Riscurile construirii de case cu energie Net Zero

Casele de înaltă performanță pot prezenta riscuri mai mari pentru constructori. Dar cum pot fi ele evitate? Câteva sfaturi vin de la specialistul Sam Rashkin, bazate pe cea de-a doua carte a sa, „Housing 2.0: A Disruption Survival Guide”, concepută ca o foaie de parcurs pentru constructorii de înaltă performanță pentru a deveni cei mai de succes din industrie. Iată cele mai importante idei rezumate de GreenBuilderMedia:

Eșecurile sunt devastatoare

”În timp ce recrutez constructori implicați și susținând programul Zero Energy Ready Home (ZERH) al Departamentului de Energie (DOE), aș expune întotdeauna riscurile mai mari atunci când construiesc incinte de înaltă performanță, care sunt esențiale pentru ZERH.

Când conducerea a luat cunoștință de acest mesaj, s-a supărat extrem de mult. Supărat visceral. Cum ar putea arhitectul șef al Office Technologies Building să spună profesioniștilor din locuințe că zero este un risc mai mare și să contestă eforturile DOE de a promova coduri mai riguroase care necesită incinte de înaltă performanță?

Răspunsul este că eșecurile timpurii sunt devastatoare cu orice efort de transformare a pieței, iar adevărul a trebuit să fie împărtășit. Asta fac cu acest articol.

Clădirea Net Zero este aici pentru a rămâne

Înainte de a ajunge la riscul mai mare, este esențial ca toți profesioniștii în locuințe să înțeleagă că „zero a părăsit stația”. Luați în considerare următoarele observații:

Potrivit RESNET, peste 300.000 de case noi au fost evaluate HERS în 2021, cu un scor mediu al indicelui HERS de 58,1, acesta este semnificativ mai bun decât scorul mediu al indicelui HERS de 70 pentru codul IECC 2015.

Vorbind despre codurile IECC, acestea au devenit cu 40% mai riguroase. Cele mai recente coduri (2015 și mai mari) îndeplinesc cerințele programului național pentru ZERH.

Optsprezece state au politici 100% în materie de energie curată sau de energie regenerabilă aliniate în mod substanțial cu clădirile cu energie zero.

Începând cu 2020, aproape 28.000 de unități locative au fost certificate pentru programe de performanță zero energie și zero energie gata.

Factorii de mediu, sociali și de guvernanță (ESG) conduc din ce în ce mai mult la deciziile de investiții (urmează banii). Deja atrage 10 constructori publici pentru a pregăti rapoarte. Performanța energetică zero va fi o oportunitate semnificativă pentru acești constructori de a atrage investitori.

Facturi mici, confort mare

Poate chiar mai convingătoare decât oricare dintre indicatorii de mai sus este experiența superioară a utilizatorului (UX) asociată cu ZERH în comparație cu casele de cod, inclusiv:

• facturi de energie fără/ultra reduse.

• confort dus la un nou nivel.

• confort sporit.

• întreținere redusă.

• siguranţă mai mare.

• viaţă mai sănătoasă.

• rezistență sporită.

Atunci când acești factori sunt integrați cu cele mai bune practici pentru comunitățile optimizate pentru UX și designul din Housing 2.0, obțineți noi locuințe cu consum zero, care sunt echivalentul mașinii Tesla. Toată lumea își va dori unul.

De ce este o casă cu energie zero un risc mai mare?

Când performanța crește semnificativ cu orice produs, de obicei apare un risc mai mare pentru călătorie. Luați în considerare avioanele: Trecerea de la avioane cu propă un singur motor cu cabina de pilotaj deschisă la avioane moderne a fost un salt uriaș în performanță, inclusiv călătorii mai rapide, mai bune și mai confortabile.

Dar în loc să zboare la 10.000 de metri altitudine la 140 de mile pe oră, avioanele moderne zboară la 35.000 de picioare altitudine și 500 de mile pe oră.

Această performanță mai mare are ca rezultat riscuri mult mai mari, cu mai puțin oxigen la altitudini mai înalte, mai mult stres structural cu sarcini de vânt dramatic mai mari, temperaturi incredibil de scăzute (de exemplu, minus 70 de grade Fahrenheit) și mai multă expunere la coliziuni cu mii de avioane care zboară la viteze mari.

Desigur, nu am respins avioanele moderne din cauza acestor riscuri mai mari; am gestionat riscurile. Avioanele au acum cabine presurizate și măști de oxigen, cadru structural incredibil de puternic și ușor, cabine etanșe și bine izolate și sisteme avansate de avertizare radar pentru a evita coliziunile.

Astăzi, călătoriile cu avionul sunt statistic cel mai sigur mod de transport, cu doar 0,07 decese la 1 miliard de pasageri mile. Cea mai populară formă de transport, mașinile, prezintă un risc de 100 de ori mai mare.6

Același scenariu de risc crescut apare atunci când treceți de la carcasele cu performanță scăzută la carcasele de înaltă performanță în ZERH-uri. UX superioară cu ZERH-uri include facturi de utilități foarte mici, plus mai mult confort, sănătate, durabilitate și siguranță.

Riscuri suplimentare

Cu toate acestea, la fel ca în cazul călătoriilor moderne cu avionul, casele de înaltă performanță și fluxul termic și de aer redus substanțial, rezultând rezultate care aduc riscuri mult mai mari:

• Suprafața mai rece de pe partea rece a cavității crește riscul de umiditate

• Diluția foarte scăzută crește riscul de calitate a aerului din interior

• Locuinta ultra-durabila creste riscul de pregatire viitoare

Iată mai jos fiecare dintre riscurile rezultate și modul în care acestea sunt ușor de gestionat în casele gata cu energie zero și zero energie:

Risc de umiditate în casele cu energie zero

Deoarece suprafața interioară de pe partea rece a unui ansamblu de construcție de înaltă performanță experimentează mult mai puțin flux termic și de aer care ajunge la el, este mult mai rece decât în cazul unei carcase de performanță scăzută.

Aceasta înseamnă că are un potențial de umectare mult mai mare, cu o tendință mai mare pentru temperaturi sub punctul de condensare și un potențial de uscare mult mai mic, cu un flux termic mai mic pentru uscare.

În climatele reci, acest risc apare pe suprafața interioară a învelișului peretelui exterior. În climă caldă, apare pe suprafața interioară a gips-cartonului interior.

Ca rezultat, orice scurgere de umiditate în vrac creează riscuri mai mari în climatele reci pentru deteriorarea umidității, iar orice scurgeri de flux de aer care permit aerului cald să ajungă la suprafața rece creează riscuri mai mari de condens în toate climatele.

Gestionarea acestor riscuri necesită diligență cu toate cele patru straturi de control al științei clădirii: fluxul de aer, fluxul termic, umiditatea în vrac și vaporii de umiditate. Tocmai acest risc de umiditate explică titlul cărții de știință a construcțiilor a lui Joe Lsitburek și John Carmody, The Moisture Control Handbook. Este o referință remarcabilă pentru acest management al riscului de umiditate.

Riscul de umiditate este, de asemenea, gestionat prin cele mai bune practici HVAC care localizează echipamentele și conductele de încălzire și răcire în interiorul spațiului condiționat și etanșează etanș la aer și dimensionează corespunzător conductele.

În cele din urmă, ventilația întregii case este importantă pentru diluarea umidității generate intern (de exemplu, respirație, curățare, gătit și spălare), dar trebuie luate în considerare pe deplin și impactul aducerii umidității exterioare pe vreme umedă.

Există un risc de confort în casele cu energie zero?

Carcasele de înaltă performanță care sunt etanșe la aer și bine izolate au ca rezultat o reducere dramatică a sarcinilor de încălzire și răcire. Acest lucru crește semnificativ riscurile de confort într-o industrie a locuințelor în care instalarea de calitate HVAC a fost o problemă uriașă.

Cercetările efectuate pe sute de case de către Laboratorul Național de Energie Regenerabilă au arătat că 70 până la 100% dintre sistemele HVAC măsurate pe teren au evidențiat cel puțin o defecțiune care compromite performanța, inclusiv 31 până la 93% cu echipamente supradimensionate, 29 până la 78% cu încărcătură scăzută de agent frigorific, 67 la 100 la sută cu scurgeri în conductă și la 50 la 93 la sută cu un flux de aer inadecvat.

Încărcăturile HVAC ultra-scăzute ar putea crește semnificativ riscul cu o infrastructură de instalare HVAC care este provocată de calitate.

Acest lucru se datorează faptului că va exista un flux de aer substanțial mai mic în conductele care au o înclinație mare pentru probleme de dimensionare și scurgeri de aer, cicluri mai scurte conducând la bobine care sunt mai puțin probabil să fie suficient de reci pentru a face față sarcinilor latente unde există o tendință mare de supra- dimensionare și sezoane de leagăn mai lungi care pot reduce răcirea sensibilă în partea din față și din spate a sezonului de răcire de vară atunci când este încă necesară o răcire latentă semnificativă.

Respectați bunele practici

Din nou, aceste riscuri pot fi gestionate cu ușurință cu cele mai bune practici de instalare de calitate HVAC pentru a asigura fluxul de aer adecvat, încărcarea cu agent frigorific și etanșeitatea conductelor. În plus, constructorii adaugă asigurări prin utilizarea echipamentelor cu viteză variabilă care pot accelera în sus și în jos și atenuează eficient problemele legate de supradimensionare.

Acest lucru poate proteja, de asemenea, constructorii de producție care doresc să specifice o dimensiune pentru fiecare sistem HVAC per model, unde variația de orientare poate duce la o variație de mai mult de o tonă a cerințelor de dimensionare.

Și, în sfârșit, dezumidificarea, care a fost ignorată sau abordată ca o idee ulterioară, trebuie să fie o parte integrantă a sistemelor de confort în toate climatele cu condiții de vară umede, inclusiv în statele nordice care devin veri din ce în ce mai calde și umede odată cu schimbările climatice.

Risc de calitate a aerului din interior în casele Net Zero

S-au făcut progrese substanțiale în îmbunătățirea etanșeității în toate casele construite astăzi. ZERH-urile devin ultra-etanșe. Ca urmare, contaminanții introduși în locuințe se vor acumula fără ventilație adecvată în întreaga casă.

 Acești contaminanți îi includ pe cei încorporați în materialele de construcție (de exemplu, vopsele, covoare, învelișuri, dulapuri, adezivi) și cei introduși de către ocupanți (de exemplu, mobilier, încălțăminte, gătit, umiditate și produse de curățare).

Acest risc este gestionat mai întâi cu bune practici de etanșare a aerului care împiedică contaminanții din exterior să pătrundă în casă (de exemplu, praf, polen, dăunători și umiditate), cele mai bune practici de instalare de calitate HVAC care asigură conducte etanșe în interiorul spațiului condiționat și echilibrarea adecvată a aerului, și o strategie cuprinzătoare de calitate a aerului din interior care asigură controlul sursei, diluarea și filtrarea.

Cele mai bune recomandări pentru asigurarea unei calități bune a aerului din interior sunt certificarea tuturor locuințelor la programul Indoor airPLUS al EPA, împreună cu educarea cumpărătorilor de case cu privire la comportamente eficiente pentru o viață sănătoasă (de exemplu, utilizarea ventilatorului de evacuare a bucătăriei atunci când gătiți, folosirea ventilatorului de evacuare a băii când faceți baie, luarea pantofilor). off la intrare, aspirarea covoare reg în general, verificarea mobilierului pentru ignifuge periculoase și curățarea jgheaburilor).

Risc surprinzător pentru casele pregătite pentru viitor

Dintre toate riscurile discutate aici, acesta poate fi cel mai surprinzător. Dacă o casă este „ultra-durabilă”, de ce este „pregătită pentru viitor” un risc? Răspunsul este că un ZERH cu o carcasă de înaltă performanță este acum gata să reziste mai mult, cu o durabilitate mai mare și fiind capabil să răspundă așteptărilor viitorului cumpărător de locuințe.

 Cu aceste capabilități vine o responsabilitate suplimentară de a rezista testului timpului – aceasta este o casă care ar trebui să reziste sute de ani. Cu toate acestea, există acum riscuri mult mai mari pentru această persistență, asociate cu creșterea rapidă a riscurilor de dezastre, riscurile de apă induse de secetă într-o parte în creștere a țării și o mișcare majoră către casele electrice. Toate ZERH ar trebui să fie pregătite să facă față acestor provocări viitoare.

Aceste riscuri pot fi abordate cu ușurință prin integrarea unor strategii cuprinzătoare de reziliență (de exemplu, Programul FORTIFIED Home al Institutului pentru Afaceri și Siguranță Acasă), strategii de conservare a apei (de exemplu, certificarea WaterSense de la EPA) și capabilități pregătite pentru electricitate, inclusiv prize de mare intensitate pentru aparatele cu combustibili fosili. (de exemplu, încălzirea spațiului, plita de gătit, cuptorul și uscătorul de rufe), măsurile de pregătire solară în casele cu acces semnificativ la izolație solară (de exemplu, lista de verificare ZERH pentru pregătirea solară), pregătirea vehiculului electric (de exemplu, cablarea încărcătoarelor de nivelul 2) și baterie gata de stocare (de exemplu, bară de 225 amperi, circuite de alimentare de rezervă, comutator de transfer și subpanou).

Știm sigur că acesta este viitorul locuințelor. De ce să coaceți în uzură în produsul de consum final care ar trebui să dureze mai mult de o sută de ani?

Blocurile de locuințe gestionate cu energie Net Zero

Acum este timpul să punem laolaltă toate aceste gestionări ale riscurilor și să începem să construim ZERH-uri care vor rezista testului timpului. De ce? Pentru că oamenii, comunitățile și planeta vor trăi mai bine.

Ceea ce trebuie să urmăm este un proces în patru pași,:

1. Optimizați eficiența. Aceasta include o carcasă, echipamente și componente eficiente din punct de vedere energetic în întreaga casă.

2. Minimizați riscul. Acum că avem o carcasă de înaltă performanță, este esențial în următorul pas să gestionăm riscurile discutate mai devreme. Aceasta include o protecție completă a apei pentru a minimiza riscul de umiditate, un sistem de confort asigurat pentru a minimiza riscul de confort și un sistem cuprinzător de calitate a aerului din interior pentru a minimiza riscul pentru sănătate.

3. Fii pregătit pentru viitor. Integrați strategii de reziliență adecvate la nivel regional pentru a aborda riscurile predominante de dezastre, eficiența cuprinzătoare a apei în locații susceptibile de a se confrunta cu lipsuri de apă și caracteristici pregătite pentru electricitate care permit o tranziție ușoară la case complet electrice la costuri și întreruperi minime.

4. Intră pe calea către zero carbon. Începeți cu programele de bază de înaltă performanță pentru acasă: ENERGY STAR, Indoor airPLUS și WaterSense. Când sunteți gata, treceți la performanța gata de consum energetic zero cu ZERH sau Casă pasivă.

Urmează casele cu energie zero cu surse regenerabile sau micro-rețele la fața locului (de exemplu, etichete speciale de recunoaștere disponibile de la PHIUS și în curând ZERH). Finalizați călătoria cu case cu zero emisii de carbon, care sunt complet electrice și reduc la minimum energia încorporată.

Nu ar trebui să existe nicio judecată cu privire la locul în care vă aflați pentru nicio etapă a procesului. Partea importantă este să începeți călătoria și să vă gestionați riscurile.