零能耗建築

 

愛沙尼亞塔林的零能耗測試大樓。塔林理工大學。
系列的一部分
永續能源
一輛汽車駛過田野中的 4 颱風力渦輪機，未來還會有更多風力渦輪機
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零能耗建築（ZEB ），也稱為淨零能耗（NZE）建築，是淨零能耗的建築，意味著該建築每年使用的能源總量等於現場產生可再生能源[ 1 ] [ 2 ]或以其他定義由場外再生能源利用熱泵、高效能窗戶和隔熱材料以及太陽能板等技術產生的可再生能源。[ 3 ]

目標是這些建築物在運作期間向大氣排放的溫室氣體總量比類似的非零能耗建築物少。它們有時確實會消耗不可再生能源並產生溫室氣體，但有時也會以相同的量減少其他地方的能源消耗和溫室氣體產生。減少對環境影響的願望鼓勵了零能耗建築的發展，而稅收減免和能源成本節約則鼓勵了零能耗建築的擴張，這使得零能耗建築在財務上可行。

不同國家、機構、城市、城鎮和報告之間的術語往往有所不同，因此對這一概念及其各種用途的一般了解對於全面了解清潔能源和可再生能源至關重要。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 國際能源總署（ IEA）和歐盟（EU）最常使用“淨零能源”，其中“零淨”一詞主要在美國使用。歐盟和其他同意國家批准和實施的類似概念是近零能耗建築( nZEB )，目標是到 2020 年該地區所有新建建築均符合 nZEB 標準。

概述

在美國和歐盟，典型的符合規範的建築消耗化石燃料能源總量的 40%，並且是溫室氣體的重要排放者。 [ 8 ] [ 9 ]為了因應如此高的能源使用量，越來越多的建築物開始實施碳中和原則，這被視為減少碳排放和減少對化石燃料依賴的一種手段。儘管零能耗建築仍然有限，但即使在已開發國家，它們也越來越重要和受歡迎。[需要引用]

大多數零能耗建築使用電網進行儲能，但有些建築獨立於電網，有些則包括現場儲能。這些建築物被稱為“能源加建築”，或在某些情況下被稱為“低能源房屋”。這些建築物利用太陽能和風能等再生技術在現場生產能源，同時利用高效的照明和暖氣、通風和空調 (HVAC)技術減少能源的整體使用。隨著替代能源技術成本的下降和傳統化石燃料成本的增加，零能源目標變得更加實際。[ 10 ]

現代零能耗建築的發展很大程度上得益於新能源和建築技術和工藝的進步。其中包括高隔熱噴塗泡棉隔熱材料、高效能太陽能板、高效能熱泵以及高隔熱、低輻射率的三層和四層玻璃窗。[ 11 ] [ 12 ] 這些創新也透過學術研究得到了顯著改進，學術研究收集傳統和實驗建築的精確能源性能數據，並為先進的電腦模型提供性能參數，以預測工程設計的功效。

零能耗建築可以成為智慧電網的一部分。這些建築的一些優點如下：

儘管淨零概念適用於廣泛的資源、水和廢棄物，但能源通常是第一個目標資源，因為：

  • 能源，特別是電力和天然氣或暖氣油等加熱燃料非常昂貴。因此，減少能源使用可以為業主節省金錢。相比之下，水和廢物對於個體業主來說並不昂貴。
  • 能源，特別是電力和暖氣燃料，具有很高的碳足跡。因此，減少能源使用是減少建築物碳足跡的主要方法。
  • 有一些行之有效的方法可以顯著減少建築物的能源使用和碳足跡。這些措施包括：增加隔熱層、使用熱泵代替熔爐、使用低發射率、三層或四層玻璃窗以及在屋頂上添加太陽能電池板。[ 11 ]
  • 在一些國家，政府為安裝熱泵、太陽能板、三層或四層玻璃窗和隔熱材料提供補貼和稅收減免，這大大降低了業主建造淨零能耗建築的成本。[ 13 ]
更多資訊：BrightBuilt 穀倉

優化零能耗建築以應對氣候影響

零能耗建築的引入使建築更加節能，並降低建築運作後的碳排放率；然而，仍存在大量與建築物隱含碳相關的污染。[ 14 ]隱含碳是指建築材料的製造和運輸以及結構本身的施工過程中排放的碳；它佔全球溫室氣體排放量的 11%，佔全球建築業排放量的 28%。[ 14 ]隱含碳的重要性將會增加，因為它將開始佔建築物碳排放的大部分。在一些較新的節能建築中，隱含碳已上升至建築物生命週期排放的 47%。[ 15 ]關注隱含碳是針對氣候影響優化建築的一部分，零碳排放與僅針對能源效率進行優化需要考慮的因素略有不同。[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]

2019 年的一項研究發現，在 2020 年至 2030 年間，減少前期碳排放並轉向清潔或可再生能源比提高建築效率更重要，因為“如果碳-使用材料。” [ 19 ]該研究指出，由於“淨零能源法規不會及時顯著減少排放，政策制定者和監管機構必須瞄準真正的淨零碳建築，而不是淨零能源建築。” [ 19 ]

減少隱含碳的一種方法是使用低碳建築材料，如稻草、木材、油氈或雪松。對於混凝土和鋼材等材料，確實存在減少隱含排放的選擇，但短期內不太可能大規模應用。[ 20 ]總之，已經確定溫室氣體減排的最佳設計點似乎是低碳材料的四層多戶建築，例如上面列出的那些，這可以作為低碳排放結構的模板。[ 19 ]

定義

儘管共享「零淨能量」這個名稱，但該術語在實踐中的含義有多種定義，北美和歐洲之間的用法存在特殊差異。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

零淨站點能源使用
在這種類型的ZNE中，現場再生能源提供的能量等於建築物使用的能量。在美國，「零淨能耗建築」一般指的是這類建築。
零淨源能源使用
此 ZNE 產生的能量與使用的能量相同，包括用於將能量輸送到建築物的能量。這種類型解釋了發電和輸電過程中的能量損失。[ 21 ] 這些零淨點能源必須比零淨站點能源建築產生更多的電力。
淨零能源排放
在美國和加拿大以外，ZEB通常被定義為淨能源排放為零的建築，也稱為零碳建築（ZCB）或零排放建築（ZEB）。根據這個定義，現場或場外化石燃料使用產生的碳排放量由現場再生能源生產量來平衡。其他定義不僅包括建築物在使用中產生的碳排放，還包括建築物建造過程中產生的碳排放以及結構的隱含能源。其他人則爭論是否也應將往返建築物的碳排放納入計算中。紐西蘭最近的工作提出了一種將使用者運輸能源納入零能耗建築框架內的方法。[ 22 ]
淨零成本
在這種類型的建築中，購買能源的成本是由向電網銷售現場發電的收入來平衡。這種狀態取決於公用事業公司如何計入淨發電量以及建築物使用的公用事業費率結構。
場外淨零能耗
如果一棟建築物購買的能源 100% 來自再生能源，即使該能源是在現場產生的，也可以被視為 ZEB。
離網
離網建築是獨立的 ZEB，未連接到場外能源公用設施。它們需要分散式再生能源發電和儲能能力（當沒有陽光、沒有風時等）。能源自給自足的房屋是一種建築概念，其自身的能源消耗和生產可以按小時甚至更小的比例進行平衡。能源自給自足的房屋可以脫離電網。
淨零能耗建築
基於「邁向淨零能耗太陽能建築」聯合研究計畫[ 23 ]的科學分析，建立了一個方法框架，該框架允許根據國家的政治目標、具體（氣候）條件和分別制定的室內條件要求進行不同的定義：Net ZEB 的整體概念理解是一種節能、併網的建築，能夠利用再生能源產生能源，以補償自身的能源需求（見圖 1）
圖 1：淨 ZEB 平衡概念：加權能源進口平衡、能源需求平衡（x 軸）和能源出口平衡（上網信用）、發電平衡（y 軸）
）。
「網」一詞強調建築與能源基礎設施之間的能量交換。透過建築與電網的互動，淨零能源發電成為再生能源基礎設施的積極組成部分。這種與能源網的連接可以防止季節性能源儲存和超大型現場系統，以利用再生能源（例如能源自主建築）來發電。這兩個概念的相似之處在於有兩種行動途徑：1）透過能源效率措施和被動能源使用來減少能源需求； 2）利用再生資源產生能源。然而，Net ZEB 與電網的互動並計劃廣泛增加其數量[ 24 ]，這引起了人們對增加能源負載轉移靈活性和減少尖峰需求的考慮。[ 25 ]
正能量區
將零能耗建築的一些原則擴展到城市地區層級，正能源區（PED）是指每年產生的能源至少與其消耗的能源相同的地區或其他城市地區。開發整個正能源區域而不是單一建築物的動力是基於共享資源、管理跨多個建築物的節能係統以及實現規模經濟的可能性。[ 26 ]

在這個平衡程序中，必須確定幾個面向和明確的選擇：[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]

  • 建築系統邊界被劃分為物理邊界，該邊界決定了考慮哪些可再生資源（例如，在建築物足跡中、現場甚至場外）[ 30 ]，分別確定平衡中包含多少建築物（單一建築物、集群建築）。應該注意的是，再生能源供應選項可以優先考慮（例如，透過運輸或轉換工作、建築物生命週期內的可用性或未來的複製潛力等），從而創建層次結構。有人可能會說，建築佔地面積內或現場的資源應優先於場外供應選項。
  • 加權系統將不同能源載體的實體單位轉換為統一的度量標準（場地/最終能源、來源/一次能源再生部分包括或不包括、能源成本、等效碳排放甚至能源或環境信用），並允許它們進行比較和補償彼此之間處於單一平衡狀態（例如出口的光伏電力可以補償進口的生物質）。受政治影響並且因此可能不對稱或依賴時間的轉換/加權因子可以影響能量載體的相對價值並且可以影響所需的能量產生能力。
  • 平衡期通常假設為一年（適合涵蓋所有營運能源使用）。還可以考慮較短的時期（每月或季節性）以及整個生命週期的平衡（包括隱含能源，除了營運能源使用之外，也可以按年計算和計算）。
圖2：淨ZEB 平衡概念：不同類型平衡的圖形表示：加權輸出和輸送能源之間的導入/導出平衡、加權發電與負載之間的負載/發電平衡以及加權每月發電淨值之間的月淨平衡和負載。
  • 能量平衡可以透過兩種平衡類型進行： 1） 交付/輸入和輸出能量平衡（可以包括現場產生的能量的自消耗的監測階段）； 2）（加權）能源需求和（加權）能源產生之間的平衡（對於設計階段，因為正常最終用戶的時間消耗模式（例如照明、電器等）缺乏）。或者，可以想像基於每月淨值的餘額，其中僅將每月的殘差總計為年度餘額。這可以被視為負載/發電平衡，也可以被視為進出口平衡的特殊情況，其中假設「虛擬每月自消耗」（見圖 2 和比較）。[ 27 ]
  • 除了能量平衡之外，Net ZEB 的特點還在於它們能夠透過其發電來匹配建築物的負載（負載匹配），或根據當地電網基礎設施的需求（研磨互動）進行有益的工作。兩者都可以透過適當的指標來表達，這些指標僅作為評估工具。

設計與施工

降低建築物能耗的最具成本效益的步驟通常發生在設計過程中。[ 31 ] 為了實現能源的有效利用，零能源設計與傳統的建築實踐有很大不同。成功的零能耗建築設計師通常將經過時間考驗的被動式太陽能或人工/假調節原理與現場資產結合。陽光和太陽熱、盛行微風以及建築物下方地面的涼爽，可以透過最少的機械手段提供採光和穩定的室內溫度。 ZEB 通常經過優化，可利用被動式太陽得熱和遮陽，並結合熱質量來穩定全天的晝夜溫度變化，並且在大多數氣候下都是超隔熱的。[ 32 ]創造零能耗建築所需的所有技術如今都是現成的。

先進的 3D建築能源模擬工具可用於模擬建築物在一系列設計變數下的表現，例如建築物方向（相對於太陽的日常和季節性位置）、門窗類型和位置、懸垂深度、建築構件的隔熱類型和值、氣密性（耐候性）、暖氣、冷氣、照明和其他設備的效率，以及當地氣候。這些模擬有助於設計人員在建築建成前預測建築的性能，並使他們能夠對建築成本效益分析的經濟和財務影響進行建模，甚至更合適的是生命週期評估。[需要引用]

零能耗建築具有顯著的節能特性。透過使用高效設備（例如熱泵而不是熔爐。熱泵的效率約為熔爐的四倍）、添加隔熱材料（特別是在房屋的閣樓和地下室）、高高效窗戶（如低輻射率、三層玻璃窗戶）、防風、高效能電器（特別是現代高效冰箱）、高效LED 照明、冬季被動太陽能增益和夏季被動遮陽、自然通風，以及其他技術。這些特徵會根據施工所在的氣候帶而有所不同。透過採用節水裝置、廢水熱回收裝置、採用太陽能熱水器、高效能熱水設備等，可以降低熱水負荷。此外，利用天窗或太陽能管進行採光可以為家中提供 100% 的白天照明。夜間照明通常使用螢光燈和LED照明，其功耗比白熾燈低 1/3 或更少，且不會增加不必要的熱量。透過選擇高效能電器並最大限度地減少幻象負載或待機功率，可以減少各種電力負載。其他實現淨零排放的技術（取決於氣候）包括地球庇護建築原理、使用稻草包結構的超級隔熱牆、預製建築板和屋頂元件以及用於季節性遮陽的外部景觀。[需要引用]

一旦建築物的能源使用量最小化，就可以使用屋頂安裝的太陽能電池板在現場產生所有能源。請參閱此處的零淨能源房屋範例。[需要引用]

零能耗建築通常被設計為雙重利用能源，包括來自白色家電的能源。例如，利用冰箱排氣來加熱生活用水、通風空氣和淋浴排水熱交換器、辦公室機器和電腦伺服器，以及利用體熱來加熱建築物。這些建築物利用了傳統建築物可能排放到室外的熱能。他們可以使用熱回收通風、熱水熱回收、熱電聯產和吸收式製冷機組。[需要引用]

能量收穫

ZEB 收集可用能源來滿足電力和暖氣或冷氣需求。到目前為止，最常見的獲取能量的方法是使用屋頂安裝的太陽能光伏板，將太陽光轉換為電能。也可以透過太陽能集熱器（利用太陽的熱量為建築物加熱水）來收集能量。熱泵還可以從空氣（空氣源）或建築物附近的地面（地面源，也稱為地熱）收集熱量和冷卻。從技術上講，熱泵轉移熱量而不是收集熱量，但在減少能源使用和減少碳足跡方面的整體效果是相似的。對於單一房屋，可以使用各種微型發電技術為建築物提供熱量和電力，使用太陽能電池或風力渦輪機發電，以及與季節性熱能儲存（STES）連接的太陽能集熱器或生物燃料，在有剩餘電力時向電網輸出電力，並在發電不足時吸取電力。[ 4 ]其他建築物可能是完全自主的。[需要引用]

當在局部綜合規模上進行能量收集時，例如在一組房屋、集體住宅、當地地區或村莊而不是單一房屋的基礎上進行，能量收集在成本和資源利用方面通常更有效。這種局部能量收集的能源優勢是幾乎消除了輸電和配電損失。現場能量收集（例如屋頂安裝的太陽能電池板）完全消除了這些傳輸損失。商業和工業應用中的能量收集應受益於每個地點的地形。然而，沒有陰影的地點可以從建築物的屋頂產生大量太陽能電力，幾乎任何地點都可以使用地熱或空氣源熱泵。在淨零化石能源消耗下生產商品需要地熱、微型水力、太陽能和風能資源來維持這個概念。[ 33 ]

零能耗社區，例如英國的BedZED開發項目，以及在加州和中國迅速普及的零能耗社區，可能會使用分散式發電方案。在某些情況下，這可能包括區域供暖、社區冷凍水、共享風力 渦輪機等。

「能量收穫」與「能源節約」之爭

零能耗建築設計爭論的關鍵領域之一是節能與再生能源（太陽能、風能和熱能）的分散式使用點收集之間的平衡。大多數零能耗住宅都結合使用這些策略。[需要引用]

由於政府對光伏太陽能發電系統、風力渦輪機等提供了大量補貼，有人認為ZEB是一種採用分散式再生能源收集技術的傳統房屋。此類住宅的全部新增項目都出現在光伏 (PV) 補貼較多的地區，[ 34 ]但許多所謂的「零能源住宅」仍需要繳納水電費。這種沒有額外節能的能量收集對於當前的[何時？ ]光電設備發電的電價，取決於當地電力公司電價。[ 35 ]與現場發電（例如太陽能電池板）相比，透過節約（例如增加隔熱層、三層玻璃窗和熱泵）節省的成本、能源和碳足跡已經公佈，以升級為這裡。

自 1980 年代以來，被動式太陽能建築設計和被動式房屋已在許多地方證明，無需主動能量收集，供暖能耗即可減少 70% 至 90%。對於新建築，透過專家設計，與傳統建築相比，只需很少的額外材料建築成本即可實現這一目標。很少有產業專家擁有充分利用無源設計優勢的技能或經驗。[ 36 ]這種被動式太陽能設計比在傳統低效建築的屋頂上添加昂貴的光電板更具成本效益。[ 35 ]數千瓦時的光伏板（相當於每千瓦時產量約2-3美元）只能減少 15% 至 30% 的外部能源需求。 29 kWh（100,000 BTU）高季節性能源效率比14 的傳統空調在運行時需要超過 7 kW 的光伏電力，這還不包括用於離網夜間運行的足夠電力。被動式冷卻和卓越的系統工程技術，可減少70%至90%的空調需求。當整體電力需求較低時，光電發電變得更具成本效益。[需要引用]

現有建築快速改造的組合方法

德國和荷蘭的公司為現有建築物提供快速氣候改造方案，在建築物外部添加客製化設計的隔熱外殼，並進行升級以實現更永續的能源利用，例如熱泵。美國正在進行類似的試點計畫。[ 37 ] [ 38 ]

乘員行為

建築物中使用的能源可能會根據居住者的行為而有很大差異。對舒適的接受程度差異很大。對相同房屋的研究表明，不同氣候下的能源使用存在巨大差異。被廣泛接受的相同家庭中最高能耗與最低能耗的平均比率約為 3，一些相同家庭使用的供暖能源高達其他家庭的 20 倍。[ 39 ]居住者的行為可能會因恆溫器設定和編程的差異、照明和熱水使用水平的不同、窗戶和遮陽系統的操作以及使用的各種電氣設備或插頭負載的數量而有所不同。[ 40 ]

公用事業問題

公用事業公司通常負有維護為城市、社區和個別建築物供電的電力基礎設施的法律責任。公用事業公司通常擁有直至單一地塊的財產線的基礎設施，並且在某些情況下還擁有私人土地上的電力基礎設施。[需要引用]

在美國，公用事業公司表示擔心，ZNE 專案中使用淨計量會威脅公用事業公司的基本收入，進而影響他們維護和服務其負責的部分電網的能力。公用事業公司表示擔心，維持淨計量法的州可能會讓非零能耗家庭承擔更高的公用事業成本，因為這些房主將負責支付電網維護費用，而零能耗家庭業主如果確實獲得零能耗狀態，理論上將無需支付任何費用。這會產生潛在的公平問題，因為目前，負擔似乎會落在低收入家庭身上。解決這個問題的一個可能的解決方案是為所有連接到公用電網的家庭制定最低基本費用，這將迫使 ZNE 房主獨立於其電力使用情況來支付電網服務費用。[需要引用]

其他令人擔憂的問題是，當地配電網以及更大的輸電網路並未設計成能夠雙向輸送電力，而隨著更高水準的分散式能源發電的上線，這可能是必要的。克服這一障礙可能需要對電網進行大規模升級，但是，截至 2010 年，在再生能源發電達到更高水準的滲透率之前，這不被認為是一個主要問題。[ 41 ]

開發力度

零能耗建築技術的廣泛接受可能需要更多的政府激勵措施或建築規範法規、制定公認的標準或大幅增加傳統能源的成本。[ 42 ]

谷歌光電園區和微軟480千瓦光電園區依賴美國聯邦，特別是加州的補貼和財政誘因。加州目前為住宅和商業近零能耗建築提供 32 億美元的補貼[ 43 ] 。美國其他州的可再生能源補貼（最高每瓦 5.00 美元）的詳細資訊可以在州再生能源和效率激勵資料庫中找到。[ 44 ]佛羅裡達太陽能中心有一個關於該領域最新進展的幻燈片演示。[ 45 ]

世界永續發展工商理事會[ 46 ]發起了一項支持ZEB發展的重大舉措。該組織由聯合技術公司執行長和拉法基公司董事長領導，既有大型跨國公司的支持，也有動員企業界和政府支持以使 ZEB 成為現實的專業知識。他們的第一份報告是對房地產和建築業主要參與者的調查，顯示綠建築的成本被高估了 300%。調查受訪者估計，建築物產生的溫室氣體排放量佔全球總量的 19%，而實際值約為 40%。[ 47 ]

有影響力的零能耗和低能耗建築

那些委託建造被動式房屋和零能耗房屋的人（在過去三十年[什麼時候？ ]）對於迭代、漸進、尖端的技術創新至關重要。我們從許多重大成功和一些代價高昂的失敗中學到了很多。[ 48 ]

零能耗建築概念是其他低能耗建築設計的逐步演變。其中，加拿大R-2000和德國 被動房標準具有國際影響力。政府合作示範項目，例如薩斯喀徹溫省超隔熱房屋和國際能源機構的 第 13 號任務，也發揮了作用。[ 5 ]

淨零能耗建築定義

美國國家再生能源實驗室（NREL）發布了一份名為「淨零能耗建築：基於再生能源供應選項的分類系統」的報告。[ 3 ] 這是第一份為淨零/再生能源建築制定全譜分類系統的報告，其中包括現場和場外的全譜清潔能源。此分類系統確定了以下四個主要類別的淨零能耗建築/場地/園區：

  • NZEB:A — 一座足跡再生能源淨零能耗建築
  • NZEB:B — 一座再生能源淨零能耗建築
  • NZEB:C — 進口再生能源淨零能耗建築
  • NZEB:D — 一座場外購買的可再生能源淨零能耗建築

應用美國政府淨零分類系統意味著每棟建築都可以透過關鍵淨零技術的正確組合而成為淨零——PV（太陽能）、GHP（地熱供暖和製冷、熱電池）、EE（能源效率），有時風能和電池。淨零基金會的圖表顯示了應用這些 NREL 指南對淨零的影響規模，標題為「淨零對美國總能源使用的影響」[ 49 ]，顯示美國化石燃料使用總量可能佔 39%透過將美國住宅和商業建築改為淨零排放，如果我們仍然使用相同水準的天然氣做飯，可節省37%。

淨零碳轉換範例

許多知名大學都聲稱希望其能源系統完全擺脫化石燃料。利用光伏和地熱熱泵技術以及不斷發展的電池領域的持續發展，完全轉變為無碳能源解決方案變得越來越容易。大型水力發電早在 1900 年就已存在。[ 50 ]該提案展示了淨零能耗建築技術即將在區域能源規模 上的應用。

優點和缺點

優點

  • 讓業主免受未來能源價格上漲的影響
  • 由於內部溫度更均勻，舒適度提高（這可以透過比較等溫線圖來證明）
  • 由於提高了能源效率，降低了總擁有成本
  • 每月總生活淨費用減少
  • 降低電網停電造成損失的風險
  • 業主未來的能源價格上漲幅度很小甚至沒有，減少了能源緊縮和碳排放稅的要求
  • 提高可靠性——光伏系統有25 年保固期，在天氣問題下很少出現故障——華特迪士尼世界EPCOT（明日實驗原型社區）能源館1982 年的光伏系統仍在使用，直到2018 年，即使經歷了三場颶風。它們於 2018 年被拆除，為新的遊樂設施做準備。[ 51 ]
  • 由於潛在所有者需求的 ZEB 數量多於可用供應量，因此轉售價值更高
  • 每次能源成本增加時，ZEB 建築相對於類似傳統建築的價值都會增加
  • 為社會帶來更大的利益，例如為電網提供可持續的再生能源，減少電網擴建的需要
  • 優化自下而上的城市建築能源模型（UBEM）可以在重建建築活力的準確性方面取得長足進展。[ 52 ]

缺點

  • 初始成本可能會更高——需要付出努力來理解、申請並獲得 ZEB 補貼（如果存在）。
  • 很少有設計師或建造者俱備建造 ZEB 所需的技能或經驗[ 36 ]
  • 未來公用事業公司再生能源成本可能下降，這可能會降低能源效率投資的資本價值
  • 新光伏 太陽能電池設備技術價格每年下降約17% – 這將減少太陽能發電系統的資本投資價值 – 由於光伏大規模生產降低了未來價格，目前的補貼可能會逐步取消
  • 收回建築物轉售時較高的初始成本面臨挑戰，但新的能源評級系統正在逐步引入。[ 53 ]
  • 雖然個別房屋一年內平均使用淨零能源，但在電網需求高峰時可能需要能源。在這種情況下，電網的容量仍必須為所有負載提供電力。因此，ZEB 可能無法降低電網停電造成的損失風險。
  • 如果沒有優化的熱圍護結構，所蘊含的能源、加熱和冷卻能源以及資源的使用就會高於所需的水平。根據定義，ZEB 不強制規定最低供暖和製冷性能水平，從而允許超大型可再生能源系統填補能源缺口。
  • 使用房屋圍護結構捕獲太陽能僅適用於不受陽光遮擋的地方。在面向陰影或樹木繁茂的環境的北部（對於北半球，或對於南半球的南部），太陽能捕獲無法優化。
  • ZEB並非沒有碳排放，玻璃具有很高的蘊含能量，生產需要大量碳。[ 54 ]
  • 高度限製或消防規範等建築法規可能會阻止風能或太陽能的實施或對現有熱圍護結構的外部添加。[ 55 ]

零能耗建築與綠建築

綠色建築和永續建築的目標是更有效地利用資源並減少建築對環境的負面影響。[ 56 ]零能耗建築實現了一個關鍵目標，即在一年中出口與其使用的可再生能源一樣多的能源；減少溫室氣體排放。[ 57 ]需要定義並設定 ZEB 目標，因為它們對於設計流程至關重要。[ 58 ]零能耗建築可能會或可能不會在所有領域被視為“綠色”，例如減少浪費、使用回收建築材料等。與其他需要進口能源和/或化石燃料才能居住並滿足居住者需求的「綠色」建築相比，該建築在整個生命週期內的壽命更長。[需要引用]

零能耗建築和綠建築這兩個名詞既有相似之處，也有不同之處。 「綠色」建築通常專注於營運能源，而忽略建築所隱含的碳足跡。[ 59 ]根據IPCC的數據，從現在[2020]到2050年，隱含碳將佔碳排放總量的一半。產生足夠的能源，滿足自身的消費需求，綠建築一般可以定義為減少負面影響或對自然環境產生正面影響的建築[1-NEWUSDE]。[ 60 ] [ 61 ]在建築物被認定為綠建築之前，必須考慮幾個因素。建造綠色建築必須包括有效利用水和能源等公用設施、使用再生能源、利用回收和再利用做法來減少廢物、提供適當的室內空氣品質、使用道德來源和無毒的材料、使用一種使建築物能夠適應不斷變化的環境氣候的設計，以及解決環境和居住者生活品質的設計、施工和運作過程的各個方面。綠建築一詞也可用於指綠色建築的實踐，包括從設計、施工、營運過程到最終解構的資源高效利用。[ 62 ]綠建築的實踐與零能耗建築略有不同，因為它考慮了所有環境影響，例如材料的使用和水污染，而零能耗建築的範圍僅包括建築的能源消耗和產生同等能量的能力。

有效滿足建築物及其居住者的再生能源需求需要許多不可預見的設計挑戰和場地條件，因為這項技術大部分都是新技術。設計師必須應用整體設計原則，並利用可用的免費自然資產，例如被動式太陽定向、自然通風、採光、熱品質和夜間冷卻。設計師和工程師也必須嘗試新材料和技術進步，努力實現更實惠、更有效率的生產。[ 63 ]

零能耗建築與零供熱建築

隨著超低 U 值玻璃的進步，歐盟提議建造（接近）零供暖建築來取代接近零能耗的建築。零供熱建築減少了被動式太陽能設計，使建築對傳統建築設計更加開放。零供暖建築消除了季節性/冬季公用電力儲備的需要。零供熱住宅年供暖需求量不應超過3kWh/m 2 a。零供熱建築的設計和操作更簡單。例如：不需要調製遮陽。

認證

綠色建築最常見的兩個認證是被動房和 LEED。[ 64 ]被動式房屋的目標是提高能源效率，並將暖氣/冷氣的使用量減少到低於標準。[ 64 ] LEED 認證在能源使用方面更加全面，建築物因其在一系列類別中展示了永續實踐而獲得積分。[ 64 ]另一種將建築物指定為淨零能耗建築的認證符合生活建築挑戰(LBC) 的要求，稱為國際未來生活研究所 (ILFI) 提供的淨零能耗建築 (NZEB) 認證。[ 65 ]此頭銜於 2011 年 11 月制定為 NZEB 認證，但隨後於 2017 年簡化為零能耗建築認證。性能與對環境的影響[ 67 ]

全世界

國際倡議

為了因應全球暖化和溫室氣體排放增加，世界各國都在逐步實施不同的政策來應對ZEB。 2008年至2013年間，來自澳洲、奧地利、比利時、加拿大、丹麥、芬蘭、法國、德國、義大利、韓國、紐西蘭、挪威、葡萄牙、新加坡、西班牙、瑞典、瑞士、英國和美國在名為「邁向淨零能耗太陽能建築」的聯合研究計劃中進行了合作。該計劃是在國際能源總署(IEA) 太陽能供暖和製冷計劃(SHC) 任務40/建築和社區能源（EBC，以前稱為ECBCS）附件52 的框架下創建的，旨在協調有關淨零排放的國際定義框架以及透過將其分解為子任務來建造非常低能耗的建築。[ 68 ] 2015年，根據《聯合國氣候變遷綱要公約》（UNFCC）制定《巴黎協定》，旨在透過限制21世紀全球氣溫上升幅度在攝氏2度以內，並將升溫幅度限制在1.5攝氏度以內。排放。[ 69 ]雖然沒有強制遵守，但197個國家簽署了國際條約，透過相互合作對已開發國家進行法律約束，各方每五年更新其國家自主貢獻，並每年向締約方會議報告。[ 70 ]由於能源效率和減少碳排放的優勢，ZEB被許多不同國家廣泛實施，作為基礎設施領域能源和環境問題的解決方案。[ 71 ]

澳洲

國家軌跡

在澳大利亞，低能耗建築軌跡及其附錄於 2019 年獲得所有聯邦、州和領地能源部長的一致同意。

該軌跡是一項國家計劃，旨在在澳洲實現零能源和碳就緒的商業和住宅建築。這是澳洲在國家能源生產力計畫下實現到 2030 年能源生產力提高 40% 目標的關鍵舉措。 

2023年7月7日，能源與氣候變遷部長理事會同意在2024年底前更新低能耗建築軌跡。

軌蹟的更新將：

  • 支持到 2050 年實現低能耗、淨零排放的住宅和商業建築領域
  • 考慮現有計劃的成功
  • 幫助制定建築業到 2050 年實現淨零排放的政策路徑。
議會大樓2

澳洲ZEB

比利時

比利時有一個項目，目標是在2030 年使比利時城市魯汶實現氣候中和。

巴西

在巴西，2021年2月24日第42號法令批准了《Inmetro商業、服務和公共建築能源效率分類規範指令》（INI-C），提高了能源效率等級的技術品質要求商業、服務和公共建築(RTQ -C)，規定了商業、服務和公共建築能源效率分類的標準和方法。附件 D 介紹了確定當地再生能源發電潛力的程序以及近零能耗建築 (NZEB) 和正能源建築 (PEB) 的評估條件。[ 75 ]

加拿大

中國

中國人口估計為1,439,323,776 人，由於其持續快速的城市化進程，已成為世界上溫室氣體排放的主要貢獻者之一。儘管基礎建設不斷增加，但中國長期以來被認為是一個總體能源需求成長速度始終低於中國國內生產毛額（GDP）成長速度的國家。 [ 85 ]自1970 年代末期以來，中國的能源消耗量僅為1997 年的一半，但由於人口密集和基礎設施快速發展，中國已成為世界第二大能源消費國，並有能力成為世界第二大能源消費國。[ 85 ]

自2010年以來，中國政府在新的國家政策發布的推動下提高ZEB設計標準，並制定了一系列激勵措施以增加中國ZEB項目。[ 71 ] 2015年11月，中國住房及城鄉建設部發布了被動式低能耗綠色住宅技術指南。[ 71 ]該指南旨在提高中國基礎設施能源效率，也是第一個正式發布的能源效率指南。[ 71 ]此外，隨著過去三年ZEB的快速成長，預計到2020年，中國將與已建成的ZEB計畫一起建造ZEB。[ 71 ]

作為對2015年《巴黎協定》的回應，中國表示設定了2030年左右碳排放高峰的目標，同時單位國內生產毛額二氧化碳排放量比2005年下降60%至65%。[ 70 ] 2020年，中國共產黨領導人習近平在聯合國大會演說中發表聲明，宣布中國將在2060年實現碳中和，並推動氣候變遷改革。[ 86 ]由於中國95%以上的能源來自排放二氧化碳的燃料，中國的碳中和需要幾乎完全過渡到太陽能、風能、水力或核能等燃料來源。[ 87 ]為了實現碳中和，中國提出的能源配額政策必須納入新的監控和機制，以確保準確測量建築物的能源績效。[ 88 ]未來的研究應調查中國實施ZEB政策可能帶來的不同挑戰。[ 88 ]

中國的淨零能源項目

  • 成功建造的新一代淨零能耗辦公大樓之一是位於中國廣州的 71 層珠江大廈。[ 89 ]該塔由 Skidmore Owings Merrill LLP 設計，其設計理念是該建築每年產生的能源量與使用的能源量相同[ 89 ]，同時也遵循淨零能源的四個步驟：減少、吸收、開墾和生成。[ 90 ]雖然珠江大廈的初步計劃包括用於發電的天然氣微型渦輪機，但由於當地法規的原因，選擇了將光伏板集成到玻璃屋頂和遮陽百葉窗中，並選擇了與VAWT 發電相結合的戰術建築設計。[ 89 ]

丹麥

零能耗建築策略研究中心於 2009 年在丹麥戰略研究委員會(DSF)、永續能源與環境計畫委員會的資助下，與丹麥技術大學、丹麥理工學院合作在 奧爾堡大學

德國

印度

印度第一座淨零建築是Indira Paryavaran Bhawan，位於新德里，於 2014 年落成。[ 93 ]提出了高效能太陽能板。它使用熱輪冷卻廁所排氣中的空氣，以減少冷卻系統的負載。它具有許多節水功能。[ 94 ]

伊朗

2011 年，Payesh Energy House (PEH) 或Khaneh Payesh Niroo由 Fajr-e-Toseah Consultant Engineering Company [ 95 ]和Payesh Energy Group (EPG) 管理下的溫哥華綠色家園有限公司(Vancouver Green Homes Ltd) 合作推出了第一個淨零被動式住宅伊朗的房子。這個理念使得PEH的設計和建造成為MAPSA大量生產的樣本模型和標準化流程。[ 96 ]

此外，新一代零能耗辦公大樓的一個例子是2011年動工的24層OIIC [ 97 ]辦公大樓，作為OIIC公司總部。它既使用適度的能源效率，又使用太陽能和風能的大量分散式再生能源發電。它由位於伊朗德黑蘭的 Rahgostar Naft 公司管理。該塔正在獲得政府補貼的經濟支持，這些補貼目前正在資助許多重要的無化石燃料計畫。[ 98 ]

愛爾蘭

2005年，一家私人公司在愛爾蘭推出了世界上第一座標準化被動式房屋，這一概念使得被動式房屋的設計和建造成為一個標準化的過程。傳統的低能耗建築技術在PHPP（被動式房屋設計包）的基礎上進行了改進和建模，以創建標準化的被動式房屋。異地建造可以利用高精度技術，並減少施工中出現錯誤的可能性。

2009 年，同一家公司啟動了一個項目，在季節性儲水箱中使用 23,000 公升水，全年透過真空太陽能管加熱，目的是在整個冬季為房屋提供足夠的熱量，從而消除對任何能源的需求。使房子保持舒適溫暖。該系統由阿爾斯特大學的研究團隊進行監控和記錄，其結果將包含在博士論文的一部分中。

2012 年，科克理工學院開始對其 1974 年建造的建築進行改造工程，以開發淨零能耗建築改造。[ 99 ]此示範計畫將成為愛爾蘭第一個零能耗測試平台，根據設計基準對實際建築性能進行入住後評估。

牙買加

牙買加和加勒比地區的第一座零能耗建築於 2017 年在西印度群島大學 (UWI) 莫納校區開業。。[ 100 ]

日本

2011年4月福島地震和福島第一核電廠災難後，日本經歷了嚴重的電力危機，使人們意識到節約能源的重要性。

2012年，日本經濟產業省、國土交通省和環境省總結了低碳社會路線圖，其中包括將ZEH和ZEB作為新建建築標準的目標2020年。

三菱電機公司正在興建日本第一棟零能耗辦公大樓，預計將於 2020 年 10 月完工（截至 2020 年 9 月）。[ 102 ] SUSTIE ZEB 測試設施位於日本鎌倉，旨在開發 ZEB 技術。[ 102 ]通過淨零認證，該設施項目能源消耗減少了103%。[ 103 ]

日本製定了到 2030 年所有新建房屋實現淨零能耗的目標。棟零能耗公寓，這是一個三層樓房，共有12個單位。[ 105 ]屋頂上有太陽能板，每個單元都有燃料電池提供備用電源。[ 106 ]

韓國（共和國）

EnergyX DY-Building（에너지엑스 DY빌딩）是韓國第一座商業淨零能耗建築（NZEB，或ZEB 1級）和第一座Plus能源建築（+ZEB，或ZEB plus級）於2023年開業並開業推出。

韓國的強制性ZEB 要求先前適用於2021 年建築面積1,000 平方米以上的建築，將於2022 年擴大到建築面積500 平方米以上的建築，直至2024 年開始適用於所有公共建築。要求2023年起，建築面積10萬平方公尺以上的建築實施許可證認證。該政策的目標是透過以下方式將所有公共部門建築轉變為ZEB 3 級（能源獨立率為60% ~ 80%），將所有私人建築轉變為ZEB 5 級（能源獨立率為20% ~ 40%） 。​​​

EnergyX DY-Building (에너지엑스 DY빌딩) 是韓國第一座商業淨零能耗建築（NZEB，或 ZEB 1 級）和第一座Plus 能源建築（+ZEB，或ZEB 1 級），於2023 年開業並推出108[能源技術和永續建築平台公司 EnergyX 利用其專有技術和服務開發、設計和建造了該建築。[ 109 ] EnergyX DY-Building 獲得ZEB 認證，能源獨立率（或能源自給率）為121.7%。[ 110 ]

馬來西亞

2007年10月，馬來西亞能源中心（PTM）成功完成了PTM零能源辦公（ZEO）大樓的開發與建造。該建築被設計為超級節能建築，每天僅耗電 286 千瓦時。再生能源-光伏組合預計將導致電網的淨能源需求為零。該建築目前正在接受當地能源管理團隊的微調過程。研究結果預計將在一年內公佈。[ 111 ]

2016 年，馬來西亞永續能源發展局（SEDA Malaysia）啟動了一項名為「低碳建築促進計畫」的自願倡議。目的是支持馬來西亞目前的低碳城市計畫。根據該計劃，多個項目示範成功減少了 50% 以上的能源和碳排放，有些項目成功節省了 75% 以上。不斷改進超級節能建築，大力實施現場可再生能源，使其中一些建築成為近零能耗（nZEB）和淨零能耗建築（NZEB）。 2018 年 3 月，SEDA Malaysia 啟動了零能耗建築促進計畫。[ 112 ]

馬來西亞也有自己的永續建築工具，專門針對低碳和零能耗建築，名為 GreenPASS，由馬來西亞建築工業發展局 (CIDB) 於 2012 年開發，目前由馬來西亞 SEDA 管理和推廣。 GreenPASS官方稱為建築業標準（CIS）20:2012。

荷蘭

2006 年 9 月，世界自然基金會(WWF) 位於宰斯特的荷蘭總部開幕。這座環保建築回饋的能源多於其使用的能源。建築物中的所有材料都根據世界自然基金會和建築師制定的嚴格要求進行了測試。[ 113 ]

挪威

2009年2月，挪威研究委員會指定挪威科技大學建築與美術學院主辦零排放建築研究中心（ZEB），該中心是八個新的國家環境友善中心之一能源研究（FME）。 FME中心的主要目標是促進環境友善能源優良技術的開發，並提高挪威在該領域的專業知識水準。此外，它們還應有助於創造新的工業活動和新的就業機會。在未來八年中，FME-Centre ZEB 將為現有和新建築開發有競爭力的產品和解決方案，從而推動零排放建築在生產、營運和拆除方面的市場滲透。

新加坡

新加坡推出了新加坡國立大學的重要開發項目，即一座淨零能耗建築。該建築名為 SDE4，位於設計與環境學院 (SDE) 的三棟建築群內。[ 114 ]該建築的設計獲得了綠色標誌白金認證，因為它通過覆蓋屋頂的太陽能電池板和混合冷卻系統以及許多集成系統產生的能源與消耗的能源一樣多，以實現最佳的能源效率。該開發案是新加坡第一座新建的零能耗建築，也是新加坡國立大學的第一座零能耗建築。新加坡開發的第一座改造零能耗建築是國家發展部長馬寶山 (Mah Bow Tan) 在 2009 年 10 月 26 日首屆新加坡綠色建築週上在建設局 (BCA) 學院建造的一座建築。]新加坡綠建築週（SGBW）促進永續發展並慶祝成功設計的永續建築所取得的成就。[ 116 ]

最近推出的一座淨零能耗建築是 SMU Connexion (SMUC)。這是該市第一座採用大規模工程木材 (MET) 的淨零能耗建築。它旨在滿足建設局(BCA) 綠色標誌白金認證，並自 2020 年 1 月起投入營運。

瑞士

瑞士MINERGIE -A-Eco 標籤認證零能耗建築。第一棟有此標籤的建築是一棟單戶住宅，於2011 年在Mühleberg竣工。

阿拉伯聯合大公國

英國

更多資訊：英國住房的能源效率

2006年12月，政府宣佈到2016年英格蘭所有新住宅都將是零能耗建築。為了鼓勵這一點，計劃免除印花稅土地稅。在威爾士，計劃是在 2011 年早些時候達到該標準，儘管實際實施日期看起來更有可能是 2012 年。有限的政策，據估計，該政策只能減少新房三分之二的排放量。[ 118 ] [ 119 ]

  • BedZED開發
  • 霍克頓住房項目

2019年1月，住房社區和地方政府部簡單地將“零能耗”定義為“剛好符合現行建築標準”，巧妙地解決了這個問題。[ 120 ]

美國

圖 3：密蘇裡州聖路易的 Net Zero Court 零排放辦公大樓原型

在美國，ZEB 研究目前得到美國能源部(DOE) 建設美國計劃的支持，[ 121 ]包括國家可再生能源實驗室(NREL)、佛羅裡達太陽能中心(NREL)的行業聯盟和研究機構( FSEC）、勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）和橡樹嶺國家實驗室（ORNL）。從2008財年到 2012 財年，美國能源部計劃向四個「建築美國」團隊提供 4,000 萬美元：建築科學公司；伊巴科斯；高級住宅建築聯盟；和建築業研究聯盟，以及學術和建築業領導者聯盟。這些資金將用於開發淨零能耗住宅，其能耗比傳統住宅少 50% 至 70%。[ 122 ]

美國能源部也向兩個地區建築技術應用中心撥款 410 萬美元，以加速採用新的和正在開發的節能技術。這兩個中心位於中佛羅裡達大學和華盛頓州立大學，將為 17 個州提供服務，提供有關商用節能技術的資訊和培訓。[ 122 ]

2007 年美國能源獨立與安全法案[ 123 ]為新的太陽能空調研發計畫提供了 2008 年至 2012 年的資金，該計畫很快就會展示出多項新技術創新和大規模生產的 規模經濟。

2008 年美國太陽能計畫在 2008 年資助了 1.48 億美元，用於未來開發具有成本效益的零能耗住宅的研究和開發。

太陽能稅收抵免已延長至 2016 年底。

根據第 13514 號行政命令，美國總統巴拉克·歐巴馬 (Barack Obama) 強制要求，到 2015 年，15% 的現有聯邦建築符合新的能源效率標準，到 2030 年， 所有新建聯邦建築100% 實現零淨能耗。

無能源家庭挑戰

2007 年，慈善機構Siebel 基金會創立了無能源家庭基金會。目標是提供2,000 萬美元的全球獎勵，以設計和建造一座2,000 平方英尺（186 平方米）的三居室、兩浴室住宅，該住宅具有(1) 年度水電費為零，同時還具有(2) 較高的市場吸引力，(3) 建造成本不超過傳統住宅的建造成本。[ 126 ]

該計劃包括資助建造前十名參賽作品，每棟25萬美元，一等獎1000萬美元，然後總共建造100棟這樣的房屋並向公眾出售。

從 2009 年開始，Thomas Siebel就他的「無能源家庭挑戰」做了許多演講。[ 127 ]Siebel 基金會報告指出，「無能源家庭挑戰」「於 2009 年底啟動」。[ 128 ]

加州大學柏克萊分校的勞倫斯柏克萊國家實驗室參與撰寫了「實現零淨能源、零淨成本住宅的可行性」[ 129 ]，以應對價值 2000 萬美元的無能源家庭挑戰。

如果實施，「無能源家庭挑戰」將為改善技術和消費者教育提供更多激勵，以促進零能源建築的成本與傳統住房相同。

美國能源部太陽能十項全能

美國能源部太陽能十項全能是一項國際競賽，挑戰大學團隊設計、建造和營運最具吸引力、最有效和最節能的太陽能房屋。實現零淨能量平衡是競賽的一大重點。

州

亞利桑那
加州
  • 加州提議，從 2020 年和 2030 年開始，所有新建的低層和中層住宅建築以及所有新建的商業建築分別按照 ZNE 標準進行設計和建造。[ 130 ] [ 131 ]這些要求如果實施，將透過《加州建築規範》頒布，該規範每三年更新一次，目前強制執行美國的一些最高能源效率標準。加州預計到 2020 年將進一步提高能源效率要求，從而避免上述討論的建設標準住房和通過增加大量可再生能源實現零能耗的趨勢。加州能源委員會需要進行成本效益分析，以證明新法規為該州居民創造了淨效益。
  • West Village 位於加州戴維斯市的加州大學校園內， 2014年開業時是北美最大的 ZNE 規劃社區。作為可出租的辦公空間和社區設施，包括社區中心、游泳池、健身房、餐廳和便利商店。該開發案中的辦公空間目前由能源和交通相關大學項目租賃。該項目是大學與 West Village Community Partnership LLC 之間的公私合作項目，由私人開發商舊金山 Carmel Partners 牽頭，與大學簽訂了 60 年的土地租約，負責設計、施工，並實施耗資3 億美元的項目，該項目旨在為戴維斯提供市價住房。這是獨一無二的，因為開發商設計該專案的目的是在不增加自身或居民成本的情況下實現零零能耗。該專案的設計和建模是為了實現 ZNE，採用了被動元件（屋頂懸挑、隔熱良好的牆壁、輻射熱屏障、隔熱空間中的管道等）和主動方法（燈上的佔用感測器、高效電器和照明等）。該專案的設計目標是比加州 2008 年 Title 24 能源法規高出 50%，其第一年營運期間消耗的能源的 87% 都來自於該專案。[ 132 ] ZNE 狀態的缺陷歸因於多種因素，包括熱泵熱水器運作不正常，該問題現已修復。居住者的行為與預期明顯不同，所有學生群體的人均能源使用量比該地區單戶住宅的典型居民更多。推動能源使用增加的主要因素之一似乎是迷你冰箱、燈、電腦、遊戲機、電視和其他電子設備形式的各種電力負載（MEL 或插頭負載）的增加。該大學繼續與開發商合作，確定實現 ZNE 地位的策略。這些方法包括激勵居住者行為和增加場地的可再生能源容量，根據原始設計，可再生能源容量為 4 兆瓦光伏陣列。西村也是美國本田智慧家居的所在地，[ 133 ]是一個超越 ZNE 的單戶住宅，融合了能源管理、照明、建築和水效率方面的尖端技術。
  • IDeAs Z2 設計設施[ 134 ]是一個自2007年以來投入使用的淨零能耗、零碳改造專案。四分之一。剩餘的能源需求透過其建築一體化光伏陣列的可再生能源來滿足。 2009 年，建築業主和住戶 Integrated Design Associates (IDeAs) 記錄的實際測量能源使用強度為每年2每平方英尺 21,170 英熱單位（66.8 kWh/m 2）每年生產，每年每平方英尺淨發電量為−055千英熱單位（−1.7 kWh/m 2 ）。該建築也是碳中和的，沒有天然氣連接，並購買了碳補償來覆蓋翻修中使用的建築材料的隱含碳。
  • 零淨能源中心計劃於 2013 年在聖萊安德羅開放，這是一個佔地 46,000 平方英尺的電工培訓設施，由國際電氣工人兄弟會Local 595 和國家電氣承包商協會北加州分會創建。培訓將包括節能施工方法。[ 136 ]
  • 綠色創意之家是赫莫薩海灘的淨零能耗、零碳改造計畫。[ 137 ]
  • George LeyVa 中學行政辦公室[ 138 ]自 2011 年秋季以來一直被佔用，是一座淨零能源、淨零碳排放的建築，面積略多於 9,000 平方英尺。憑藉採光、可變冷媒流量 HVAC 和置換通風，它的設計能耗僅為加州傳統校捨一半的能源，並透過建築一體化太陽能電池陣列提供抵消其每年電力所需的 108% 的能源使用。多餘的電力將為中學校園的其餘部分提供電力。這是加州第一座公共資助的 NZE K-12 建築。
  • 加州聖心學校的史蒂文斯圖書館是美國第一座淨零能耗圖書館，獲得國際未來生活研究所授予的淨零能耗建築地位，這是PG&E 零淨能耗試點計畫的一部分。[ 139 ]
  • 聖莫尼卡城市服務大樓是加州首批淨零能耗、淨零水公共/市政建築之一。歷史悠久的聖莫尼卡市政廳大樓的擴建部分於 2020 年竣工，佔地 50,000 平方英尺，旨在提供自己的能源和水，並透過高效的建築系統最大限度地減少能源使用。[ 140 ]
  • 加州空氣資源委員會南加州總部 - 瑪麗 D. 尼科爾斯園區佔地 402,000 平方英尺，是美國最大的淨零能源設施。[ 141 ]光電系統覆蓋設施屋頂和停車場之間的 204,903 平方英尺。[ 142 ] +3.5兆瓦系統預計每年產生約6,235,000千瓦時的可重複使用能源。該設施於 2021 年 11 月 18 日投入使用。
科羅拉多州
  • 摩爾之家透過被動式太陽能設計、「調諧」熱反射窗、超隔熱和氣密結構、自然採光、用於熱水和空間供暖的太陽能熱板、光伏（PV）系統，實現了淨零能源使用。產生比房屋所需更多的無碳電力，並配備能量回收通風機（ERV）以提供新鮮空氣。[ 143 ]摩爾之家採用的綠建築策略使其在經過驗證的家庭能源評級系統 (HERS) 中得分為 -3。[ 144 ]
  • 位於戈爾登的 NREL 研究支援設施是一棟 A 級辦公大樓。其能源效率特點包括：蓄熱混凝土結構、蒸發式太陽能集熱器、70英里的輻射管道、高效辦公設備以及節能資料中心，與傳統方法相比，資料中心的能源使用量減少了50%。[ 145 ]
  • 位於大章克申的韋恩‧阿斯皮諾爾聯邦大樓 (Wayne Aspinall Federal Building) 始建於 1918 年，成為第一座被列入國家史蹟名錄的淨零能耗建築。現場再生能源發電旨在利用以下能源效率功能，全年生產 100% 的建築能源：HVAC 的可變冷媒流量、地理交換系統、先進的計量和建築控制、高效照明系統、熱增強建築圍護結構、內部窗戶系統（以維護歷史窗戶）以及帶有獨立佔用感測器的先進電源板(APS)。[ 145 ]
  • 科羅拉多學院的圖特圖書館於 2017 年翻新為淨零圖書館，使其成為 ZNE 最大的學術圖書館。[ 146 ]它獲得了全國學院和大學商務官員協會頒發的創新獎。
佛羅裡達
  • 1999 年並排的佛羅裡達州萊克蘭太陽能中心示範計畫[ 147 ]被稱為「零能源之家」。這是第一代大學的努力，對美國能源部能源效率和再生能源、零能源家庭計畫的創建產生了重大影響。
伊利諾州
  • 沃爾格林商店位於埃文斯頓芝加哥大道 741 號，是該公司第一家建造和/或改建為淨零能耗建築的商店。[ 148 ]這是第一家即將建成的淨零能耗零售店，將為近期改造和建造淨零能耗零售店鋪路。沃爾格林商店包括以下能源效率功能：地理交換系統、節能建築材料、LED 照明和日光採集以及二氧化碳冷媒。
  • 伊利諾大學厄巴納-香檳分校的電機與電腦工程大樓建於 2014 年，是一座淨零建築。[ 145 ]
愛荷華州
  • MUM 永續生活中心的設計超越了LEED 白金級認證。位於愛荷華州費爾菲爾德的瑪赫西管理大學 (MUM)，由瑪赫西·馬赫什·瑜伽士 (Maharishi Mahesh Yogi)（因將超覺冥想帶到西方而聞名）創立，融合了Bau生物學（一種專注於創造健康室內環境的德國系統）的原理，[ 149 ]以及Maharishi Vedic Architecture（一種印度建築體系，專注於房間的精確方向、比例和佈局）。[ 150 ]該建築是該國為數不多的符合淨零排放標準的建築之一，也是為數不多的能夠透過其太陽能發電系統宣稱實現電網正向供電的建築之一。雨水集水系統和現場自然廢水處理同樣使建築物在水和廢棄物處理方面脫離（下水道）網路。其他綠色功能包括每個房間的自然採光、天然透氣的土塊牆（由該計畫的學生製作）、用於飲用和非飲用功能的淨化雨水；以及由植物、藻類和細菌組成的現場水淨化和回收系統。[ 151 ]
肯塔基州
  • 理查茲維爾小學是肯塔基州中南部沃倫縣公立學區的一部分，也是美國第一所淨零能源學校。為了實現淨零排放，CMTA 諮詢工程師和Sherman Carter Barnhart 建築師採用了創新的節能策略，包括具有動態重置功能的專用室外空氣系統(DOAS)、新的IT 系統、準備午餐的替代方法以及太陽能光伏發電的使用。該專案擁有一個高效的熱圍護結構，由絕緣混凝土模板（ICF）牆、地熱水源熱泵、低流量固定裝置構成，並具有廣泛的採光。這也是肯塔基州第一所真正的無線學校。[ 152 ]
  • Locust Trace 農業科學中心是一所以農業為基礎的職業學校，為費耶特縣公立學校及週邊地區提供服務，其淨零學術大樓由 CMTA 諮詢工程師設計，由 Tate Hill Jacobs 建築事務所設計。該設施位於肯塔基州列剋星敦，還設有溫室、帶馬厩的馬術場和穀倉。為了在學術大樓實現淨零排放，該專案採用了氣密圍護結構、擴大了特定區域的室內溫度設定點以更接近地模擬現實條件、太陽能熱系統和地源水源熱泵。學校透過使用由標準滲濾場系統和人工濕地系統組成的雙系統，並利用透水錶面收集、排水和使用雨水用於農作物灌溉和動物澆水，最大限度地減少了城市用水，進一步減少了對場地的影響。[ 153 ]
麻薩諸塞州
密西根州
  • 零號任務之家[ 155 ] [ 156 ]是 Greenovation.TV 主持人兼《環境報告》撰稿人馬修·格羅科夫 (Matthew Grocoff)在安娜堡擁有 110 年曆史的住宅。[ 157 ] 截至 2011 年，該住宅是美國最古老的實現淨零能耗的住宅。[ 158 ] [ 159 ] 業主正在 Greenovation.TV 和公共廣播電台的環境報告上記錄他們的專案。
  • 由於採用被動式太陽能設計、3.3 千瓦的光伏發電、太陽能熱水以及地熱供暖和製冷，葡萄園專案是一個零能源住宅 (ZEH)。該房屋已為未來的風力渦輪機預先接線，每月僅使用 600 千瓦時的能源，而每天至少使用 20 千瓦時的電力，並向後推多天淨計量。該項目還在整個房屋中使用了 ICF 隔熱材料，並獲得 LEED 住宅認證白金級認證。本計畫榮獲綠建築雜誌 2009 年度最佳住宅獎。
  • 萊納威永續未來中心是萊納威中級學區的新校園，也是未來農業的活體實驗室。這是密西根州第一座淨零教育建築，由 CMTA Consulting Engineers 設計並由 The Collaborative, Inc. 設計。 、景天綠屋頂以及調節建築溫度的懸挑設計。[ 161 ]
密蘇裡州
紐澤西州
  • 31 Tannery 專案位於新澤西州布蘭奇堡，是 Ferreira Construction、Ferreira Group 和Noveda Technologies的公司總部。這座佔地 42,000 平方英尺（3,900 m 2 ）的辦公和商店建築建於 2006 年，是新澤西州第一座符合新澤西州第 54 號行政命令的建築。商業建築。
紐約
  • Green Acres 是美國第一個真正的零淨能源開發項目，[ 163 ]位於紐約市以北約 80 英里（130 公里）的新帕爾茨。 Greenhill Contracting 於 2008 年夏天開始建造這個由 BOLDER Architecture 設計的25 套單戶住宅專案[ 164 ] 。經過一整年的入住後，從 2009 年 3 月到 2010 年 3 月， Green Acres 的第一個入住房屋的太陽能板產生的能量比房屋消耗的能量多了 1490 千瓦時。第二個有人居住的房屋也實現了零淨能源使用。截至2011年6月，已有五棟房屋竣工、購買併入住，兩棟正在建設中，還有幾棟正在規劃中。這些房屋採用隔熱混凝土模板建造，並配有噴塗泡沫隔熱椽子和三層平開窗，透過地熱系統加熱和冷卻，打造出極其節能且持久的建築。[ 165 ]熱回收通風機 提供持續的新鮮空氣，並且採用低或無VOC（揮發性有機化合物）材料，這些房屋非常適合居住。住宅或商業，在美國實現真正的零淨能源使用，也是世界上第一個單戶住宅的零淨能源開發。[ 166 ] [ 167 ]
  • Greenhill Contracting 在伊索普斯建造了兩棟豪華零淨能源住宅，於2008 年竣工。部建商網站上註冊的零淨能源住宅。[ 168 ]這些房屋在方法和材料方面是 Green Acres 和 Greenhill Contracting 建造的其他零淨能源房屋的模板。
  • Hudson Solar 總部位於萊茵貝克，是哈德遜谷清潔能源公司的子公司，於 2007 年竣工，被 NESEA（東北可持續能源協會）確定為新墨西哥州第一座經過驗證的零淨能源商業建築。州和美國東北部十個州（2008 年10 月）。該建築消耗的能源少於其產生的能源，使用太陽能電力系統從太陽產生電力，地熱供暖和製冷，以及太陽能集熱器來加熱所有熱水。[ 169 ]
俄克拉荷馬州
俄勒岡州
  • 淨零能耗建築認證於 2011 年推出，並受到國際關注。第一個項目，畫家大廳，[ 171 ]是普林格爾溪的社區中心、咖啡館、辦公室、藝廊和活動場所。 Painters Hall 建於 1930 年代，並於 2010 年按照 LEED 鉑金淨零能耗建築標準進行了翻修，展示了將現有建築轉變為高性能、可持續建築場地的潛力。畫家大廳採用簡單的低成本節能解決方案，例如自然採光和被動式冷卻照明，可以節省金錢並提高舒適度。區域地源地熱迴路為建築物的地源熱泵提供高效率的暖氣和空調。 20.2 kW 屋頂太陽能電池陣列的多餘發電量抵消了社區地理循環系統的抽水量。畫家大廳向公眾開放，是朋友、鄰居和遊客聚會的中心，位於圍繞自然和社區設計的社區中心。
賓州
  • 匹茲堡菲普斯永續景觀中心旨在成為世界上最環保的建築之一。它於 2014 年 2 月獲得了居住建築挑戰賽的淨零能耗建築認證，並且正在尋求全面認證。[ 172 ]菲普斯中心採用太陽能熱水器、二氧化碳感測器和採光等節能技術以及再生能源技術，使其達到淨零能源狀態。[ 173 ]
  • 米勒斯維爾大學的隆巴多歡迎中心成為該州第一座獲得零能耗認證的建築。這是米勒斯維爾大學實現 2040年碳中和目標的最大一步。75% 。[ 174 ]
羅德島州
  • 在紐波特，Paul W. Crowley 東灣 MET 學校是羅德島州建設的第一個淨零項目。這是一棟 17,000 平方英尺的建築，設有八間大教室、七間浴室和一間廚房。它將配備光伏電池板為建築物提供所有必要的電力，並設有地熱井作為熱源。
圖 4：德州丹頓 UNT 校園的零能耗實驗室建設
田納西州
  • civitas，由田納西州孟菲斯的archimania設計。 [ 175 ] civitas 是密西西比河畔的一個案例研究之家，目前正在建設中。它旨在應對文化、氣候和經濟挑戰。該住宅將為東南部高性能設計開創先例。
德州
  • 北德克薩斯大學 (UNT)在其位於德克薩斯州丹頓市的探索公園 300 英畝的研究園區內建造了一個零能源研究實驗室[ 176 ] 。該計畫的資助金額超過 1,150,000 美元，主要使機械和能源工程專業的學生受益（UNT 於 2006 年成為第一所提供機械和能源工程學位的大學）。這座 1,200 平方英尺的建築現已竣工，並於 2012 年 4 月 20 日為北德克薩斯大學零能源實驗室舉行了剪綵儀式。
  • 德州歐文的西歐文圖書館於2011 年成為德州第一個完全依靠太陽能運作的淨零圖書館。[ 178 ]從那時起，它就產生了盈餘。它擁有 LEED 金級認證。[ 179 ]
佛蒙特

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耶 穌 對 他 說 ： 你 要 盡 心 、 盡 性 、 盡 意 愛 主 ─ 你 的 神 。

—— Matthew 22:37 —— 馬 太 福 音 22:37

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