tubos solares, pavimento permeable y aceras, un techo verde sedum y un diseño de voladizo para regular la temperatura del edificio.

Misuri

En 2010, el estudio de arquitectura HOK trabajó con el consultor de energía e iluminación natural The Weidt Group para diseñar un prototipo de edificio de oficinas Clase A con emisiones netas de carbono de 170,735 pies cuadrados (15,861.8 m ² ) en St. Louis , Missouri. El equipo hizo una crónica de su proceso y resultados en Netzerocourt.com.

New Jersey

El 31 Tannery Project , ubicado en Branchburg, Nueva Jersey, sirve como la sede corporativa de Ferreira Construction, Ferreira Group y Noveda Technologies . El edificio de oficinas y tiendas de 42.000 pies cuadrados (3.900 m ² ) se construyó en 2006 y es el primer edificio en el estado de Nueva Jersey que cumple con la Orden Ejecutiva 54 de Nueva Jersey . El edificio también es el primer edificio comercial Net Zero Electric en los Estados Unidos.

Nueva York

Green Acres, el primer verdadero desarrollo de energía neta cero en Estados Unidos, se encuentra en New Paltz, a unas 80 millas (130 km) al norte de la ciudad de Nueva York. Greenhill Contracting comenzó la construcción de este desarrollo de 25 viviendas unifamiliares en el verano de 2008, con diseños de BOLDER Architecture. Después de un año completo de ocupación, de marzo de 2009 a marzo de 2010, los paneles solares de la primera vivienda ocupada en Green Acres generaron 1490 kWh más de energía que la vivienda consumida. La segunda vivienda ocupada también ha logrado un uso neto de energía cero. A junio de 2011, se han completado, comprado y ocupado 5 casas, 2 están en construcción y se están planificando varias más. Las casas están construidas con encofrados de hormigón aislado con vigas aisladas de espuma en aerosol y ventanas abatibles de triple panel, calentadas y enfriadas por un sistema geotérmico , para crear edificios extremadamente eficientes energéticamente y duraderos. El ventilador de recuperación de calor proporciona aire fresco constante y, con materiales de VOC (compuestos orgánicos volátiles) bajos o nulos , estas casas son muy saludables para vivir. Según nuestro conocimiento, Green Acres es el primer desarrollo de múltiples edificios, residenciales o comercial, que logra un verdadero uso de energía neta cero en los Estados Unidos, y el primer desarrollo de energía neta cero de viviendas unifamiliares en el mundo.
Greenhill Contracting ha construido dos casas de lujo de energía neta cero en Esopus, terminadas en 2008. Una casa fue la primera casa de energía neta cero calificada por Energy Star en el noreste y la primera casa registrada de energía neta cero en el Builder's del Departamento de Energía de EE. UU. Sitio web del desafío. Estas casas fueron la plantilla para Green Acres y las otras casas de energía neta cero que Greenhill Contracting ha construido, en términos de métodos y materiales.
NESEA (Asociación de Energía Sostenible del Noreste) determinó que la sede de Hudson Solar, un dba de Hudson Valley Clean Energy, Inc., ubicada en Rhinebeck y terminada en 2007, se convirtió en el primer edificio comercial probado de energía neta cero en Nueva Estado de York y diez al noreste de Estados Unidos (octubre de 2008). El edificio consume menos energía de la que genera, utilizando un sistema eléctrico solar para generar energía a partir del sol, calefacción y refrigeración geotérmica y colectores solares térmicos para calentar toda su agua caliente.

Oklahoma

La primera casa de diseño de energía cero de 5,000 pies cuadrados (460 m ² ) fue construida en 1979 con el apoyo del nuevo Departamento de Energía de los Estados Unidos del presidente Carter . Se basaba en gran medida en el diseño de edificios solares pasivos para el calor del espacio, el calor del agua y el enfriamiento del espacio. Se calentó y enfrió a sí mismo de manera efectiva en un clima donde la temperatura máxima de verano era de 110 grados Fahrenheit y la temperatura mínima del invierno era de -10 F. No utilizó sistemas solares activos . Es una casa de doble envolvente que utiliza un diseño de flujo de aire de convección natural alimentado por gravedad para hacer circular el calor solar pasivo de 1,000 pies cuadrados (93 m ² ) de vidrio orientado al sur en su invernadero a través de una zona de amortiguación térmica en el invierno. Una piscina en el invernadero proporcionó masa térmica para el almacenamiento de calor en invierno. En el verano, el aire de dos tubos de tierra subterráneos de 24 pulgadas (610 mm) y 100 pies de largo (30 m) se usa para enfriar la zona de amortiguación térmica y expulsar el calor a través de 7200 cfm de los respiraderos del techo de la envolvente exterior.

Oregón

La certificación Net Zero Energy Building se lanzó en 2011, con un seguimiento internacional. El primer proyecto, Painters Hall, es el centro comunitario, cafetería, oficina, galería de arte y lugar de eventos de Pringle Creek. Originalmente construido en la década de 1930, Painters Hall se renovó según los estándares de construcción LEED Platinum Net Zero energy en 2010, lo que demuestra el potencial de convertir los edificios existentes en sitios de construcción sostenibles de alto rendimiento. Painters Hall presenta soluciones simples y de bajo costo para la reducción de energía, como iluminación natural y enfriamiento pasivo, que ahorran dinero y aumentan la comodidad. Un circuito geotérmico de fuente terrestre de distrito sirve al GSHP del edificio para calefacción y aire acondicionado de alta eficiencia. El exceso de generación de la matriz solar en la azotea de 20,2 kW compensa el bombeo para el sistema de bucle geográfico de los vecindarios. Abierto al público, Painters Hall es un centro para reuniones de amigos, vecinos y visitantes en el corazón de un vecindario diseñado en torno a la naturaleza y la comunidad.

Pensilvania

El Phipps Center for Sustainable Landscapes en Pittsburgh fue diseñado para ser uno de los edificios más verdes del mundo. Obtuvo la certificación de construcción de energía neta cero del Living Building Challenge en febrero de 2014 y está buscando la certificación completa. El Centro Phipps utiliza tecnologías de conservación de energía como colectores solares de agua caliente, sensores de dióxido de carbono e iluminación natural, así como tecnologías de energía renovable para permitirle alcanzar el estado de Energía Neta Cero.
El Centro de Bienvenida Lombardo de la Universidad de Millersville se convirtió en el primer edificio del estado en obtener la certificación de energía cero. Este fue el paso más grande en el objetivo de la Universidad de Millersville de ser carbono neutral para 2040. Según el International Living Future Institute, el Centro de bienvenida de Lombardo es uno de los edificios de mayor rendimiento en todo el país que genera un 75% más de energía de la que se utiliza actualmente. .

Rhode Island

En Newport, la escuela MET de Paul W. Crowley East Bay es el primer proyecto Net Zero que se construye en Rhode Island. Es un edificio de 17,000 pies cuadrados que alberga ocho aulas grandes, siete baños y una cocina. Contará con paneles fotovoltaicos para suministrar toda la electricidad necesaria para el edificio y un pozo geotérmico que será la fuente de calor.

Figura 4: Construcción del laboratorio de energía cero en el campus de UNT en Denton, Texas

Tennesse

civitas, diseñado por archimania , Memphis, Tennessee. civitas es una casa de estudio de caso a orillas del río Mississippi, actualmente en construcción. Su objetivo es afrontar los desafíos culturales, climáticos y económicos. La casa sentará un precedente para el diseño de alto rendimiento del sureste.

Texas

La Universidad del Norte de Texas (UNT) estaba construyendo un Laboratorio de Investigación de Energía Cero en su campus de investigación de 300 acres, Discovery Park, en Denton, Texas. El proyecto está financiado con más de $ 1,150,000 y beneficiará principalmente a estudiantes de ingeniería mecánica y energética (la UNT se convirtió en la primera universidad en ofrecer títulos en ingeniería mecánica y energética en 2006). Esta estructura de 1,200 pies cuadrados ahora se compite y se lleva a cabo la ceremonia de inauguración para el Laboratorio de Energía Cero de la Universidad del Norte de Texas el 20 de abril de 2012.
La biblioteca de West Irving en Irving, TX , se convirtió en la primera biblioteca de cero neto en Texas en 2011, que funciona completamente con energía solar. Desde entonces ha producido un superávit. Tiene certificación LEED oro.

Vermont

La casa de campo cero neto de la escuela Putney se inauguró el 10 de octubre de 2009. En uso durante más de un año, a diciembre de 2010, la casa de campo usó 48,374 kWh y produjo un total de 51,371 kWh durante los primeros 12 meses de operación. por lo tanto, el rendimiento es ligeramente mejor que el cero neto. También en diciembre, el edificio ganó un premio de honor AIA-Vermont.
Charlotte Vermont House, diseñada por Pill-Maharam Architects, es una casa de energía neta cero verificada que se completó en 2007. El proyecto ganó el premio Net Zero Energy de la Northeast Sustainable Energy Association en 2009.

Ver también

Referencias

Otras lecturas

Nisson, JD Ned; y Gautam Dutt, "The Superinsulated Home Book", John Wiley & Sons , 1985, ISBN 978-0-471-88734-8 , ISBN 978-0-471-81343-9 .
Markvart, Thomas; Editor, "Electricidad solar" John Wiley & Sons; 2da edición, 2000, ISBN 978-0-471-98853-3 .
Clarke, Joseph; "Simulación energética en el diseño de edificios", segunda edición Butterworth-Heinemann ; 2da edición, 2001, ISBN 978-0-7506-5082-3 .
Laboratorio Nacional de Energía Renovable, informe de la reunión de 2000 de la ZEB
Noguchi, Masa, ed., "The Quest for Zero Carbon Housing Solutions", Open House International, Vol.33, No.3, 2008, Open House International
Voss, Karsten; Musall, Eike: "Edificios de energía neta cero - Proyectos internacionales de neutralidad de carbono en edificios", Munich , 2011, ISBN 978-3-920034-80-5 .

enlaces externos

Proyecto de Hogares de Energía Neta Cero Australia

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