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在我们准备迎接新的十年之际,让我们回顾一下我们行业中开始出现的关键清洁建筑技术,这些技术可能对我们未来的健康和福祉至关重要。这些创新大多有几十年的历史,但近年来得到了改进、发展、推广和商业化。它们对温室气体排放、臭氧消耗和水污染的积极影响越来越大。
我没有包括折衷的技术,如混合供暖系统、制冷剂混合或生物质,这些技术的设计主要是为了帮助人们接受或出售变化。这些都是合理的努力,但科学家们表示,我们没有时间继续寻找方法来延缓远离破坏性技术的转变。这意味着妥协系统成为问题的一部分,而不是解决方案的一部分。
每项技术都按其重要性划分了等级。当然,这在细节和价值上都是有争议的。有些项目之所以重要,是因为它们已经实现了能源和温室气体的节约;有些是因为他们的潜力,或者我预测他们会继续为行业做出重大贡献;还有一些是因为它们比传统系统更清洁或更高效。
1.被动的房子。被动式房屋已被证明可以节省80%或90%的能源,无论它在哪里使用。然而,由于整个非洲大陆只有几千个项目,我们还没有看到我预计我们将看到的大影响。万博手机版登录本官网
被动式房屋既是一种工具(标准),也是一套必需的或强烈建议的技术。不管你怎么看这个方法,它是有效的。有严格的德文版本和PHIUS版本。比起后者,我更喜欢前者。(请将任何措辞强烈的反对意见发送至bruce.nagy@rogers.com。)
现在,世界各地的建筑师、工程师和规划人员都在采用这种方法,因为他们面临着来自似乎站在改善地球生活努力前沿的市政府的激进新要求。
LEED,被动式房屋,净零,WELL和许多其他标准有其优点和缺点,但不可否认的是,它们在过去10年中作为有价值的工具,引导渐进的建筑商走向更清洁的系统和更高的能源和水效率。我相信LEED在早期作为绿色建筑品牌做得最好,但可持续建筑行业现在正朝着以结果为基础的标准发展,比如被动式房屋,同时对具体的碳模型也越来越感兴趣。
对我来说,被动式房屋和WELL象征着理想的雨伞:
•一系列建筑围护结构技术,如连续隔热、三层玻璃窗户和空气窗帘,这些技术解决了过去较差的能量保留问题。
•改善室内空气质量,包括低voc油漆、涂料、喷雾剂、材料、植物墙和HEPA过滤器。
•低排放或零排放机械技术,其中许多都在本清单中找到。
2.热泵。基于制冷剂的电动加热和冷却设备,如空气源热泵和商用可变制冷剂流量(VRF)空气源系统已经大量渗透到北美市场。
由于它们能力的提高、应用范围的扩大、监管环境的迅速变化以及日益增长的经济优势,它们向前发展的势头不可阻挡。就像之前在欧洲和亚洲发生的那样,它们很快就会成为北美的主要空调设备。
典型的是,北美的这一过程伴随着产品改进,因为这是制造商克服反对意见和不可避免的变革阻力的唯一途径。空气源产品现在在更极端的气候条件下表现良好,并提供复杂的电子设备和Wi-Fi功能。
山登和前川也开始看到使用二氧化碳和氨制冷剂的大容量空气源系统的成功。
地源热泵和水源热泵的变化可能没有我们预期的那么大;然而,一些安装实践和系统设计正在创造一种长期寻求的更经济、更紧凑的地热系统。
此外,地热作为一种高度可行的清洁能源,可以替代化石燃料,用于最重要的供暖和制冷负荷(特别是北方供暖),正得到政府、资助机构和金融机构前所未有的认可和支持。此外,研究机构还在继续测试攻击系统成本方程的地源技术选项。
3.电子的、计算机化的、具有wi - fi功能的设备。智能和互联设备创造了不可否认的客户便利,也帮助设计师,建筑运营商和房主节省能源,水和金钱。它们包括智能恒温器、能源监视器和智能家居系统、HVAC和管道设备以及具有智能功能的泵、Wi-Fi监控和数据存储。
地球上几乎每台机器的数字化都不是一时的时尚,它带来的好处是实实在在的,而影响往往被低估了。
4.变速设备。数字能力通常使变速设备成为可能。电动VRF热泵、变速泵、变速风扇和变速ECM电机正在实现显著的节能,这在使用化石燃料的公用事业发电中至关重要。
到目前为止,变速设备应该是几乎所有应用程序的标准选择。然而,它并不总是被选择,即使这样做的理由非常有说服力。这是个谜。
5.天然制冷系统。如果这份清单反映了世界上最优先考虑的事项,那么使用天然制冷剂可能会更接近榜首。正如我们所知,氢氟碳化物破坏了我们的臭氧层,导致了全球变暖。值得庆幸的是,我们在HCFC方面的努力已经产生了影响——臭氧空洞已经稳定下来,尽管出现了一些小问题,但很可能正在恢复。
使用天然制冷剂二氧化碳、氨丙烷、空气和水的制冷和空调设备现在已经得到了充分的验证,并在北美各地的杂货店、竞技场、冷藏仓库和货运卡车上得到了应用。空间里有很多噪音,所以对于今天的空调和制冷专业人士来说,做好功课,做出正确的选择是至关重要的。如果你想了解更多,我有案例研究。
6.能量回收设备。热回收通风机、能量回收通风机、空调能量回收通风机、制冷热回收、数据中心热回收——所有这些都有可能减少建筑物或电网内的化石燃料使用。在考虑当代设计模型和预算时,它们也可以成为实现特定目标的贡献者。
7.辐射水循环系统。与强制空气相比,使用散热器、冷梁、地板或平板系统的辐射流体输送系统支持削峰策略,更好的室内空气质量和更高的效率。随着负荷计算和系统规模变得更加精确,以及建筑物更好的隔热,辐射水循环系统的使用已经复苏。液体比空气更能传递能量。
8.水热能回收设备。热泵热水器、污水热回收和排水热回收是能源管理领域中不为人知的主力。节约总是让我感到惊讶,当人们改变目标并选择创造性时,他们可以取得什么成就。
与此密切相关的是旨在提高效率的技术,比如即热式热水器(不是真正的回收技术)。尽管即热式热水器的前期成本仍然高于传统的水箱系统,但它们正变得越来越受欢迎,价格也更实惠。如果将系统寿命和运行成本考虑在内,人们的看法就会发生变化。无罐技术的效率提高了25%或30%。我见过一些例子,它也被用于空间供暖。
9.节水设备。水污染是一个巨大的问题;城市和城镇的水利基础设施是另一个问题。这就是为什么市政当局的家庭供水服务和下水道服务成本不断飙升的原因。
低流量、电子和无水管道装置有助于解决市政能力/成本问题,这通常是污染的根本原因,也是加快健康基础设施升级的缓解因素。
同样,收集和处理雨水、灰水和黑水的水再利用系统有助于缓解容量和监管限制。
这些都伴随着先进的本地化水净化系统,如膜和紫外线过滤,这可以大大有助于解决这些问题。
10.屋顶太阳能,便携式/家用电池和微电网软件。同样,就2010年代的减排和未来几年的巨大潜力而言,这些技术很容易被放在榜单的前列。越来越多的迹象表明,建筑电气化和分布式能源革命不仅是真实的,而且还带来了许多优势,包括一些可能意想不到的优势。
本地化发电和电池储存的成本下降得如此之快,以至于我们大多数人都不了解最新的发展。此外,从理论上讲,两者的效率仍然可以提高几个数量级,这迫使人们在建筑环境中能源系统的传统定义中使用“游戏规则改变者”一词。正如我们所知,金钱使世界运转——它也描绘了创新路线图。
并行效率是新兴的软件驱动的汽车电池、家用和商用电池以及公用事业规模的电力运营之间的能量转换。随着地方政府、研究机构和初创企业继续共同解决这一领域的问题,它正迅速从理论领域转变为西方世界每一个进步城市的实际操作系统。
而且,由于它是全数字化的,并受到监控,拥有完整的即时可用数据(通常还有一些顶级量子计算驱动的人工智能),实时结果很快消除了对它是否有效的任何担忧。
在21世纪20年代,便携式电池和微电网软件在企业、机构和家庭中的强大应用将成为调峰以节省使用时间费用的机会。我预测,到这个十年结束的时候,这个回报丰厚的机会将会消失,因为公用事业模式将会发生巨大的变化。不会有诸如使用时间收费或容量挑战之类的东西。
建筑环境外
在建筑环境之外,这十年的关键技术发展包括电力运输和可再生能源发电和公用事业规模的储存方面取得的进展。正如老读者所知,我不厌其烦地指出,建筑、交通和发电占世界污染排放量的70%到75%。
排在交通工具排放清单首位的是个人私人交通工具——电动汽车、suv和皮卡。到2010年代为止,它们对排放的影响很小,但最终取得了突破,注定要成为主流。这很像你在智能手机早期所感受到的必然性。
过去几年的销售爆炸式增长和行业欺诈表明,剩下的唯一问题是,它们将以多快的速度取代各地的内燃产品。电动商业和货运车辆、火车、公共汽车、无人机、船舶和电动飞机也在起飞。
就像分布式或屋顶太阳能超出预期一样,风能、太阳能和公用事业规模的储能在成本(和排放)上完全超越了煤炭、天然气和核能发电。全国乃至全球的电力公司都在加快采用可再生能源的时间表,因为可再生能源继续发挥其优势,而且比人们一直(和故意)认为的要容易得多。
风能和太阳能本身就是一个大故事,但我们不能忽视电力存储技术的进步以及用于公用事业负荷管理和网络安全的智能电网软件所带来的普遍影响。
一提到电力存储,人们就会想到锂离子电池,但创新领域很广泛,还包括压缩空气、抽水蓄能、液流电池、飞轮、固态和钠硫电池、热存储、重力存储和氢燃料电池。每一种技术的成本和优势中,有一些已经确立,而另一些则在不断发展,因为该领域正在吸引大量的研发投资。
电气化的建筑、汽车和电池——电气化的生活——之间的界限即将变得模糊。这一切都将进入一个新时代:屋顶太阳能/小型风能、社区微电网、地区建筑能源以及公用事业公司提供的创新未来服务。
在2010年代,清洁能源时代不仅成为人们关注的焦点,而且有充分的理由这样做:解决全球不健康的污染危机已经刻不容辞。全球创新环境已经达到狂热的程度,为21世纪20年代成为人类创造力的黄金时代奠定了基础。
祝你及你的亲人节日快乐,并祝你在新的十年里万事如意。