随着气候变化的影响在全球范围内家具，建筑、工程和施工行业（AEC Industry）正在转向绿色建筑以有效的缓解气候危机。2020年，美国建筑师协会（AIA）的成员们以压倒性优势批准了一项决议，将环境管理作为该组织的首要任务。自那时起，制定气候行动计划、发展卓越设计框架和增加人们对2030年环境承诺的参与方面都取得了稳步进展。建筑和施工活动占全球能源消耗的36%，能源相关碳排放的38%，以及资源消耗的50%。预计到2060年，这些百分比的碳足迹将翻一倍，加剧气候变化对环境的负面影响。政府间气候变化专门委员会（IPCC）曾在2021年报告中发出警示，未来将会有更多的极端高温、干旱和洪水，并且一个关键的温度极限将在短短十年内被打破。世界必须迅速采取行动以避免这些灾难性的事件，而建筑环境的去碳化是朝着正确方向迈出的重要一步。
许多政府组织和意识到气候危机的实体们正在推动所有的新建筑、开发和改造项目在2040年前实现碳中和。建筑师、工程师以及参与建筑设计过程的所有各方必须开始在他们的工作流程中实施可持续发展策略以实现这些气候目标，并在应对气候变化的战役中发挥重大影响。在这本电子书中，我们概述了净零能耗和净零碳之间的区别，并提供了关键的设计策略来帮助建筑师和工程师实现性能目标。
Courtesy of cove.tool什么是净零能耗（Net-Zero Energy）？
净零能耗是指建筑物抵消其整个生命周期内建造和运行所需的能源的能力。一座建筑可以通过三种方式实现净零能耗的并抵消其能源使用：
通过太阳能电池板或风力涡轮机等设备在现场生产能源。
通过场地外的产生的清洁能源来核算其能源使用。
通过设计优化减少所需的能源量。
这些策略通常是互补的，其中第一种策略与建筑设计的初始成本直接相关。实现净零能耗不仅取决于建筑的效率，实现净零能耗的最有效和最经济的策略是减少能源负荷，然后利用可再生能源来抵消剩余的能源使用需求。优化一栋设计合理的建筑的能源需求，能够成倍地帮助减少能源需求以及需生产或抵消的能源量。
什么是净零碳排放（Net-Zero Carbon）？
实现净零碳排放要求减少和抵消来自非可持续建筑材料和建造活动的高碳排放，例如指定低kgCO2e值的建筑材料。与实现净零能耗类似，碳的减少对净零碳的建筑设计有指数级的影响。
净零碳排放 = 总碳排放 - 避免排放的碳总量
Courtesy of cove.tool设计策略
减少是所有净零战略的首要设计方法，因为它直接影响到以后所需抵消的能源/碳。减少对建筑的能源需求，为建筑运行提供合适规模的系统，可以节省大量成本。通过材料决策来减少隐含碳，通常能够提高居住者的体验，减少影响居住者创造力的化学品所释放的有害废气。
Courtesy of cove.tool值得注意的是，这些经验法则的概念并不足以创造一个净零建筑，因为每个建筑及其条件都是独特的，优化是达到中和平衡的关键。然而，有一些常见的设计策略可以帮助团队了解他们的决策可能带来的影响。在设计过程中应用以下任何一种策略都将指导设计者的工作，帮助减少能源消耗和隐含碳，并使项目保持在净零的轨道上。
1. 被动设计策略
Courtesy of cove.tool被动式设计策略是指了解场地的环境限制，并设计出不需要主动机械系统的应对措施。例子包括使用环境能源来冷却、加热、遮阳或给建筑空间通风。在不需要增加电力负荷的情况下利用现有的自然条件，有助于减少净零建筑所需要抵消的能源量。环境质量在设计中起着至关重要的作用，认识到需要什么来最大限度地减少通过建筑围护结构（外墙）的热量传递，能够减少对机械系统的依赖，以维持居住者的舒适水平。设计被动策略所面临的挑战是，它们只有在设计过程的早期阶段就被纳入考量才能发挥作用。
2. 遮阳
遮阳是一种太阳控制的形式，可以用来优化进入建筑的太阳热量和可见光的数量。遮阳是一种强大的被动策略，如果得到充分利用，可以对建筑物的整体性能和空间质量产生巨大影响。理解这个策略的一个好方法是考虑进入到建筑内部的热量必须被调整以保持在设定的温度水平，这个工作通常是由暖通空调（HVAC）系统来完成。因此机械系统工作得越少，建筑需要使用的能源就越少，设计就越有可能达到净零。遮阳包括了一个很大的设计范围，如窗墙比（WWR）、玻璃、门窗性能、遮阳元素等等。
Courtesy of cove.tool利用这种策略，设计师可以减少能源的使用，并通过防止一年中晴朗季节的过热和眩光，对居住者的温度和视觉舒适度产生极大的影响。然而，遮阳策略的有效性取决于多种因素，包括遮阳设备类型、遮阳板深度、项目环境和功能。
3. 主动设计策略
建筑物的能源使用指的是该项目被使用后，其运行和维护所需的能源。该指标以每年每平方英尺的能耗（kBtu/ft2/yr）单位表示，或者更常见的说法是EUI或能源使用强度。通过计算建筑每年消耗的能源，设计师可以更好地预测项目的成本，因为它与建筑的能源消耗直接相关。
Courtesy of cove.tool能源使用强度细分包括采暖、制冷、照明、设备、风扇、泵和热水，代表了一个功能性建筑的机械系统。关于这些类别所涵盖的内容的更详细的概述可以在这里找到。
设计的目标是提高主动系统的效率，以减少对能源的总体需求。展示能源使用的减少是有帮助的，但要达到净零能耗，一个最佳的整体解决方案是至关重要的，因为每个项目都有许多变量和实体参与，他们并不都是以净零能耗为首要任务。对降低能耗和初始成本进行优化，有助于整个团队迅速就最佳的前进路线做出明智的决定，并将性能最好的方案展示在桌面上。优化是实现净零能耗建筑设计的核心动力。
4. 可再生能源
现场内可再生能源是达到净零排放的另一个重要工具。场外可再生能源也是必不可少的，但需要来自能源来源（发电厂）的实时运行数据，因此超出了建筑设计的范围。提供能源发电是净零能耗设计的最后一个工具，可以通过发电的技术，如风能或光伏 "太阳能 "板来实现。这个策略很简单。利用自然能源如风或太阳来发电。
对于一个建筑来说，要达到净零排放，这种策略必须产生足够的电力来满足其每年的使用量。例如，太阳能电池板是一种安装在框架中的硅电池的组件，它有助于吸收阳光并将其转化为可用的电力。通过计算电池板的总平方英尺和使用的电池板类型，设计师可以计算出建筑项目的年发电量。发电是达到净零能耗和净零碳状态的建筑设计的最后一步。
Courtesy of cove.tool为了取得积极的成果，设计者和所有参与建设的人员都有必要获得信息和数据，以便他们能够针对各种情况选择最佳的解决方案和策略。在这个意义上，分析和模拟是宝贵的资源。Cove.tool的drawing.tool是一个免费的建模平台，可以在设计、分析和原型制作过程中对设计师提供支持。此外，该公司正在发起国际建筑设计竞赛: 碳积极的经济适用房，以发现可以在多个社区复制的设计理念，同时对抗气候变化和缓解住房危机。
