Optimization of Climate Neutrality for a Low-Energy Residential Building Complex in Poland

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Researchers studying building energy efficiency and carbon footprint assessment will find the integrated optimization approach and the role of social participation valuable.

🏢実務担当者:Building developers and construction companies can learn from the cost-effective carbon reduction strategies and the importance of engaging future residents early in the design process.

🏛政策担当者:Policymakers can consider the demonstrated benefits of incorporating public participation into building regulations to enhance decarbonization outcomes.

2021年以降、欧州連合加盟国において、Nearly Zero-Energy Buildings（nZEB）の設計と建設は義務化されている。高いエネルギー需要と重大な環境影響を特徴とする建築部門に対するその後の要件には、カーボンフットプリントの最小化と気候中立な建築基準の導入が含まれる。カーボンフットプリントは、材料および建設プロセスに関連する体現炭素（embodied emissions）と、建物の使用に起因する運用時排出量（operational emissions）の両方で構成される。本稿では、44棟の半戸建て住宅からなる実験的住宅団地の一部である集合住宅をケーススタディとして、両タイプのカーボンフットプリントを分析する。エネルギー消費の最適化とカーボンフットプリント削減の分析は、個別建物スケールと住宅団地全体のスケールの両方で実施された。この団地は2段階で開発された。第1段階（2024年に建設完了）では、技術選定の主要基準は、適用可能な技術・建築基準への適合を維持しつつ、投資コストであった。第2段階の実施に先立ち、投資家は将来のユーザーを対象としたアンケート形式の社会的参加プロセスを実施した。このアンケートは、新たに設計された建物の環境側面に対処し、ユーザーの嗜好に沿った材料、技術、エネルギー源の選択を可能にした。結果は、環境側面が将来のユーザーにとって重要である一方で、投資決定は経済的要因と強くバランスが取られていることを示している。同時に、エネルギー分析は、運用時カーボンフットプリントの大幅な削減が達成可能であり、個別建物レベルと住宅団地全体の両方において、気候中立性への重要な進展を可能にすることを実証している。したがって、社会的参加は、建物における気候中立性の追求における重要な要素となる。しかし、これは設計段階で既に考慮されなければならない。本稿で実施された分析の結果は、設計プロセスへの公的参加とユーザーの推奨を考慮すると、選択された最適な変形（W5）が、標準的な低コストソリューションに基づく変形（W0）と比較してEP指標を90%以上削減することを可能にすることを示した（EP（W0）= 243.64 kWh/(m2年)；EP（W5）= 18.42 kWh/(m2年)）。体現カーボンフットプリントに関しては、最適なオプションW5は、建物構造の体現カーボンフットプリントを30%以上削減することを可能にする（W0—51,585.32 [kgCO2e]；W5—35,537.87 [kgCO2e]）。ユーザーによって示された最適な変形（W5）は、基本変形（W0）と比較して運用時カーボンフットプリントを約80%削減することを可能にする：W0—604,189.50 [kgCO2e/kWh]；W5—247,402.0 [kgCO2e/kWh]。得られた結果は、公的参加が設計プロセスの補完的要素であるだけでなく、住宅建設における脱炭素戦略の主要な構成要素となり得ることを示している。将来のユーザーを意思決定プロセスに参加させることは、長期的な温室効果ガス排出削減を達成する可能性を高め、長期的な気候政策目標の実施を支援する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Since 2021, the design and construction of nearly zero-energy buildings (nZEBs) have been mandatory for European Union Member States. Subsequent requirements for the building sector, characterized by high energy demand and significant environmental impact, include the minimization of carbon footprint and the introduction of climate-neutral building standards. The carbon footprint comprises both embodied emissions related to materials and construction processes and operational emissions resulting from building use. This paper analyzes both types of carbon footprint using a residential building that is part of an experimental housing estate consisting of 44 semi-detached buildings as a case study. Analyses of energy consumption optimization and carbon footprint reduction were conducted at both the individual building scale and the scale of the entire housing complex. The estate was developed in two stages. In the first stage (completion of construction in 2024), the primary criterion for technology selection was investment cost while maintaining compliance with applicable technical and building regulations. Prior to the implementation of the second stage, the investor conducted a social participation process in the form of a survey among future users. The survey addressed environmental aspects of the newly designed buildings and enabled the selection of materials, technologies, and energy sources aligned with user preferences. The results indicate that environmental aspects are important to future users; however, investment decisions are strongly balanced against economic factors. At the same time, the energy analyses demonstrate that a substantial reduction in the operational carbon footprint can be achieved, enabling a significant progression toward climate neutrality, both at the level of individual buildings and across the entire housing estate. Social participation, therefore, becomes an important element in the pursuit of climate neutrality in buildings. However, it must be taken into account already at the design stage. The results of the analyses carried out in the article showed that, taking into account public participation in the design process and user recommendations, the selected optimal variant (W5) allows for a reduction in the EP index by over 90% compared to the variant based on standard low-cost solutions (W0) (EP (W0) = 243.64 kWh/(m2 year); EP (W5) = 18.42 kWh/(m2 year). In terms of the embodied carbon footprint, the optimal option W5 allows for a reduction of over 30% in the embodied carbon footprint of the building structure (W0—51,585.32 [kgCO2e]; W5—35,537.87 [kgCO2e]). The optimal variant indicated by users (W5) allows for a reduction in the operational carbon footprint by approximately 80% compared to the basic variant (W0): W0—604,189.50 [kgCO2e/kWh]; W5—247,402.0 [kgCO2e/kWh]. The results obtained indicate that public participation is not only a complementary element of the design process, but it can also be a key component of the decarbonisation strategy in residential construction. Involving future users in the decision-making process increases the likelihood of achieving long-term greenhouse gas emission reductions and supports the implementation of long-term climate policy goals.

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