虽然冠状病毒大流行主导近期的新闻标题来看,气候变化还没有消失。许多专家呼吁“绿色”经济复苏引导投资进入低碳能源和技术。

建筑占在美国能源消费总量的40%交通行业相比,32%和28%。州和城市与雄心勃勃的气候行动计划正在努力减少排放的建筑行业为零。这意味着能源效率最大化降低建筑能源消耗,然后提供剩余的无碳能源与电力能源需求。

我和我的同事研究的最好方法从建筑行业迅速减少碳排放。近年来,建筑设计先进。零能耗建筑,现场生产他们所需要的能源来自可再生能源,越来越多的默认选择。但速度过渡到零碳排放,我认为美国必须想越来越专注于设计或改造整个社区零能耗。

解决建筑能耗在地区层面提供了规模经济。建筑师可以部署大型热泵和其他设备上提供多个建筑交错安排在一天。区,使家庭、工作的地方,餐馆、娱乐中心和其他服务在适宜步行的社区也显著降低运输所需的能量。在我看来,这种日益增长的运动将会扮演越来越重要的角色在帮助美国和世界解决气候危机。

环境循环加热和冷却

加热和冷却是最大的能源使用的建筑。地区设计策略能更有效地解决这些负载。

集中供热已长期以来在欧洲使用以及美国的一些大学和其他学校。这些系统通常有一个中央工厂燃烧天然气加热水,然后流传到各种建筑物。

为了实现零碳排放,使用一个设计被称为一个最新的策略环境温度循环同时高效地加热和冷却建筑物不同。这个概念最初是在不列颠哥伦比亚省惠斯勒奥林匹克村发展。

在一个典型的环境循环系统,一个帮浦水通过一个未绝缘的管网埋在冰冻线以下。在这个深度,土壤温度是每年的平均空气温度附近的位置。随着水通过管道,它变暖或变冷这个温度。

热泵在单独的建筑物或其他点沿着周围循环添加或从循环中提取热量。他们还可以移动热深层地热水井和循环水之间。

循环还通过一个中央循环,使其在最大热泵性能的最佳温度范围。工厂可以使用冷却塔或废水去除热量。它可以增加热量通过可再生能源,比如太阳能热收藏家,可再生燃料或热泵由可再生电力。

把废水利用

的一个例子可能区目前正在开发,国家西部中心在丹佛,是一种多用途的校园正在建设的年度国家西部牲畜展示和其他公共事件集中在食品和农业。

6-foot-diameter管着这个城市的地下污水运行通过属性之前交付水处理厂。水温保持在狭窄的范围内的61°F到77°F。

污水管和热交换器与一个环境循环传热循环水整个地区。系统提供热冬天和夏天吸收热量通过热回收冷水机,热泵,可以同时提供加热和冷却。这种策略是个体建筑以非常高的效率。

电力热泵操作使用、照明及其他设备将来自现场光伏和风力和太阳能发的电从外部进口。

集成低能耗住宅在奥斯汀

另一个区,减少碳排放耳语谷社区在建的奥斯汀,德克萨斯州。这个占地2000英亩多用途的开发包括7500全电动的房子,200万平方英尺的商业空间,两个学校,一个600英亩的公园。它的设计已经收到了绿色建筑奖。

耳语谷将运行在一个完整的能源系统,包括一个广泛的环境循环网络由热泵加热和冷却,地热井位于每个房子。每个房主的选项包括一台5千瓦屋顶太阳能光伏阵列运行热泵节能电器,包括热泵热水器和感应加热。根据开发人员,耳语谷的规模经济允许平均销售价格低于50000美元的典型奥斯汀的房子。

就社区的未来

国家可再生能源实验室,劳伦斯伯克利国家实验室和其他项目合作伙伴正在开发一个开放源码软件开发工具包URBANopt模型元素的零能耗地区,如建筑节能/需求的灵活性策略,屋顶光伏阵列,周围循环区热系统。该软件可以集成到其他计算机模型来帮助零能源社区的设计。NREL工程师已与全国高性能区项目,如国家西部中心,帮助和指导URBANopt平台的发展。

我描述的项目是新建筑。很难在现有的实现零能耗建筑和社区经济,但也有方法可以做到这一点。是有意义的应用效率的措施最划算的改造将建筑供暖和冷却系统转化为电能,并与光伏发电提供电力。

越来越多的公用事业公司提供按使用时段利率时间表,收取更多的权力使用需求旺盛时期。新兴家庭能源管理系统将允许房主加热水,充电电池和电动车回家,并运行其他电器电力价格最低的时候。是否我们讨论新的或现有的建筑,我看到可持续零能源社区由可再生能源未来的潮流我们应对气候变化的危机。

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何时f . Kutscher是一种可再生能源和可持续能源研究所研究员的合资企业位于大学和国家可再生能源实验室。这篇文章最初发表在谈话这里转载和基于知识共享许可协议。