Die COVID-19-Pandemie hat deutlich gemacht, wie notwendig es ist, die Auswirkungen des Klimawandels abzuschwächen. Die gebaute Umwelt ist ein besonderer Täter. Bedenken Sie Folgendes: Die für den Bau und Betrieb unserer Gebäude verwendete Energie machte laut dem neuesten Bericht des Umweltprogramms der Vereinten Nationen im Jahr 2018 fast 40% der weltweiten Kohlendioxidemissionen aus.Die Politik, insbesondere in den USA, hat ihre Grenzen (siehe Präsident Trumps Rückzug aus dem Pariser Abkommen), so dass die Fähigkeit, Veränderungen zu bewirken, in den Händen von Architekten und Designern liegt. Eine zunehmend vorherrschende Strategie ist die Gestaltung von Netto-Null-Energie-Gebäuden, etwas, das Architekten relativ schnell in Wohnprojekten und Nachrüstungen umsetzen können. Aber wo soll ich anfangen?
Es gibt eine Menge Terminologie rund um Netto-Null-Energie-Gebäude, aber hier verwenden wir seine grundlegendste Definition: Ein Netto-Null-Haus wird vor Ort so viel Strom produzieren, wie es im Laufe eines Jahres verbrauchen wird. Theoretisch wird also jede Energie, die Ihr Gebäude aus dem Stromnetz bezieht, zurückgegeben. „Stellen Sie es sich wie ein Girokonto für Ihr Gebäude vor, auf dem Sie etwas Geld herausnehmen und etwas Geld zurückgeben“, sagt Vikram Sami, Director of Building Performance bei AD100 Firm Olson Kundig Architects.Aber denken Sie nicht, dass der Kauf eines Tesla-Solardachs Sie dorthin bringen wird: „Net-Zero-Design ist so viel ganzheitlicher als der Kauf eines Bündels von Sonnenkollektoren“, sagt die Architektin Vicki Yuan, Mitarbeiterin bei AD100 Firm Lake | Flato Architects in San Antonio, Texas.Egal, ob Sie ein angehender Architekt sind, der in diese Art von Konstruktion einsteigen möchte, oder ein Innenarchitekt, der die Grundlagen verstehen möchte, wir brechen den Prozess des Netto-Null-Wohndesigns auf.
Informieren Sie Ihren Kunden
Ihr Kunde könnte daran interessiert sein, ein effizienteres, umweltfreundlicheres Zuhause zu bauen, aber er weiß vielleicht nicht unbedingt, dass ein Netto-Null-Haus eine Möglichkeit ist. „Die meisten unserer Kunden sind mit dem Begriff“Netto-Null-Energie“nicht vertraut, daher müssen wir mit ihnen darüber sprechen“, sagt Sami von Olson Kundig. Als Ergebnis, sagt er, wird das Design-Team das Gespräch durch die Ausgabe eines Vorprojektfragebogens ankurbeln, in dem der Kunde Details über die gewünschte Größe des Hauses, die Art der Räume, die er möchte, und — wenn sie an einem Netto-Null-Haus interessiert wären. „Ich habe festgestellt, dass, wenn Sie es einem Kunden erklären, sie tatsächlich sehr engagiert und sehr aufgeregt sind“, sagt er.
Es ist auch wichtig, über die Kosten im Voraus zu sein. Oft, obwohl deutlich billiger als in der Vergangenheit, sind die Systeme und Produkte, die in ein Netto-Null-Haus gehen, teuer. Hier, Es hilft, Ihre Kundenzahlen zu zeigen: Schließlich wird die Investition durch das ausgeglichen, was Ihr Kunde auf seiner Stromrechnung spart. Mary Ann Schicketanz, Gründerin von Studio Schicketanz in Monterey County, Kalifornien, arbeitet mit einem lokalen Energieberater zusammen, um die Zahlen sprechen zu lassen: „Wir machen grundlegende Amortisationsberechnungen im Voraus“, sagt sie. „In diesen Tagen, zwischen drei und sieben Jahren, bist du klar und alles andere ist klar.“
Zitieren Sie auch steuerliche Anreize. Zum Beispiel kann ein Hausbesitzer bis Dezember 2021 zwischen 22% und 26% der Kosten für erneuerbare Energiequellen wie Sonnenkollektoren plus Installation von seinen Steuern abziehen. Staaten und Gemeinden können ihre eigenen Anreize bieten, so sicher sein, Ihre Forschung zu tun. (DSIRE, eine umfassende Datenbank mit Richtlinien und Anreizen, die von der North Carolina State University verwaltet wird, ist eine praktische Ressource.)
Unter bestimmten Umständen — selbst wenn Ihr Kunde danach fragt — ist es aufgrund des lokalen Klimas, der Standortbedingungen und der Ausrichtung oder des Alters des bestehenden Gebäudes möglicherweise nicht möglich, ein Haus zu bauen oder nachzurüsten, um eine Netto-Nullenergie zu erreichen. „Es ist nicht überall erreichbar“, warnt Schicketanz. „Ich wünschte, ich hätte es in meinem eigenen Haus machen können, aber ich habe gigantische Kiefern rund um mein Haus und das Dach neigt sich nach Norden.“
Aber selbst wenn Sie dieses perfekte Gleichgewicht nicht erreichen können, sagt Yuan: „Ich denke, die Antwort ist, dass Sie immer noch versuchen können, sich zu nähern, und Sie können tun, was Sie können, um dorthin zu gelangen.“
Das richtige Team zusammenstellen
Net-Zero-Design ist ein komplexer, datengesteuerter Prozess, daher ist es wichtig, dass Sie ein Expertenteam zusammenbringen. Die meisten Designteams umfassen neben dem Architekten einen Energieberater, der ein Modell zur Vorhersage der Leistung Ihres Gebäudes erstellt, und einen Maschinenbauingenieur, der sicherstellt, dass Sie über die effizientesten HLK-Systeme verfügen. Abhängig von der Komplexität des Projekts und den Wünschen des Kunden möchten Sie möglicherweise auch andere Berater hinzuziehen. Und natürlich brauchen Sie einen qualifizierten Auftragnehmer.
Bei so vielen Spielern ist es wichtig, sagt Yuan, das Team zusammenzubringen und Ihre Ziele vom ersten Tag an zu skizzieren. „Es ist viel Bauwissenschaft involviert“, sagt sie. „Normalerweise starten wir das Projekt mit einer integrierten Designcharette, die alle im Design- und Konstruktionsteam zusammenbringt, um gemeinsam und gemeinsam Ziele zu setzen.“
Die Montage dieses Braintrusts hilft Ihnen nicht nur, ein besseres Gebäude zu entwerfen, sondern macht Sie auch zu einem besseren Architekten. Schicketanz: „Von diesen Menschen kann man so viel lernen und es fließt dann in die eigene Praxis ein.“
Beginnen Sie mit der Site
„Um Netto-Null zu erreichen, beginnen Sie nicht mit den Photovoltaik-Modulen. Für mich ist das das Letzte, was du tust „, sagt Sami. Zunächst empfiehlt er die Analyse des lokalen Klimas unter Berücksichtigung von Sonnenlicht, Windmustern, Niederschlägen und Temperaturbereichen, die das Design des Gebäudes und Ihre gesamte Netto-Null-Strategie beeinflussen.
Die Ausrichtung des Hauses ist ebenfalls kritisch. „Sie können Ihr Gebäude so ausrichten, dass es die natürliche Brise und die Sonne nutzt, wenn Sie es wollen, und Ihr Gebäude beschatten, wenn Sie es nicht wollen“, sagt Sami. So können Sie nicht nur eine effiziente Gebäudehülle entwerfen, sondern auch Ihre erneuerbaren Energien auf Erfolgskurs bringen. Zum Beispiel sind Sonnenkollektoren in der nördlichen Hemisphäre am effektivsten, wenn sie nach Süden ausgerichtet sind, daher sollte Ihr Dach entsprechend ausgerichtet sein. Gleiches gilt für Freiland-Solarmodule. „Viele dieser Dinge sind sehr einfach und werden seit der Antike verwendet – wo die Sonne aufgeht und untergeht, wo die Winde herkommen“, sagt Schicketanz.
Let Design Do the Heavy Lifting
Nachdem das Team zusammengestellt und die Masse für den Standort optimiert wurde, können Sie sich jetzt darauf konzentrieren, Ihre Gebäudehülle so effizient wie möglich zu gestalten. Dies entspricht im Wesentlichen der Luftdichtheit. Yuan zitiert gerne eine Analogie, die sie von einem vertrauenswürdigen Maschinenbauingenieur gehört hat: „Sie möchten über Ihr Gebäude wie einen menschlichen Körper nachdenken: Sie möchten durch Ihre Nase oder Ihren Mund atmen — nicht durch Ihre Haut.“
Denken Sie an dreifach verglaste Fenster, eine äußerst effiziente Isolierung und sorgfältige Fassadendetails, die Risse abdichten. Anschließend können Sie die Feinabstimmung vornehmen, indem Sie energiesparende HLK-Systeme, Geräte und Armaturen angeben. Ihr Energieberater und Maschinenbauingenieur kann Sie durch diese Entscheidungsfindung führen, je nachdem, was für das jeweilige Gebäude sinnvoll ist. „Alles muss zusammenarbeiten, damit Sie das Ergebnis kontrollieren und richtig kompensieren können“, sagt Yuan.Die Nachrüstung von Häusern, um Netto-Null zu erreichen, ist etwas schwieriger, da Sie Ihr Haus natürlich nicht neu ausrichten können und das Reverse Engineering einer Gebäudehülle teuer sein kann. Yuan versteht dies aus erster Hand: Sie und ihr Mann haben mit der chirurgischen Renovierung eines spanischen Stuckhauses im Kolonialstil begonnen, in der Hoffnung, mit einem Budget schließlich Netto-Null zu erreichen. Die Nachrüstung umfasst die Isolierung der Wände, das Abdichten von Rissen und den Austausch hocheffizienter neuer mechanischer Systeme und schließlich einer Solaranlage auf dem Dach. Es ist ein teures Unterfangen, aber es lohnt sich: „Meine Lieblingsprojekttypen sind die adaptive Wiederverwendung, bei der Sie Geschichte feiern, und ich glaube nicht, dass Sie Ihr Haus auf hohe Leistungsstandards umrüsten müssen, was bedeutet, dass Sie die Ästhetik beeinträchtigen werden.“
Erneuerbare Energien herausfinden
Sobald Sie Ihre elektrischen Lasten durch die oben genannten Strategien so weit wie möglich reduziert haben, können Sie sich an Ihr Energiemodell wenden, um zu bestimmen, wie viel Strom Sie mit erneuerbaren Quellen ausgleichen müssen. In den meisten Fällen erfolgt dies über Sonnenkollektoren, die entweder auf dem Dach oder in einer Erdanordnung montiert sind. Andere Energieerzeuger vor Ort — wie Wind, Geothermie oder Wasserkraft – sind im häuslichen Maßstab schwieriger zu nutzen, teurer und schwerer vorherzusagen. Zum Beispiel, sagt Sami, „Wind ist meiner Erfahrung nach wirklich schwer zu machen, außer im industriellen Maßstab, besonders in städtischen Gebieten, in denen Windmuster unvorhersehbar sind.“
Die gute Nachricht ist, dass der Preis für Sonnenkollektoren in den letzten Jahren dramatisch gesunken ist, während die Technologie noch effizienter geworden ist. Zunehmend werden PVs auch optisch weniger aufdringlich (Elon Musk setzt zum Beispiel auf Teslas Solardach).
Check Back In
Ihr Projekt ist vielleicht abgeschlossen, aber die Arbeit ist noch nicht vorbei. Die Überwachung Ihres Projekts durch Post-Occupancy-Studien und die entsprechende Anpassung ist für den Net-Zero-Designprozess von entscheidender Bedeutung. Möglicherweise müssen Sie den Energieverbrauch Ihres Projekts weiter ausgleichen. „Ich denke, es ist eine großartige Möglichkeit, das, was wir entworfen haben, zu verfolgen und zu beweisen, dass es funktioniert. Und wenn nicht, wie passen wir es an?“ sagt Yuan und fügt hinzu, dass Kunden, sobald sie sehen, wie sie Energie verbrauchen, oft ihren Lebensstil anpassen werden. Aber manchmal können die Schuldigen für den Energieverbrauch überraschend sein: In einem Projekt, an dem ich gearbeitet habe, war es eine überaktive Poolpumpe. Für ein kürzlich durchgeführtes Projekt musste Schicketanz zusätzliche Boden-PVs hinzufügen, um den Strom zum Laden von zwei Elektrofahrzeugen zu kompensieren.
Genauso wichtig wie es ist, Ihr Projekt im Auge zu behalten, sollten Sie auch weiterhin überwachen, was im Bereich nachhaltiges Design als nächstes kommt — über eine Megakonferenz wie Greenbuild, eine lokale AIA-Kapitelveranstaltung oder durch Weiterbildungskurse. „Sobald Sie sich darüber informiert haben, wo sich die Bauwissenschaft befindet, können Sie sie in Ihren eigenen Projekten umsetzen“, sagt Yuan.
Sowohl Yuan als auch Sami empfehlen dringend, sich an der 2030 Challenge zu beteiligen, einer Verpflichtung, alle neuen Gebäude und Renovierungen bis 2030 klimaneutral zu machen. Die AIA hat sich mit dem gemeinnützigen Arm der Challenge zusammengetan, um eine Vielzahl von Weiterbildungskursen und anderen Ressourcen für Architekten anzubieten, die mehr über die Gestaltung umweltfreundlicherer Gebäude erfahren möchten.
Der obige Prozess, sagt Sami, „bringt es in den Zuständigkeitsbereich des Architekten, auf Null zu kommen, anstatt uns von jeglicher Verantwortung zu entbinden und sie nur den Ingenieuren aufzuerlegen. Es bedeutet, dass wir kreative und schöne Wege finden, um dorthin zu gelangen. Es ist nicht etwas, das hinzugefügt wird; Es wird als intrinsisch für den Prozess und das Produkt angesehen.”