COVID-19-pandemin har klargjort nödvändigheten av att mildra effekterna av klimatförändringar. Den byggda miljön är en viss brottsling. Tänk på detta: energin som används för att bygga och driva våra byggnader stod för nästan 40% av världens koldioxidutsläpp 2018, enligt den senaste rapporten från FN: s miljöprogram.
politik, särskilt i USA, har sina gränser (se President Trumps tillbakadragande från Parisavtalet), så förmågan att genomföra förändringar ligger i händerna på arkitekter och designers. En allt vanligare strategi är i utformningen av net-nollenergibyggnader, något arkitekter kan börja genomföra relativt snabbt i grundbyggda bostadsprojekt och eftermonteringar. Men var ska man börja?
det finns mycket terminologi kring nettonollenergibyggnader, men här använder vi sin mest grundläggande definition: ett hem med netto-noll kommer att göra så mycket el på plats som det kommer att konsumera under ett år. Så i teorin kommer all energi som din byggnad tar från elnätet att returneras. ”Tänk på det som ett checkkonto för din byggnad där du tar lite pengar ut och ger lite pengar tillbaka”, säger Vikram Sami, chef för byggprestanda för AD100-företaget Olson Kundig Architects.
men tror inte att köpa ett Tesla-soltak kommer att ta dig dit: ”Net-zero-design är bara så mycket mer holistisk än att köpa en massa solpaneler”, säger arkitekt Vicki Yuan, en associerad på AD100-företaget Lake|Flato Architects i San Antonio, Texas.
oavsett om du är en spirande arkitekt som vill komma in i denna typ av konstruktion eller en inredningsarkitekt som vill förstå grunderna, bryter vi ner processen med net-zero home design.
utbilda din klient
din klient kan vara intresserad av att bygga ett mer effektivt, miljövänligt hem, men de kanske inte nödvändigtvis vet att ett net-zero-hem är en möjlighet. ”De flesta av våra kunder är faktiskt inte bekanta med termen” net-zero energy”, så det är något vi måste prata med dem om”, säger Sami från Olson Kundig. Som ett resultat säger han att designteamet kommer att starta konversationen genom att utfärda ett frågeformulär för projektet där kunden kan ge detaljer om önskad storlek på huset, vilken typ av utrymmen de vill ha och-om de skulle vara intresserade av ett nät—nollhus. ”Jag fann att när du förklarar det för en klient är de faktiskt mycket engagerade och mycket glada över det”, säger han.
det är också viktigt att vara på förhand om kostnaderna. Ofta, men markant billigare än tidigare, de system och produkter som går in i en net-zero hem är dyr. Här hjälper det att visa dina kundnummer: så småningom kommer investeringen att kompenseras av vad din klient sparar på sin elräkning. Mary Ann Schicketanz, grundare av Studio Schicketanz i Monterey County, Kalifornien, arbetar med en lokal energikonsult för att låta siffrorna prata: ”vi gör grundläggande amorteringsberäkningar direkt”, säger hon. ”Dessa dagar, mellan tre och sju år, är du tydlig och allt annat är besparingar.”
citerar också skatteincitament. Till exempel, nu till December 2021, kan en husägare dra av mellan 22% och 26% av kostnaden för förnybara energikällor, som solpaneler, plus installation, från sina skatter. Stater och kommuner kan erbjuda sina egna incitament, så se till att göra din forskning. (DSIRE, en omfattande databas med policyer och incitament som upprätthålls av North Carolina State University, är en praktisk resurs.)
under vissa omständigheter-även om din klient ber om det—kanske det inte är möjligt att bygga eller eftermontera ett hem för att uppnå netto-nollenergi på grund av lokalt klimat, platsförhållanden och orientering eller ålder av den befintliga byggnaden. ”Det är inte möjligt överallt”, varnar Schicketanz. ”Jag önskar att jag kunde ha gjort det i mitt eget hem, men jag har gigantiska tallar runt mitt hus och taket lutar mot norr.”
men även om du inte kan uppnå den perfekta jämvikten, säger Yuan, ” jag tror att svaret är att du fortfarande kan försöka komma nära och du kan göra vad du kan för att komma dit.”
montera rätt Team
Net-zero design är en komplex, datadriven process, så det är viktigt att du samlar ett team av experter. De flesta designteam involverar, förutom arkitekten, en energikonsult, som kommer att bygga en modell för att förutsäga byggnadens prestanda, och en maskiningenjör, som kommer att se till att du har de mest effektiva HVAC-systemen som möjligt. Beroende på projektets komplexitet och kundens önskemål kanske du också vill ta med andra konsulter. Och självklart behöver du en skicklig entreprenör.
Med så många spelare på jobbet är det viktigt, säger Yuan, att samla laget och beskriva dina mål från dag ett. ”Det är mycket byggnadsvetenskap involverat”, säger hon. ”Vi startar vanligtvis projektet med en integrerad designkarett, som samlar alla i design-och konstruktionsteamet för att sätta upp mål kollektivt och tillsammans.”
montering av denna braintrust hjälper dig inte bara att designa en bättre byggnad, men det kommer också att göra dig till en bättre arkitekt. Säger Schicketanz, ” du kan lära dig så mycket av dessa människor och det matar sedan tillbaka till din egen övning.”
börja med webbplatsen
”När du kommer till net-zero börjar du inte med fotovoltaiska paneler. För mig är det det sista du gör”, säger Sami. Först, han rekommenderar att analysera det lokala klimatet, med hänsyn till solljus, vindmönster, regn, och temperaturområden, som kommer att informera utformningen av byggnaden och din totala net-zero strategi.
husets orientering är också kritisk. ”Du kan orientera din byggnad för att dra nytta av naturliga vindar och dra nytta av solen när du vill ha det och skugga din byggnad när du inte gör det”, säger Sami. Detta gör det inte bara möjligt för dig att utforma ett effektivt byggnadskuvert, men det sätter också dina förnybara energikällor för framgång. Till exempel på norra halvklotet är solpaneler mest effektiva när de vetter mot söder, så ditt tak bör orienteras i enlighet därmed. Detsamma gäller för markmonterade solpaneler. ”Många av dessa saker är väldigt grundläggande och har använts sedan antiken—där solen stiger upp och sätter, där vindarna kommer ifrån”, säger Schicketanz.
låt Design göra tunga lyft
Med teamet monterat och massningen optimerad för webbplatsen kan du nu koncentrera dig på att göra ditt byggnadskuvert så effektivt som möjligt. Detta motsvarar i princip lufttäthet. Yuan gillar att citera en analogi som hon hörde från en betrodd maskiningenjör: ”du vill tänka på din byggnad som en mänsklig kropp: du vill andas genom näsan eller munnen—inte genom din hud.”
Tänk trippelglasfönster, super effektiv isolering, och flitiga fa portugade detaljer som i själva verket försegla eventuella sprickor. Och sedan kan du finjustera, genom att ange låg energi HVAC-system, apparater, och fixturer. Din energikonsult och maskiningenjör kan vägleda dig genom detta beslutsfattande baserat på vad som är vettigt för den specifika byggnaden. ”Allt måste fungera tillsammans så att du kan kontrollera resultatet och kunna kompensera det ordentligt”, säger Yuan.
eftermontering av bostäder för att uppnå netto noll är lite svårare eftersom du självklart inte kan omorientera ditt hus, och omvänd konstruktion kan ett byggnadskuvert vara dyrt. Yuan förstår denna första hand: hon och hennes man har påbörjat den kirurgiska renoveringen av ett stuckatur spanskt kolonialhus med hopp om att så småningom uppnå netto-noll—på en budget. Eftermonteringen kommer att innebära isolering av väggarna, tätning upp eventuella sprickor, och byta i högeffektiva nya mekaniska system, och, så småningom en taket Sol array. Det är en dyr strävan, men väl värt det: ”Mina favoritprojekttyper är den adaptiva återanvändningen där du firar historia och jag tror inte att du måste eftermontera ditt hus till högpresterande standarder innebär att du kommer att äventyra dess estetik.”
räkna ut förnybara energikällor
När du har minskat dina elektriska belastningar så mycket som möjligt genom ovanstående strategier kan du vända dig till din energimodell för att bestämma hur mycket el du behöver kompensera med förnybara källor. I de flesta fall kommer detta att ske genom solpaneler, antingen monterade på taket eller i en markuppsättning. Andra energigeneratorer på plats-som vind, geotermisk eller vattenkraft-är mer utmanande att använda i inhemsk skala, dyrare och svårare att förutsäga. Till exempel, säger Sami, ”vind är verkligen svårt att göra på något annat än en industriell skala, enligt min erfarenhet, särskilt i stadsområden där vindmönster är oförutsägbara.”
den goda nyheten är att priset på solpaneler har minskat dramatiskt de senaste åren medan tekniken har blivit ännu effektivare. I allt högre grad blir PVs mindre visuellt påträngande också (Elon Musk satsar till exempel stort på Teslas soltak).
Kom tillbaka i
ditt projekt kan vara klart, men arbetet är ännu inte över. Övervakning av ditt projekt genom studier efter beläggning och justering i enlighet därmed är avgörande för nät-noll designprocessen. Du kanske upptäcker att du behöver kompensera projektets energianvändning ytterligare. ”Jag tycker att det är ett bra sätt att följa upp det vi har designat och bevisa att det fungerar. Och om det inte är det, Hur justerar vi det?”säger Yuan och tillägger att kunder, när de ser hur de använder energi, ofta kommer att anpassa sin livsstil. Men ibland kan de skyldiga till energianvändning vara överraskande: i ett projekt som Yuan arbetade med var det en överaktiv poolpump. För ett nyligen projekt fann Schicketanz att hon behövde lägga till ytterligare mark PVs för att kompensera för den el som används för att ladda två elfordon.
lika viktigt som det är att hålla koll på ditt projekt, bör du också fortsätta att övervaka vad som är nästa i hållbar design—via en mega konferens som Greenbuild, en lokal AIA kapitel händelse, eller genom fortbildningskurser. ”När du utbildar dig själv om var byggnadsvetenskap är, kan du börja implementera dem på dina egna projekt”, säger Yuan.
både Yuan och Sami rekommenderar starkt att engagera sig i 2030-utmaningen, ett åtagande att alla nya byggnader och renoveringar ska vara koldioxidneutrala år 2030. AIA har gått ihop med utmaningens ideella arm för att erbjuda en myriad av fortbildningskurser och andra resurser för arkitekter som vill lära sig mer om att designa grönare byggnader.
ovanstående process, säger Sami, ” sätter att komma till net-zero i arkitektens räckvidd kontra att befria oss från något ansvar och bara sätta det på ingenjörerna. Det betyder att vi kommer på kreativa och vackra sätt att komma dit. Det är inte något som läggs på; det ses som inneboende för processen och för produkten.”