从环境的角度来看，城市已经承担了地球上大部分的能源消耗和温室气体排放。为了有效地应对气候变化并保持在我们的碳预算范围内，在城市规模上采取正确的措施至关重要。

物联网(IoT)的梦想家们想象着这样一个未来:“智能”电网与连接着复杂传感和控制技术的智能建筑进行双向通信。有了这种设置，净零能耗建筑——每年从可再生能源中产生的能量与从公用事业中消耗的能量一样多的超高效结构——很容易成为标准。但这是相当遥远的地平线。

如今，建造一座净零能耗建筑并不容易，尤其是在预算紧张的情况下。因此，阿布扎比的马斯达尔(Masdar)等城市由于经济和技术限制，放弃了其远大的净零目标，也就不足为奇了。如果依靠石油收入从零开始建设的城市地区无法实现净零，那么现有的社区和城市可以吗?如果是这样的话，从今天的净零热潮中吸取的教训可以指导能源中性城市的未来?

现在的趋势是零

从联邦政策到州立法，再到自愿认证和全球行动呼吁，净零能源已经成为一个战斗口号，告诉我们如何通过针对建筑物来应对气候变化。建筑是“热点”，约占世界温室气体的三分之一。

技术进步正在发挥作用。更高效的供暖、制冷和照明系统，加上更好的建筑围护结构和更强大的太阳能电池板，使低能耗或零能耗建筑比十年前更容易实现。设计师们正在证明，实现这一目标并不需要未来科技。现成的系统工作得很好。

想想222,000平方英尺的国家可再生能源实验室(NREL)研究支持设施(上图)。当然，也有一些奇特的功能(听说过热存储迷宫吗?)，但仔细的选址、朝向和façade策略，将日光引入工作空间，实现了节能的重任。这里没有火箭科学。

不同之处在于，与传统的建筑方式相比，这种激进的合作方式。建筑师曾被誉为“建筑大师”，他们是许多永恒建筑背后的核心大脑，直到今天我们仍然崇敬他们。但在当今超绿色建筑设计的世界里，对于任何一个人来说，即使是建筑师，都太复杂了，无法独自一人提供净零建筑的专业知识。

综合设计

对于NREL，建筑师转变为“合作大师”，从专家网络(工程师、建筑商和各种顾问)中综合和收集信息。有了这些数据，他们可以通过在整个设计过程中不断评估权衡来实现功能、编程和性能目标。建筑界称之为“一体化设计”并认识到，鉴于根深蒂固的思维和传统，这是很困难的。

虚拟模型是成功实现净零的关键。与2D图纸不同，3D模型越来越多地成为团队设计和施工的唯一真实来源。在3D中设计、协调、选择和探索的优势是多方面的。

性能模拟对于正确理解零净建筑至关重要。考虑到预测人类行为的固有困难，人们最终如何使用空间最终会对能源账单产生巨大影响。大卫和露西尔·帕卡德基金会总部的工程师们投入了比平时更多的时间，以了解用户随着时间的推移使用的细微差别。额外的努力得到了回报，总部是迄今为止最大的经认证的净零能耗建筑。

建筑之外:扩大净零排放

就其本身而言，单个的净零排放建筑在设计、工程、建造和运营方面都是值得称赞的壮举。但要真正在应对气候变化方面发挥作用，它们需要迅速扩大规模。这些建筑趋势对城市意味着什么?通过利用建筑群及其共享基础设施之间的资源，“更大的想法”是否能使净零排放更具成本效益?

在2014年的一份报告中，新建筑研究所(New Buildings Institute)追踪了越来越多的项目——其中大部分在教育领域——实现净零能耗。大多数都是单独的建筑，但有些证明了校园、社区甚至整个社区都可以获得一次性建筑无法获得的规模效率。

美国最大的净零社区是西村这是加州大学戴维斯分校的一个多功能校园社区，建成后可容纳3500名学生、教职员工和家庭。第一阶段已经使用了一年多，接近实现其净零设计目标。技术故障和高于预期的公寓居民的插入式设备的需求阻碍了它的能源中性地位。

加州大学戴维斯分校并不是唯一一个发表强烈环境声明的大学。美国学院和大学校长的气候承诺有673个签署人，强调了教育部门对碳中和目标的支持程度。大学本质上是城市的缩影，是展示碳中和如何在城市范围内实现的理想试验场，净零建筑原则是整体战略的重要组成部分。

亚利桑那州立大学与美国最大的独立能源服务解决方案提供商Ameresco和落基山研究所合作，计划到2025年实现校园范围内的碳中和。他们计划采用高效建筑、低碳交通和增加可再生能源的综合方法来减少能源需求。

放眼校园之外

对净零排放的探索已经超越了大学校园。FortZED是一个零能耗区，包括科罗拉多州立大学校园和柯林斯堡市中心的一部分。它结合了各种建筑类型的效率措施，并带来了新的可再生能源发电。

FortZED是一个引人注目的例子，它与一家公用事业公司合作，通过协调许多小型分布式可再生能源发电系统(包括风能、太阳能电池板和生物质能)，在电网上双向运行，来测试创建净零区的可行性。考虑到我们的能源网是单向输送的，这真是令人印象深刻。

随着越来越多的美国城市规划“2030区”，公用事业公司必须参与进来。净零能耗地区的最终效果会影响到它们的商业模式。在一个所有人的电表净额为零的地区，谁来为维持电力供应的输配电系统买单呢?

更复杂的是，在城市规模上，只关注建筑能源使用只是综合规划的一部分，它应该解决交通排放、输水和废物基础设施的影响。净零城市将依赖于新一代的综合者——善于应对大规模技术、管理和社会挑战的系统思考者——将这些有远见的种子带到我们大多数人迟早会称之为家的城市。

Jonathan Rowe负责欧特克可持续发展解决方案团队的内容策略管理。在加入欧特克之前，罗从事绿色设计工作，同时追求建筑事业。本文最初发表于/ /形状/ /空间是欧特克的一份刊物，致力于为设计师和创造者探索未来的制造方式，分享鼓舞人心的创新故事，并提供实用的建议来帮助企业取得成功。