Здание с нулевым отоплением или почти нулевым отоплением (nZHB) — это здание, имеющее по существу нулевую потребность в отоплении, определяемую как имеющую потребность в отоплении, Q' NH , менее 3 кВтч/(м 2 a). Здание с нулевым отоплением предназначено для использования в районах с преобладанием отопления. Целью здания с нулевым отоплением является замена зданий с чистым нулевым потреблением энергии в качестве способа свести выбросы парниковых газов, связанные со зданиями, к нулю в ЕС. Здания с нулевым отоплением решают проблемы зданий с чистым нулевым потреблением энергии: необходимость сезонного хранения энергии, в некоторых случаях низкий комфорт проживания и узкие возможности проектирования.
В районах, где существует значительная потребность в отоплении, трудно удовлетворить эту потребность возобновляемой энергией , поскольку в отопительный сезон солнечная энергия в дефиците. Это означает, что отопление в высокоурбанизированных районах напрямую или косвенно обеспечивается, в значительной степени, за счет ископаемых источников. Для удовлетворения зимней потребности в отоплении в ЕС необходимо около 2000 ТВт·ч сезонного хранения энергии [3] , если его можно будет уменьшить от зависимости от ископаемого топлива. Поскольку отопление частично осуществляется за счет электричества (например, тепловые насосы ), также существует очевидная потребность в сезонном хранении электроэнергии. Только в Германии требуется около 40 ТВт·ч сезонного хранения. [4] Здание с нулевым отоплением устраняет необходимость в крупных социальных инфраструктурных изменениях, требуемых зданиями с чистым нулевым потреблением энергии , и, таким образом, решает основные проблемы. [5]
Здания с нулевым отоплением строятся так же, как и пассивные дома , используя преимущества последних разработок в области остекления с ультранизким значением U. Было показано [6] [7] , что для зданий с оконными значениями U, приближающимися к 0,3 Вт/(м2К ) , потребность в отоплении уменьшается. Таким образом, зданию не понадобится зимний резерв мощности, и, очевидно, не понадобится сезонное хранение энергии. Здания, построенные в соответствии со стандартом пассивного дома, могут предусматривать удаление центрального отопительного прибора с небольшим дополнительным отоплением в системе вентиляции.
В 1995 году Вольфганг Файст продемонстрировал, что при остеклении с коэффициентом теплопередачи U 0,3 Вт/(м2К ) можно реализовать здания с нулевым отоплением. [6] Первым специально построенным зданием с (почти) нулевым отоплением стало офисное здание, построенное в Раквере, Эстония, в 2014 году. [2] С 2015 года было построено больше примеров на основе нового остекления с ультранизким коэффициентом теплопередачи U. [8]
Здание с нулевым отоплением предлагается в качестве краеугольного камня приемлемого для рынка решения проблемы смягчения последствий выбросов CO2 путем снижения потребности в сезонном хранении энергии. Помимо снижения потребности в хранении энергии, есть исключения в затенении и усечение в системах отопления. Отказ от ныне распространенных модулированных внешних затенений и переход на более экономичное многослойное остекление со встроенным солнцезащитным стеклом несколько увеличивает потребность в охлаждении. Здание с нулевым отоплением должно быть спроектировано так, чтобы поддерживать потребность в охлаждении, Q' NC , менее 20 кВт·ч/(м · а) для офисных зданий и менее 15 кВт·ч/(м · а) для всех других типов. После извлечения выгоды из эффектов, создаваемых зданием с почти нулевым отоплением, можно дополнительно оборудовать такое здание фотоэлектрическими системами, чтобы получить что-то вроде зимнего здания с положительной энергией, которое в принципе могло бы ускорить решение социальных энергетических проблем за счет своевременной поставки дополнительной энергии. Таким образом, оставшаяся потребность в охлаждении и вентиляции может быть благоприятно синхронизирована с солнечным излучением, где максимальная фотоэлектрическая генерация почти совпадает с максимальной мощностью, необходимой для охлаждения. [9]
В 2020 году был создан консорциум партнеров: Reflex, Факультет машиностроения - Любляна, Passivhaus Institut, Таллиннский технический университет (TalTech) и Норвежский университет науки и технологий (NTNU) для работы над стандартизацией, разработкой и продвижением зданий с нулевым отоплением.
Четырехкамерное остекление , как основной дополнительный компонент пассивного дома , по сути, стоит столько же, сколько и трехкамерное остекление плюс еще одно промежуточное стекло, около 10 евро/м2 . Поскольку четырехкамерные блоки позволяют снизить коэффициент теплопередачи остекления до менее 0,4 Вт/(м2К ) , можно отказаться от внешнего модулированного солнцезащитного затенения и его существенной стоимости без потери энергоэффективности. [7] Реальность ценообразования на данный момент иная. Поскольку нет долгосрочного опыта, руководства по проектированию и установленного стандарта оценки, существует тенденция устанавливать цену на четырехкамерные стеклопакеты по стоимости четырехкамерного блока плюс стоимость тройного блока, на всякий случай, если что-то впоследствии пойдет не так и потребуется замена остекления здания.
Неспособность энергоэффективных зданий к рынку и неэффективность комплексного подхода к проектированию являются основными причинами низкого проникновения энергоэффективных зданий на рынок. По сравнению с простым сосредоточением на повышении энергоэффективности, увеличение количества энергоэффективных зданий с лучшей рыночностью за счет улучшения их эстетических характеристик ( дифференциация продукта ) предлагается в качестве подхода к снижению спроса на энергию в строительном секторе. Эмпирические данные на данный момент ясно показывают, что улучшение эстетических характеристик и дизайна окон может быть дополнительным подходом для преодоления текущих рыночных барьеров, таких как высокая начальная стоимость, низкая рыночная стоимость и отсутствие рыночного спроса на энергоэффективные здания. [10] Исследование определило увеличенную площадь остекления как основную желаемую дифференциацию архитектурного продукта . Если такие характеристики, как стоимость обслуживания, надежность обслуживания и комфорт арендатора; некоторые конкретные отличительные характеристики - качество воздуха в помещении , естественное распределение света и циркуляция свежего воздуха, включены в маркетинговые коммуникации, вероятность перехода на зеленые здания, вероятно, будет выше. [11]
Благодаря исключительно низким значениям U-фактора используемого остекления, остекленные площади не ограничены по размеру из-за требований к энергии. Здание nZEB может быть реализовано со 100% остекленными стенами. [12] Это устраняет некоторые ограничения, накладываемые на конструкцию здания двойным и тройным остеклением. В частности, здание с нулевым отоплением не нужно специально строить как пассивное солнечное здание .
Благополучие жильцов здания является важным параметром, определяемым экологическим качеством интерьера. Ограниченный или отсутствующий контакт с окружающей средой, а также проживание и работа при минимальном дневном свете часто являются следствием динамического затенения от солнца. Напротив, многослойное остекление обеспечивает непрерывный контакт с окружающей средой. Низкое, сезонно-селективное поступление солнечной энергии [8] обеспечивает летний комфорт, в то время как системное значение U приблизительно 0,3 Вт/(м2К ) обеспечивает практически нулевую потребность в отоплении зимой даже в Скандинавии. Низкое системное значение U поддерживает температуру внутри стекла на постоянном уровне в течение всего года. Кроме того, вокруг панорамного остекления создается беспрецедентная зона без сквозняков.
