建筑物的20个绿色设计功能

迈克尔托比亚斯
作者 :迈克尔托比亚斯
2021年5月12日
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    有一种普遍的误解,认为建设绿色手段假设较高的成本,以保护环境。事实上,绿色设计是一个很好的财务决策:它降低了建筑物的寿命拥有成本,同时降低对环境的影响。

    绿色建筑提升了企业形象,企业更有可能吸引那些高度重视可持续发展的客户。就房地产开发商而言,绿色建筑将吸引那些拥有同样价值观的租户。

    这篇文章将描述建筑的20个绿色设计特征,它们减少排放和浪费,同时提供有吸引力的投资回报。对于每个描述的绿色设计特征,我们将提供有关成本、空间要求、节约和回收期的一般信息。注意,这些都是宽泛的估计,项目成本会根据建筑条件而变化。


    采用绿色建筑设计,可以节省数千美元的能源和水费。

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    为了描述绿色设计特征的表现,我们将假设一栋100000平方英尺的公寓楼具有以下特征:

    00-table

    煤气、电费和水费加起来每月42600美元,或每年511200美元。

    1.热电联产

    01热电联产

    异国情调的水平:5/5
    成本:140万美元(200千瓦微型涡轮机,3000美元/千瓦材料成本,7000美元/千瓦总安装成本)
    空间要求:400年科幻的房间
    节约能源:195000美元/年
    回报:7 - 8年

    热电联产也被称为热电联产,它包括同时生产电力和热量。许多一代方法将热量作为二级产品释放,通常浪费。然而,可以回收该热量并用于空间加热,水加热和工业过程等应用。

    热电联产设备可分为两大类:微型涡轮机和往复式发动机。两者都依靠天然气燃烧来驱动发电机,热量从发动机冷却水和废气中回收。

    优点 缺点

    1)与100%依赖公用事业服务相比,电费和取暖费用更低。

    2)热电联产系统可用作应急发生器,将两块设备组合在一起。

    1)复杂昂贵的系统。

    2) 仅适用于需要大量供暖的设施。如果不是这样,依赖公用事业服务可能会更便宜。

    酒店和医院是热电联产可行的建筑类型的一些例子。它也可以用废热驱动吸收式冷水机,这是一个叫做trigeneration -同时供电、加热和冷却。

    2.燃料电池

    02-fuelcell

    异国情调的水平:5/5
    成本:200万美元的典型成本,扣除26%的联邦税收抵免后的146万美元(200千瓦单位,8000美元/千瓦材料成本,10000美元/千瓦安装成本)
    空间要求:通常不到200平方英尺。英国《金融时报》。
    节约能源:180000美元/年
    回报:8年

    燃料电池从化学反应中产生电力和热量,并且某种类型也可用作储能器件。如热电联产系统,燃料电池在可以连续使用热量和电力输出时具有成本效益。

    与电池不同,燃料电池使用外部电源,不能“放电”。只要有试剂供应,反应就可以无限期地进行下去。

    优点 缺点

    1)结构紧凑,重量轻。

    2)有些类型可用于储能,补充可变输出的可再生电力系统(太阳能电池板和风力涡轮机)。

    1)如果投入燃料的价格变得不稳定,财务可行性就会受到影响。

    2)维护工作复杂,需要专业人员。

    有许多燃料电池组合物,并且两个新出现的类型非常有前途:固体氧化物燃料电池(SOFC)和氢燃料电池。Bloom Energy Server是商业上可获得的SOFC的一个例子,它已被谷歌,雅虎和eBay等科技巨头取得成功。

    3.太阳能光伏板

    03-solarpv

    异国情调的水平:3/5
    成本:120千瓦系统40万美元(26%税收抵免后约29.6万美元)
    空间要求:大约10,000平方英尺的屋顶地区(12瓦/ SF屋顶区域)
    节约能源:每年44000美元
    回报:6 - 7年,可以少州或公用事业公司的激励措施

    A.太阳能电力系统这是一项极好的投资,特别是如果你有一个屋顶面积很大的建筑。高质量的太阳能电池板通常,针对制造缺陷提供10年保修,针对发电损失提供25年保修,如果25年前生产率低于80%,则适用该保修。一些制造商可能会提供改进的保修条款。

    美国为所有国家的太阳能电池板提供26%的联邦税收抵免,这将在2022年底之前提供。

    • 换句话说,家庭和企业可以扣除从他们的联邦税$ 260为则每$ 1000投资于太阳能发电。
    • 税收抵免将在2023年减少到22%,2024年,企业税收抵免将下降到10%,房主税收抵免将下降到0%。
    • 联邦税收抵免可以与地方退税计划和州税收抵免相结合,使太阳能更加便宜。

    特斯拉太阳能屋顶是一项很有前途的创新,在屋顶瓦上增加了太阳能电池。在现有建筑物中使用它们很昂贵因为你得换屋顶。然而,这一概念在新建筑中是可行的,因为无论如何都有一个基线屋顶成本。

    优点 缺点

    1)太阳能电池板的回收期只占其使用寿命的一小部分。由于保修,您的投资回报率得到了保证。

    2)维护简单,这里的主要要求是保持面板表面的清洁和无阴影。

    3)可能有资格获得政府或公用事业公司的奖励。

    1)发电取决于阳光。它在晚上停止,并且在多云的天气下大幅减少。

    2)在一些建筑中,由于消防部门的许可和屋顶机械设备,寻找空间可能是一个限制。

    4.太阳热能收集器

    04  - 播种热量

    异国情调的水平:2/5
    成本:200,000美元(每位住所2,000美元),26%联邦税收抵免后148,000美元
    空间要求:10,000平方英尺。屋顶面积的(同的太阳能电池板)
    节约能源:每年20000美元
    回报:7 - 8年

    太阳能集热器是光伏板的一个可行的替代方案,节省的成本更小,但前期成本也更低。在这种情况下,太阳辐射用于水加热而不是发电。

    当建筑物有太阳能收集器时,乘客可以依靠燃气或电热水加热器依赖。在更高的建筑中,可能会有少量的抽水成本,因为水必须到达屋顶,但这远远低于热水器的持续成本。

    优点 缺点

    1)经济上可行:有阳光时提供免费供暖。

    2)安装和维护简单。

    1) 夜间无供暖,冬季效果有限。你需要另一个供暖系统作为备用。

    2) 与太阳能电池板争夺屋顶面积。如果空间有限,太阳能电池板往往能提供更好的投资回报率。

    5.中央冷水机构

    05-chillerplant

    异国情调的水平:3/5
    成本:2美元
    空间要求:1500平方英尺。房间
    节约能源:每年187,800美元
    回报:10-15岁

    制冷机是建筑物中最有效的空调系统之一,尤其是与冷却塔相连的水冷式制冷机。一些现代设备甚至配备了人工智能,可以动态调整冷却输出,以满足建筑需求。

    冷水机组的植物可以实现规模显著经济,在一个位置集中空调和使得它作为能源效率越好。空间冷却用液体循环管道循环和风扇线圈来实现,并且当泵和风扇由变频驱动器(VFD)控制的系统变得甚至更有效。

    优点 缺点

    1)冷水机组提供了最有效的空调选择之一。

    2) 实现与其他能效措施的协同效应,如用于风扇和循环泵的VFD装置。

    1)前期成本高,需要专门的区域放置冷水机及其配套系统。

    2)集中式设计意味着,如果一个关键部件出现故障,整个建筑都可以没有空调。

    6.地热加热和冷却

    06地热HP

    异国情调的水平:4/5
    成本:330万美元,扣除10%的联邦税收抵免后300万美元(每吨产能1万美元,每吨300平方英尺,每吨一口井,这栋建筑333吨)
    空间要求:与传统的冷却器,锅炉或炉相同
    节约能源:每年105000美元
    回报:18-25岁

    地面在夏季是一个很好的散热器,在冬季是一个很好的热源。地热热泵利用这一点,以比其他系统更低的kWh消耗为建筑提供供暖和制冷。

    室内加热和冷却通过循环管道、空气处理机组(AHU)和管道实现。在地源热泵使用二次供水的循环,转入地下,收集或根据需要散热。

    优点 缺点

    1)地热热泵是建筑内部的最有效的加热和冷却系统之一。

    2) 可以以与天然气相同的成本(甚至更低)提供供暖,同时消除相关排放。

    井场不需要冷却塔和锅炉。

    1)需要专门维护的昂贵系统。

    2)并非所有的建筑都为地源热泵适宜地下情。

    3)钻探200英尺深的管道井来代替简单的冷却塔和锅炉是一个更昂贵的选择。

    4)地热井必须间隔约15',因此处理这座建筑的井场大约是足球场的大小。

    7.雨水收集

    07-rainwaterHarvest.

    异国情调的水平:3/5
    成本:10,000加仑系统30,000美元
    空间要求:10,000加仑坦克,141“直径和160”高度
    水节省:每年3,200美元
    回报:9年

    人类收集雨水已经有几个世纪的历史了,但是这个概念在现代世界变得更加重要,特别是在水资源供应有限的地方。雨水收集需要一个收集方法和一个存储系统,所有保留的水从你的公用事业账单中扣除。

    在像纽约市人口稠密地区,雨水收集还减少了下水道在暴风雨期间处理的水量,防止泄漏。一个单独的带有雨水收集功能的建筑不会产生重大影响,但当许多业主使用它时,效果就会增加。

    优点 缺点

    1)免费供水。

    2)在暴风雨期间减少下水道的排水量。

    3)与雨水收集改造现有的属性是相对简单的。

    1)全年不提供连续的水供应,因为它依赖降雨。

    8.屋内/黑水公司回收

    08-Greywater.

    异国情调的水平:4/5
    成本:200,000美元(每居住2,000美元)
    空间要求:每个住宅一个250加仑的储罐,直径36英寸,高度66英寸
    水节省:20000美元
    回报:10 - 12年

    “灰水”和“黑水”的概念用来描述已经在管道装置中使用过的水。黑水公司包括所有装置的水,而灰水不包括从厕所排出的水。

    虽然灰水被清洁剂和油脂污染,但它可以被收集起来用于冲厕所或户外浇水等目的。黑水也可以用于某些用途,但它需要特殊处理。

    优点 缺点

    1)减少水费:当同一水被用于不同的用途时,从市政供水中抽取的水会减少。

    2) 疏通公共污水。

    1)在没有将灰水与黑水分离的现有物业中可能不可行。

    2)黑水回收需要昂贵的处理系统。

    灰水黑水分离是在新建筑更加容易,因为管道系统尚未安装。水的循环利用是更大的挑战在现有的建筑物,特别是如果所有灯具排出的水与厕所排放相结合。

    9.LED照明

    09-LiedLighting.

    异国情调的水平:1/5
    成本:102,000美元
    空间要求:无额外空间,替换现有灯具和固定装置
    节约能源:每年39000美元
    回报:2-3年

    LED照明是最具成本效益的建筑升级之一,提供了快速的回报和较长的使用寿命。此外,照明节约从空间冷负荷中减去,节省了空调。LED灯的使用寿命也比白炽灯、荧光灯和HID灯长得多,这意味着更换频率较低。

    优点 缺点

    1) 主要节电:比荧光灯少30-50%,比HID少50-80%,比白炽灯少80-90%。

    2)降低了空调和制冷设备的冷负荷。

    3)使用寿命长,维护费用低。

    1)高前期成本。

    2)有些人喜欢白炽灯和卤素灯的温暖辉光,但这可以用模拟它们的led来解决。

    10.采光

    10-daylight

    异国情调的水平:3/5
    成本:在楼上的五个天窗10,000美元
    空间要求:没有额外的空间
    节约能源:每年2600美元
    回报:3 - 4年

    led以低成本提供照明,但只有阳光是免费的。采光由同时防止它的两个负面效应最大化室内利用太阳光的:

    • 眩光,这是太阳直接可见时发生的视觉限制。
    • 太阳能加热,增加了空调设备的负荷。

    通过优化窗户定位,可以控制眩光和太阳能加热,天窗可用于单层建筑或多层建筑的上层。

    优点 缺点

    1)免费的照明。

    2)窗户和天窗的维护要求非常简单。

    1) 晚上不可用。

    2)潜在的眩光和不必要的太阳能加热。

    11.Occupancy-Sensing照明控制

    11-occupancy

    异国情调的水平:2/5
    成本:4500美元,整个大楼的30个传感器(每个150美元)
    空间要求:最小,与烟雾探测器和墙壁开关尺寸相同
    节约能源:每年5250美元
    回报:不到一年

    LED照明有时有一个反弹效果。由于乘客意识到灯光更有效,因此它们可以变得粗心,更频繁地离开它们。占用传感器可以解决此问题,确保灯仅在需要时打开。

    优点 缺点

    1) 与LED照明的协同作用,增强了所实现的节约。

    2) 居住者不必担心开灯和关灯的问题。

    1) 增加照明系统的成本。

    2)使用许多类型的照明时可能会出现兼容性问题。

    使用传感器可以与其他照明控制相结合,进一步节约能源。例如,它们可以配以适应日光的调光系统——只有在没有自然光的情况下,这些灯才会在最大亮度下使用。

    12.被动的房子

    12-passivehouse

    异国情调的水平:5/5
    成本:整体建筑成本的增加10%,$ 3.62 M代表10万平方呎建造
    空间要求:建筑物大小不受影响
    节约能源:每年333000美元
    回报:10-15岁

    被动的房子建筑来自德国(Passivhaus),但它适用于所有类型的建筑,尽管有“房子”这个词。被动式住宅建筑是基于最大限度地提高自然通风和使用高性能绝缘,以显著减少或完全消除暖通空调费用。

    被动房屋施工还优化了太阳能供暖效果,在夏季期间防止它,并在冬季最大化。使用的任何HVAC系统都与能量回收措施相结合,以进一步降低运营成本。

    优点 缺点

    1)主要节能,与传统建筑相比可节能75%以上。

    2)超出大多数能源代码所需的性能水平。

    1)使建筑项目的成本增加5-10%。

    2)在现有建筑中使用有限,因为围护结构已经建成。

    13.能量回收通风

    13-ERV

    异国情调的水平:3/5
    成本:$ 150,000(每住1,500美元)
    空间要求:最小,安装在风管上
    节约能源:每年34000美元
    回报:4 - 5年

    室内空气必须经常更新,以保持足够的居住条件。然而,当室外空气取代室内空气时,会产生能量成本。

    • 在夏天在美国,进气口的空气通常比排出的空气更温暖、更潮湿。
    • 相反的情况发生在冬天:进气较冷且较干燥。

    一些能量可以通过两个空气流之间交换热量和湿气,减少了HVAC负载被保存。这个概念被称为能量回收通风,有两种类型: Heat回收通风(HRV)只交换热量,而焓回收通风(ERV)同时交换热量和水分。

    优点 缺点

    1)以较低的暖通空调运行成本,满足相同的冷热负荷。

    2)省电省气。

    1)仅在特定天气条件下有效。

    2)维护变得更加复杂。

    14低流量卫浴装置

    14-lowflowplumb

    异国情调的水平:1/5
    成本:90000美元
    空间要求:没有额外的空间,他们取代现有的灯具
    节约能源:每年13500美元
    回报:7 - 10年

    节约用水不仅减少了相应的账单,而且还降低了热水系统的运行成本。美国环境保护局管理海滨标签计划,促进了使用低流量管道装置

    一个快速减少水消耗的方法是将管道装置升级到高效的版本。另外,嵌在墙壁或楼板上的管道也无需修改。

    优点 缺点

    1)减少水费和暖气费。

    2) 如果建筑依靠增压泵,也可以节省泵送费用。

    1)如果现有的固定装置和管道非常旧,更换程序可能会损坏管道。

    15微型风力涡轮机

    15-windT

    异国情调的水平:5/5
    成本:100千瓦涡轮机安装了400,000美元(联邦税收抵免后296,000美元)
    空间要求:3000 - 4000平方米涡轮周围间隙的英尺
    节约能源:每年43800美元
    回报:7 - 10年

    虽然太阳能电池板更容易安装和维修,但如果你的场地条件合适,风力发电是经济高效的。作为一种可再生能源,风能也从激励措施中受益。

    大多数物业没有足够的空间安装公用事业规模的风力涡轮机。然而,使用一个较大的单位而不是许多较小的单位是有意义的:

    • 单台涡轮机可降低每千瓦的成本(规模经济)。
    • 用较高的塔提高发电,因为气流随高度的增加更稳定。
    • 另一方面,较小的涡轮机靠近地面,容易受到树木和建筑造成的湍流的影响。
    优点 缺点

    1)发电,回收期后的零代成本。

    2) 可能有资格获得政府或公用事业公司的奖励。

    3) 风能是太阳能的补充,因为它依赖于不同的能量输入。

    1)场地条件要求高。并不是所有的物业都适合风力发电。

    2) 邻居可能会担心噪音或视觉影响。

    3)比太阳能更复杂。

    16.HEPA空气过滤

    16-HEPA

    异国情调的水平:3/5
    成本:45000美元
    空间要求:任何外部空气摄入量的30%较大的过滤盒
    节约能源:不适用,因为目的是改善空气质素。
    回报:不适用。

    HEPA代表高效微粒空气或者高效微粒捕集器。这些过滤器是非常有效的,捕获颗粒的99.97%的尺寸为0.3微米或更大。他们可以清除空气中的细菌和污染物,改善室内空气质量。

    优点 缺点

    1)安装简单,兼容多种类型的暖通空调设备。

    2)通过清除有害颗粒,促进居住者健康。

    1)使在所需要的风扇功率略有增加,因为过滤器本身引起的空气压降。

    17峰值电力负荷转移

    17-peakshave

    异国情调的水平:4/5
    成本:$ 200,000个
    空间要求:100千瓦系统的5英尺x 5英尺
    节约能源:每年24000美元
    回报:8 - 9年

    根据电力账单的结构,电力负荷转移可能会减少账单金额,即使总耗电量保持不变。

    • 一些电力关税高峰需求时段的较高千瓦时价格。如果这是你的情况,电费可以通过将消费转移到非高峰时间来减少。
    • 大的消费者是收费的计费期间的最高需求无论当它发生时的。在这种情况下,需求必须被持续监控,以防止消费高峰。

    有很多方法可以减少需求峰值。没有时间敏感的负载可以简单地关闭,并且储能系统可以帮助驱动必要的负载。注意,如果用电高峰是由内部能源供应,则不收费:

    • 电池可用于为电力负载供电。
    • 冰蓄可用于冷却,在高峰需求时间关闭制冷和空调系统。
    优点 缺点

    1)减少电费,即使能源消费总量保持不变。

    2)调峰系统通常可以被使用作为储能。

    1)仅可能与某些关税。削峰填谷只提供储蓄,当有时间的日利率或峰值需求费用。

    18.二氧化碳控制通风

    18-DCV.

    异国情调的水平:3/5
    成本:$233,000
    空间要求:最小,涉及添加紧凑型传感器和控制装置
    节约能源:每年47500美元
    回报:4 - 5年

    通风系统的设计通常基于两个值:面积和居住者的数量。这意味着总气流以每分钟立方英尺(cfm)为单位是基于cfm/sf和cfm/人。然而,许多通风系统保持他们的最大气流,即使在服务的区域没有满,这是一种电力的浪费。

    由于人体代谢过程产生二氧化碳,因此占用率与空气中的二氧化碳浓度有关。通风可以通过二氧化碳传感器控制,根据入住率减少气流节约能源。

    优点 缺点

    1) 减少通风系统的电力消耗。

    2) 室内空气质量不受影响,因为保持了人均设计气流。

    1)与常规通风系统相比,前期成本较高。

    2)控制装置造成电源的某些畸变(谐波)。

    19空调省煤器模式

    19

    异国情调的水平:3/5
    成本:$50,000
    空间要求:每个带管道和控制装置的空气处理器的尺寸增加一倍
    节约能源:$ 19,500每年
    回报:2-3年

    在一些气候区,天气条件适合“免费空调”在一年中的某些时候。在这些情况下,持续供应室外空气与空调有相同的效果,可以关闭压缩机以节省能源。在风扇功率增加的同时,空气冷却的节省要高得多。

    当HVAC系统有空气侧储存器时,此操作模式可用。在一些司法管辖区内,包括纽约州的,能源代码需要经济型人。

    优点 缺点

    1)减少空调运行时间,省电。

    2) 室内空气质量不受影响。

    1)额外费用:前期费用和维护费用。

    2)不适用于所有气候区。

    20.风扇和泵的变频驱动

    20个VFD

    异国情调的水平:3/5
    成本:$38,850
    空间要求:最小,大多数比住宅配电板还小
    节约能源:$ 16,000每年
    回报:2-3年

    变频驱动器是一种电子设备,可以调节电动机的电压和频率,使电动机的转速低于额定转速。vfd在风扇和泵中非常有用,因为这些设备经常是部分负载的。vfd也被称为变速驱动器或vds。

    当不需要泵或风扇的全输出时,通常有两种控制策略:

    • 从泵(GPM)的水流可以在放电时用串联阀控制。
    • 或者,可以通过间歇操作来控制来自风扇(CFM)的平均气流。例如,为了实现800 CFM的平均气流,通过1000 CFM风扇,可以运行80%的时间。

    在泵中使用VFD时,可以完全打开排出阀以消除由于压降引起的功率损耗。对于粉丝,减少速度比减少运行时间节省更多的能源——一个风扇在80%的速度下比一个风扇在80%的全速运行时消耗更少的电力。

    优点 缺点

    1)节省通风和抽水。

    2)与其他节能措施的协同,如基于二氧化碳的通风控制。

    1)对必须一直以额定速度运行的电机没有任何好处。

    2)在电源(谐波)的轻微畸变。

    结论

    绿色建筑是一个广泛的话题,有许多设计特征可供建筑业主选择。根据项目情况,有些措施可能比其他措施取得更好的效果。然而,绿色建筑是节约能源和水,同时减少城市环境影响的一种行之有效的方法。

    标签可再生能源|能源效率|绿色建筑

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