在过去的七年里，非营利组织西北能效联盟（NEEA）携手HVAC行业专家，共同设计、验证并测试了这种极高效率的DOAS方案。该方案将高效设备与最佳设计实践相结合，包括将通风功能与供暖和制冷功能完全分离，采用高效热回收通风机（HRV/ERV）实现82%或更高的显热效率，搭配符合ENERGY STAR®性能标准的电动热泵系统，以及合理确定供暖和制冷设备的规模。
其中，ENERGY STAR认证的电动热泵系统不仅提供了显著的节能效果，还改善了温度控制，为建筑居住者带来了全年无休的舒适体验。面对多样化的设备选择，致力于实现净零排放的设计师们可以在满足特定建筑需求的同时，享受到极大的灵活性。
极高效率DOAS方案的核心在于其高效的通风系统。在冬季，该系统通过从排风中回收热量来预热进入的空气；而在夏季，则通过向排风中排放热量来预冷进入的空气。这一过程极大地减少了对通风空气进行后续调节的能源浪费。
这一提升的系统性能并非空谈。NEEA及其HVAC专家团队已完成了12个商业建筑示范项目，充分证明了极高效率DOAS的有效性。这些项目表明，与传统低效系统相比，该方案平均降低了客户能源成本48%，整体商业建筑能耗降低48%，而HVAC能耗更是减少了69%。这些对比数据往往基于现有设备的最低标准版本，很多情况下是屋顶式机组。
极高效率DOAS方案在高效的同时，也保障了室内环境的健康。通过将通风空气与主要的供暖和制冷空气完全分离，该系统为建筑内部提供了经过过滤且未再循环的室外空气，最大限度地减少了污染颗粒的循环和引入。这对于减少病毒和其他毒素在建筑内的传播至关重要，同时也降低了室外有害颗粒在空气质量不佳时期的侵入。
相比之下，低效的HVAC系统需要大幅提高通风风扇速率来确保室内空气清洁，从而显著增加了系统能耗。而极高效率DOAS方案则能在达到相同高通风率的同时，比低效系统节省多达37%的能源，这一结论得到了NEEA委托、由Red Car Analytics和俄勒冈大学进行的研究的证实。该研究还显示，为了实现相同的通风率，单区域屋顶式机组和组合式变风量（VAV）系统的运营能耗分别增加了高达46%和75%。
得益于这些内置的高效特性，极高效率DOAS往往允许建筑设计师缩小供暖和制冷系统的规模，因为系统不再需要过度工作来维持居住者的舒适度。对于致力于实现高级建筑标准，包括净零排放的设计师而言，这种缩小规模的能力尤为宝贵。
如今，HVAC设计方案，尤其是那些旨在实现净零排放的方案，必须精心平衡高效性能与居住者健康。极高效率DOAS方案无需任何妥协：它让商业建筑设计师在保持高效性能的同时，为居住者提供了安全、健康且舒适的室内环境。随着全球对可持续发展和节能减排的重视日益增强，这一方案无疑将成为未来建筑设计的重要趋势。
下面介绍一个被动式超低能耗建筑的案例。
Eco-Village Ithaca：迈向零能耗家园的绿色典范
在追求可持续居住环境的征途中，Eco-Village Ithaca社区以其卓越的能效设计和对环境的尊重，成功获得了美国能源部零能耗就绪住宅（Zero Energy Ready Home）项目的认证。这一成就得益于其独特的建筑策略——采用一英尺厚的双层墙结构，标志着该社区100户住宅项目中的第三阶段，也是最为高效的一期工程。
Eco-Village Ithaca是一个旨在促进合作生活的组织，作为全球生态村网络中的一员，它致力于构建经济实惠、耐用、可持续、舒适且无障碍的居住环境。这些理念与DOE零能耗就绪住宅项目的目标不谋而合，共同推动了绿色住宅的新篇章。
在经验丰富的建筑师迈克尔和肯德尔·卡彭特的指导下，这一阶段的17栋独栋住宅和4栋双拼住宅被精心打造。卡彭特夫妇在伊萨卡地区从事高效住宅建设已有25年，他们严格按照DOE零能耗就绪住宅项目的高标准执行，包括满足ENERGY STAR认证住宅3.0版本的所有要求、美国环保署Indoor airPLUS室内空气质量标准、WaterSense节水计划的热水分配要求，以及2012年国际能源保护法规的隔热规定。尤为值得一提的是，这些住宅还满足了DOE太阳能就绪计划的要求，预留了太阳能光伏板（PV）的安装空间和电气面板，尽管在建造时并未立即安装PV系统，但通过能源评估师的测试，证明了这些住宅在配备4千瓦时PV系统后，其家居能源评级系统（HERS）得分可低至15，远优于普通住宅的100分，甚至接近零能耗住宅的0分标准。
不仅如此，Eco-Village Ithaca的住宅还超越了基本要求，部分住宅更是追求被动房（Passive House）标准，其中七户正在申请认证，五户已获PHIUS认证，成为该社区首批达到此标准的住宅。卡彭特夫妇表示，未来他们的所有项目都将考虑采用这一高标准。
TREE（Third Residential Eco-Village Experience）作为该社区最为节能的阶段，其设计理念贯穿整个生态村。这些住宅围绕开放区域布局，以步行小径相连，避免了车行道的干扰，体现了对社区和谐与环保的双重考量。建筑从泡沫包裹的地基开始，采用高效隔热材料，包括高R值的聚异氰脲酸酯泡沫板和防潮层，确保了良好的保温性能。
双层墙结构是TREE住宅的一大亮点，两层2x4英寸间距为16英寸的木框架墙，中间间隔5英寸，形成12英寸的墙腔。结合高效的框架实践，如开放角落、内外墙交接处的开放设计、隔热过梁和24英寸间距的椽子，墙体内填充了高密度闭孔喷涂泡沫和吹填纤维素，实现了卓越的隔热效果。外墙则覆盖经过特殊处理的OSB板，与松木毛条共同构成防雨透气层，既保证了建筑的密封性，又提升了居住舒适度。
屋顶设计同样匠心独运，采用不对称结构，南侧坡面以最佳角度铺设，便于未来安装太阳能板。屋顶下方安装了额外的OSB板，形成连续的空气和湿气屏障，而木椽下则安装了通风隔层，便于布线且不破坏空气屏障的完整性。此外，屋顶采用金属材质直接铺设于椽子上，无需额外层板，进一步简化了结构，提升了能效。
为了应对严格的被动房标准，Eco-Village Ithaca选用了高性能的三层玻璃窗，配以低辐射涂层，U值低至0.13，同时保持较高的太阳能得热系数（SHGC）0.62，既有效利用了冬季低角度阳光进行被动式供暖，又通过屋顶挑檐遮挡了夏季高角度阳光。
在严格的第三方检验和吹风门测试下，TREE住宅展现出了惊人的气密性，每小时空气交换率仅为0.42次（在50帕斯卡压差下），远优于被动房的0.60次标准。得益于其卓越的隔热和气密性能，住宅仅需配备电热地板供暖系统即可满足冬季取暖需求，据估算，每户住宅的年度供暖费用仅为约275美元。
为确保室内空气质量，每栋住宅均安装了能量回收通风机（ERV），通过热交换器在引入新鲜空气的同时排出污浊空气，实现了高效的空气循环与温度调节。此外，太阳能热水系统、LED和CFL节能灯具、ENERGY STAR认证的家电以及WaterSense节水洁具等绿色设施的应用，进一步提升了住宅的整体能效与环保性能。
Eco-Village Ithaca的成功不仅在于其先进的技术应用，更在于其独特的社区管理模式和成本控制策略。通过简化设计、优化施工流程以及鼓励业主参与项目管理，该社区成功地将实际建造成本控制在每平方英尺100美元左右，而包含土地、基础设施等在内的综合成本也仅为每平方英尺约150美元，远低于市场平均水平。这一成就不仅为绿色住宅建设树立了新的标杆，更为全球生态村网络的发展贡献了宝贵的经验与启示。
