1. Dự án mở rộng trường Trung học cơ sở Montgomery Middle School ở Chula Vista, CA

Được xây dựng lần đầu tiên vào những năm 1970, Trường Trung học cơ sở Montgomery ở Chula Vista đã  mở rộng quy mô vào năm 2015 để giải quyết những vấn đề liên quan đến nước và đáp ứng nhu cầu dân số ngày càng tăng. Được thiết kế bởi LPA Design Studios, công trình mới rộng 37.500 foot vuông đã đạt chứng nhận LEED Platinum nhờ hệ thống các tấm quang điện 217 kW kéo dài trên mái nhà của trường. 

Trung tâm Môi trường tự nhiên và Trường Mầm non (ENC) ở Newport Beach, California.

Để giảm mức tiêu thụ năng lượng ngay từ đầu, LPA đã chọn xây trường học theo hướng đông-tây, giảm mức độ tiếp xúc khắc nghiệt với ánh sáng mặt trời từ phía nam, từ đó giảm mức hấp thụ nhiệt mặt trời và nhu cầu điều hòa không khí cơ học. Điều đó không có nghĩa là trường không có thiết bị HVAC. Trên thực tế, mỗi lớp học đều có thiết bị HVAC hiệu suất cao riêng được liên kết với hệ thống quản lý năng lượng của trường.

Trường Trung học Cơ sở Montgomery cũng có hệ thống quản lý nước mưa cải tiến. Do vị trí địa lý của trường, dòng chảy nước mưa nhanh chóng chảy ra biển, nghĩa là cần phải có hệ thống xử lý nước mưa. Giải pháp LPA đưa ra là xây dựng một mương thoát nước sinh học - hoặc giải pháp làm chậm và lọc nước mưa một cách tự nhiên trước khi chuyển hướng dòng chảy ra biển.

Các đặc điểm bền vững khác bao gồm cảnh quan thiên nhiên với các loại cây chịu hạn, các mặt tiền được sơn màu sáng để chống lại hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, hệ thống chiếu sáng tiết kiệm năng lượng, kệ ánh sáng (là một bề mặt nằm ngang phản chiếu ánh sáng ban ngày vào sâu trong tòa nhà) và các thiết bị phòng tắm có dòng chảy thấp để tiết kiệm nước.

2. Trung tâm Môi trường tự nhiên & Trường Mầm non, Bãi biển Newport, CA

Được thiết kế bởi LPA Design Studios, Trung tâm Môi trường tự nhiên và Trường Mầm non (ENC) ở Newport Beach, California là tòa nhà đạt chứng nhận LEED Platinum đầu tiên trong khu vực và là một ví dụ đầy cảm hứng về cách áp dụng các nguyên tắc thiết kế bền vững trong các cơ sở giáo dục.

Trung tâm du khách Khu bảo tồn động vật hoang dã quốc gia Pahranagat ở Nevada đạt mức phát thải ròng bằng 0.

Một trong những điểm ấn tượng nhất của ENC là tòa nhà có thiết kế mang tính tích cực nghĩa là nó tạo ra nhiều năng lượng hơn (chính xác là nhiều hơn 60%) so với mức năng lượng sử dụng. Trường mầm non ba phòng học rộng 8.000 foot vuông của ENC cũng hoạt động ở mức tích cực, với năng lượng tái tạo sản xuất 105% năng lượng cho các hoạt động của trường. Điều này đạt được thông qua việc sử dụng một loạt các tấm pin mặt trời quang điện được tích hợp tốt và các chiến lược giảm năng lượng sáng tạo.

Các kỹ thuật thiết kế thụ động như thông gió tự nhiên và tòa nhà được thiết kế tối ưu hóa để tận dụng tối đa gió biển giúp điều chỉnh nhiệt độ bên trong mà không phụ thuộc quá nhiều vào việc sử dụng hệ thống HVAC cơ học, trong khi các cửa sổ lớn và mái bướm (có hình dạng giống cánh bướm, là một dạng mái được đặc trưng bởi sự đảo ngược của dạng mái tiêu chuẩn, với hai bề mặt mái dốc xuống từ các cạnh đối diện với một thung lũng gần giữa mái) của cơ sở cho phép nhận được nhiều ánh sáng ban ngày làm giảm nhu cầu chiếu sáng nhân tạo.

Giám đốc thiết kế của LPA cho biết, đã nghiên cứu kỹ dữ liệu khí hậu lịch sử và cho thấy rõ rằng địa điểm này phù hợp lý tưởng cho một tòa nhà được thông gió tự nhiên, loại bỏ nhu cầu thông gió cơ học nhờ các cửa sổ có thể mở được, cửa kính trượt lớn và quạt trần hiệu quả để tăng cường chuyển động của không khí. Độ cao của mái bướm của ENC cũng có tác dụng dẫn nước mưa vào các hệ thống thoát nước sinh học để giảm thiểu nước mưa hiệu quả.

3. Trung tâm du khách Khu bảo tồn động vật hoang dã quốc gia Pahranagat, ở Alamo, NV

Được thiết kế bởi Cushing Terrell, Trung tâm Du khách Khu bảo tồn Động vật Hoang dã Quốc gia Pahranagat ở Alamo là một ví dụ đầy cảm hứng về cách các tòa nhà không chỉ có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng mà còn tăng cường sự bền vững về văn hóa và sinh thái.

Tòa nhà Văn phòng Quỹ Năng lượng Bền vững, Schnecksville, PA.

 Lấy cảm hứng từ cảnh quan xung quanh và lịch sử của các nhóm người bản địa địa phương, Trung tâm Du khách Khu bảo tồn Động vật hoang dã Quốc gia Pahranagat thiết kế lối vào giống hình tượng loại diều hâu đuôi đỏ, và hướng về phía đông. Loài sau này đặc trưng trong truyền thống truyền miệng của Nuwuvi hoặc các dân tộc Nam Paiute và hình ảnh của chúng được tô điểm trên bảng hiệu tượng đài của trung tâm.

Để đạt được mức phát thải ròng bằng 0, nhóm thiết kế đã sớm sử dụng phần mềm mô hình hóa kiến trúc và năng lượng trong quá trình thiết kế để thông báo định hướng, vật liệu xây dựng, khối lượng và hệ thống tối ưu của trung tâm. Tòa nhà còn có hệ thống cách nhiệt nâng cấp, hệ thống HVAC địa nhiệt, tận dụng ánh sáng tự nhiên và các tấm quang điện mặt trời gắn trên mái nhà. Thiết kế của trung tâm cũng đạt được chứng nhận LEED Silver.

4. The Exploratorium, San Francisco

Được xây dựng lần đầu vào năm 1969 và tọa lạc trong Cung điện Mỹ thuật, Exploratorium, một bảo tàng khoa học, công nghệ và nghệ thuật với hơn 1.000 hiện vật đã được chuyển địa điểm vào năm 2013 đến đường Piers 15 và 17 bên bờ sông của San Francisco. Được thiết kế lại bởi EHDD, dự án Exploratorium mới đã được trao chứng nhận LEED Platinum vào năm 2014 và kể từ đó đã được công nhận Net Zero Energy từ NBI vào tháng 11 năm 2023, trở thành bảo tàng không phát thải ròng lớn nhất nước Mỹ. 

Nhà ở và xưởng của schleicher.ragaller Architects gần Stuttgart, Đức

Bảo tàng đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng 0 nhờ hoạt động sản xuất năng lượng tái tạo tại chỗ. Kể từ khi mở cửa vào năm 2013, Exploratorium đã tự tạo ra 85% năng lượng thông qua lưới năng lượng mặt trời SunPower 1,3 megawatt bao gồm 5.874 tấm pin mặt trời gắn trên mái nhà hiệu suất cao, ngăn chặn khoảng 16.186 tấn carbon dioxide thải vào khí quyển. Ngày nay, bảo tàng sản xuất nhiều năng lượng hơn mức sử dụng hàng năm.

Các chiến lược thiết kế sử dụng năng lượng thấp khác bao gồm sử dụng cửa sổ cách nhiệt bằng kính có độ phát xạ thấp, thiết bị chiếu sáng LED, giải pháp chiếu sáng tự nhiên bao quát, hệ thống thông gió dịch chuyển dựa trên đối lưu tự nhiên tiết kiệm năng lượng, hệ thống sưởi ấm và làm mát nước trong vịnh sử dụng trao đổi địa nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ của tòa nhà.

5. Tòa nhà Văn phòng Quỹ Năng lượng Bền vững, Schnecksville, PA

Được thiết kế bởi Ashley McGraw Architects và TN Ward Company, tòa nhà văn phòng của Quỹ Năng lượng Bền vững (SEF) nằm trong một vườn táo cũ ở Schnecksville, Pennsylvania, được phủ xanh hơn. Lấy cảm hứng từ các dự án Nhà thụ động, tòa nhà được bố trí để tận dụng tối đa ánh nắng mặt trời và bóng râm, bao gồm các cửa sổ có kích thước và khoảng cách đều nhau để tối ưu hóa ánh sáng ban ngày và giảm thiểu thất thoát năng lượng.

Tòa nhà Khoa học và Sức khỏe John J. Sbrega của Cao đẳng Cộng đồng Bristol, Bristol, MA.

Văn phòng, là tòa nhà sử dụng năng lượng hiệu quả đầu tiên ở Thung lũng Lehigh, có các tấm quang điện trên mái tạo ra tất cả năng lượng cần thiết cho hoạt động của tòa nhà nhằm giúp tòa nhà đạt được thiết kế văn phòng không phát thải ròng.

Và thiết kế vừa đẹp mắt vừa thân thiện với môi trường: không gian văn phòng cho thuê rộng 12.000 feet vuông, màu sắc tươi sáng, không gian ý tưởng mở và các điểm nhấn bằng gỗ tạo nên nội thất hiện đại. Tòa nhà SEF có kế hoạch giảm 75% mức tiêu thụ năng lượng trong khi tự tạo ra hơn 130% năng lượng cần thiết.

6. Nhà ở và xưởng Schwaikheim, Stuttgart, Đức

Được thiết kế bởi CAPE Ingeniuere, Giáo sư Markus Binder và các kiến trúc sư schleicher.ragaller, tổ hợp Nhà xưởng và Nhà ở Schwaikheim cho thấy mục tiêu phát thải ròng bằng 0 có thể đạt được ngay cả ở khu vực nông thôn.

Tòa nhà Khoa học và Sức khỏe John J. Sbrega của Cao đẳng Cộng đồng Bristol, Bristol, MA.

Nhằm tôn vinh lịch sử và tay nghề của thợ địa phương, tòa nhà này bao gồm sáu căn hộ và một xưởng - được làm gần như hoàn toàn bằng vật liệu có thể tái sử dụng, trong đó gỗ là vật liệu nổi bật nhất. Nhóm thiết kế đã sử dụng các cửa sổ hướng về phía Nam được bố trí một cách chiến lược để tối đa hóa ánh sáng ban ngày gián tiếp, hệ thống bơm nhiệt hiệu suất cao và các tấm quang điện gắn trên mái nhà để giảm mức tiêu thụ năng lượng và giúp tòa nhà đáp ứng các mục tiêu phát thải ròng bằng 0.

7. Ngôi nhà đương đại lịch sử Massachusetts, Lexington

Ngôi nhà bắt mắt, không phát thải ròng là sự kết hợp giữa công nghệ hiện đại và tính bền vững, ở Lexington, Massachusetts lịch sử. Được thiết kế bởi A3 Architects, ngôi nhà rộng 4.200 foot vuông được sử dụng hoàn toàn bằng điện từ thiết bị đến hệ thống sưởi với kết cấu tường hai lớp và cửa sổ lắp kính ba lớp để cách nhiệt hiệu quả. 

Nhờ các tính năng tiết kiệm năng lượng này, Ngôi nhà Đương đại Lịch sử Massachusetts có xếp hạng chỉ số Xếp hạng năng lượng nhà ở HERS (Home Energy Rating System - là 42, nghĩa là nó tiết kiệm năng lượng hơn 58% so với một ngôi nhà được xây dựng theo quy chuẩn tiêu chuẩn, nhưng khi xét đến năng lượng mà nó tạo ra, chỉ số HERS của ngôi nhà giảm xuống gần bằng 0. Toàn bộ điện năng mà ngôi nhà sử dụng được tạo ra tại chỗ bởi một dãy 40 tấm pin mặt trời đặt trên gara chứa được ba ô tô của gia đình. Nhìn chung, A3 ước tính rằng chủ sở hữu sẽ có thể tiết kiệm khoảng 6.000 USD mỗi năm từ hóa đơn tiện ích. 

8. Tòa nhà Khoa học và Sức khỏe John J. Sbrega của Cao đẳng Cộng đồng Bristol, Bristol, MA

Cao đẳng Cộng đồng Bristol cam kết đạt được mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050 và Tòa nhà Khoa học & Sức khỏe John J. Sbrega là minh chứng cho những nỗ lực liên tục của trường nhằm giảm lượng khí thải. Được thiết kế bởi Sasaki, Tòa nhà Khoa học & Sức khỏe John S. Sbrega là một trong những tòa nhà có mức phát thải ròng bằng không lớn nhất trong khu vực và chứng minh rằng các chiến lược tiết kiệm năng lượng có thể được triển khai ngay cả trong những không gian đòi hỏi các biện pháp an toàn tiên tiến hơn so với tòa nhà thông thường. 

Lấy ví dụ về phòng thí nghiệm của tòa nhà. Để duy trì chất lượng không khí thích hợp, cần có máy hút khói để lọc khói hóa chất; tuy nhiên, máy hút khói truyền thống cần một lượng điện lớn để chạy. Sasaki đã giải quyết vấn đề này bằng cách chọn lắp đặt máy hút khói tiết kiệm năng lượng để lọc khói hóa chất trong một hệ thống khép kín.

Sasaki đã có thể giảm mức sử dụng năng lượng của tòa nhà hơn nữa bằng cách triển khai hệ thống thông gió tự nhiên, tối đa hóa các giải pháp chiếu sáng tự nhiên, lắp đặt hệ thống bánh xe thu hồi nhiệt enthalpy (là một thiết bị nằm trong hệ thống điều hòa không khí. Đây là thiết bị thường sử dụng đi kèm với FCU và AHU nhằm tiết kiệm điện năng cho toàn hệ thống) và giảm đáng kể tải điện chiếu sáng và ổ cắm. Một lớp vỏ tòa nhà kín khí hiệu suất cao hơn nữa giúp hạn chế việc sử dụng năng lượng dư thừa trong khi các tấm năng lượng mặt trời 3,2 megawatt của khuôn viên trường cung cấp đủ năng lượng tái tạo cho Tòa nhà Y tế & Khoa học John J. Sbrega để loại bỏ hoàn toàn nhu cầu sưởi ấm và làm mát bằng nhiên liệu hóa thạch.

9. Trung tâm Joyce về Đối tác và Đổi mới, Hamilton, Ontario

Vừa là phòng thí nghiệm vừa là công cụ giảng dạy cho tương lai bền vững, Trung tâm Joyce về Đối tác và Đổi mới tại Cơ sở Fennell của Cao đẳng Mohawk là tòa nhà phát thải ròng bằng không lớn nhất ở khu vực Nam Ontario, trở thành ví dụ hoàn hảo về cách biến các tòa nhà phát thải ròng bằng không thành công cụ giảng dạy tích cực.

Nhóm triển khai dự án B+H Architects và mcCallumSather đã nỗ lực hết sức để triển khai các chiến thuật xanh bằng cách tuân thủ ngân sách để đảm bảo mục tiêu năng lượng của họ sẽ thành công. Một số chiến thuật xanh đó bao gồm lắp đặt các tấm pin mặt trời trên mái nhà, sử dụng nguồn nhiệt địa nhiệt và tường rèm ba lớp hiệu suất cao để giảm thiểu lượng không khí rò rỉ.

Nguồn: https://gbdmagazine.com/net-zero-energy-building-examples/

ND: Mai Anh