零能耗建筑绿色建筑设计的神殿.docx

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零能耗建筑绿色建筑设计的神殿

零能耗建筑-绿色建筑设计的神殿

自2010年上海世博会建起中国第一座零碳建筑以来，零碳建筑在国内渐露头角，香港“零碳天地”、中新天津生态城公屋展示中心于2012年相继建成开放，北京甚至有了零碳住宅。

一份来自美国著名研究机构———派克研究公司的报告指出，尽管目前零能耗建筑还很少，但这个概念已经成为建筑行业的“圣典”，并将推动相应法规的发展，有可能自2016年开始实施。

机构分析师EricBloom指出，最近几年，随着LEED（一种评价绿色建筑的工具）以及其他绿色建筑认证获得全球范围内的认可和普及，零能耗建筑已经成为绿色建筑设计的神殿。

A

上海

世博园零碳馆

上海世博会E片区的角落，有两栋并不张扬的白色建筑，这就是上海世博园的明星展馆零碳馆。

即使是闷热的夏天，走进没有空调机的零碳馆，仍能感觉到丝丝凉意。

它的设计原理是依靠太阳能、风能和生物能实现建筑本体的“零碳”排放，原型取自1999年世界上第一个零碳排放社区———伦敦贝丁顿（BedZED）。

所不同的是，贝丁顿的设计者“世界零碳中心”结合上海的气候特征，全部采用了本土化设备，实现了这个中国第一座零碳建筑的建设。

据该馆负责人陈硕介绍，该馆日常所需的电，全部自给自足，太阳、风、甚至吃剩下来的饭菜，都被用来发电，完全摒除了煤、石油等能源，真正实现二氧化碳的零排放。

其实，零碳馆的真正神奇之处是体现在：

多元化利用太阳能，使之不仅用于发电、供暖，还与被动风能和地源热能共同带动室内通风，调节屋内的温度和湿度；屋顶的22个彩色风帽可以随着风向灵活转动，利用温压和风压将新鲜的空气源源不断地输入每个房间，并将室内空气排出。

同时利用太阳能和黄浦江水源给进入室内的新风降温除湿。

此外，通过屋顶收集的雨水冲洗马桶或灌溉植物，减少了对自来水的需求；通过生物厌氧过程将生活垃圾进行降解处理，变成沼气，从而产生电能和热能；屋顶种植绿色植物，夏可遮阳，冬可保暖。

B

香港

建造业议会“零碳天地”

香港首座零碳建筑———“零碳天地”2012年9月正式对公众开放。

这片耗资2.4亿港元打造的城市绿洲，包括一栋集绿色科技于一身的两层高建筑，以及环绕其四周的全港首座原生林景区，通过绿色设计和清洁能源技术，不仅成功消灭建筑自身的碳足迹，还有多余电力回馈城市电网。

因地制宜，减少能源依赖

据香港建造业议会“零碳天地”总监李贵义博士介绍，“零碳天地”采用被动式建筑设计———因地制宜，最大限度使用自然资源，力求从源头降低建筑对能源的依赖。

例如，建筑的屋顶北高南低，水平仰角21度，让屋顶的太阳能板接受最多光照，同时增加室内采光。

屋檐向低处延伸，形成深邃的遮阳，阻挡阳光直射，减少空调能耗。

建筑墙面也都采用大块的低辐射玻璃窗来获得自然光，不仅透光性能良好，还能有效减少热传递，比香港有关条例允许的最大总热值低80%。

整座建筑大致坐北朝南，迎风而立，利用从海面吹来的自然风为室内通风。

设在室内地板上的送风口，也是整栋建筑的呼吸器官。

送风口与室外的捕风口相连。

自然风从捕风口进入，经过地底后，再进入室内时已经比原来的温度降低5摄氏度。

主动系统监管，提高能源效益

“零碳天地”强调顺应自然的建筑设计，而在被动建筑设计无法满足日常需求的时候，就需要主动技术干预辅助、调节室内环境。

“零碳天地”拥有一套智能建筑管理设备。

这个“管家”依靠分布在主建筑内外的2800个探测器，掌握室内外的温度、湿度、光照及二氧化碳情况。

当室内温度超过28摄氏度，智能管理系统就会命令地板上的送风口输出冷气。

据介绍，将送风口安装在地板上，冷气可以直接吹向参观者，而不用将整个空间吹冷，因此制冷温度不用像一般冷气的12至14摄氏度那么低，只需达到16至18摄氏度就能达到同样的效果。

转废为用，可持续建设回馈城市

节能增效的设计和技术确实让建筑绿色不少，但要达到真正的零碳，还需要更进一步。

为了彻底消灭碳足迹，“零碳天地”用太阳能、生物柴油自行发电。

位于主建筑地下一层的生物柴油发电装置，是“零碳天地”的心脏，心脏里的血液全部是提炼自食用废油的百分百生物柴油。

生物柴油通过特制设备发电，发电的余热被用来制冷，制冷后的余热再用来除湿，形成发电、制冷、制热的三联供。

从而充分利用能源，能源利用率达70%，而传统的发电厂发电只有约40%的能源利用率。

生物柴油燃烧后产生的二氧化碳比传统燃料少很多。

此外，生物柴油源自植物，植物在生长过程中吸收二氧化碳。

“零碳天地”每年使用6万升生物柴油，每年发电不仅足以负担整座建筑每年能耗131兆瓦小时，还有多余。

C

天津

生态城公屋展示中心

承担中新天津生态城的公屋展示、办公及档案存储功能的生态城公屋展示中心2012年11月投入使用。

该中心采用了13项节能环保技术，成为天津首座零碳建筑，不仅填补了我国北方寒冷地区零碳建筑的空白，而且再创绿色生态建筑标杆。

暖和不干燥灯光全自动

作为入住首批公屋展示中心办公的员工之一，在生态城公务署工作的肖春峰，深切感受到了这座建筑的与众不同。

据肖春峰介绍，一般写字楼冬天都是暖风供暖，吹出来的热风非常干燥，因此不少人的办公桌上都有一个小加湿器。

而生态城公屋展示中心，除了采用低温热水供暖的地板采暖外，其窗户的设计也很有讲究。

据悉，公屋展示中心的窗户用的是低辐射玻璃，上面还加了一层膜，在保证透光性的同时，可以更好地隔热。

此外，窗户在安装时有一定角度的倾斜，窗台也是双层的，使得阳光能够直接照射在窗台上，窗台的光面材质折射阳光却不反热，最大限度控制了室内温度的散失。

另一个让肖春峰感到神奇的地方是，屋里找不到灯的开关。

原来，公屋展示中心采用的是智能照明系统，可以通过室内光亮度调节灯具亮度，办公室内是否开灯完全由自然光亮度和系统已设定的室内亮度决定。

在照明系统中，公屋展示中心采用了大量导光筒的设计，屋顶上一个个圆形的“大灯”，没有电源，而是通过折射、反射阳光，将室外光线引入室内，不仅节能，而且比电灯更自然、更柔和。

13项节能措施真正零能耗

据了解，生态城公屋展示中心在建设过程中采用了13项节能措施，包括屋顶光伏电板、土壤热源泵、外维护结构、太阳能保温隔热、自然通风、高空间地板送风、热回收、冷热辐射式新风、雨水收集利用、屋顶绿化等，可以真正实现零能耗目标。

整个公屋展示中心的外形呈菱形，总建筑面积3467平方米，建筑主体高度15米，地上两层，地下一层。

与中国传统建筑“坐北朝南”的理念不同，公屋展示中心选择了南偏东15度的方向。

“角度的选择根据是天津本地日照时间和强度，更加充分地考虑了光伏板吸收太阳光照的时间问题。

”据公屋署署长胡宇丹介绍，公屋展示中心的太阳能光伏板面积达2600平方米，每年可发电24万千瓦时，而公屋展示中心一年的用电量只有21万千瓦时左右。

D

北京

“零碳”住宅

“综合利用太阳能光伏组件阵列，市电和备用沼气发电、垃圾发电的侧并网混合供电系统。

电量可满足一般家庭生活所需的照明、做饭、取暖等，生活垃圾也能直接用来生产沼气。

一个普通的三口之家依照这种模式过日子，一年可节省水电、采暖费用近一万元”。

周奇迪说起“自家”的住宅流露出几分自豪。

这处以太阳能、生物能、地表能为能源的“零能耗零排放自循环”住宅是董事长周奇迪的“心血”，也是北京奇迪惠民科技投资有限公司开发设计的新型节能建筑，于2012年3月24日通过了由发改委、住建部、中国可再生能源学会等单位专家组成的专家组评审验收。

能源哪里来

周奇迪告诉记者，这样一套住宅占地大约90平方米，屋顶上安装的4.6kW光伏组件在光照充足的情况下，每天约产生14千瓦时的电能。

仔细观察可以发现“零能耗零排放自循环”住宅处处都是“机关”。

首先，自循环生态住宅弧面瓦、墙体、弧面采光墙等部分由多种形式的太阳能电池组件组成。

“太阳能电源供应系统满足生态住宅建筑每天电能需求70%，不足部分通过沼气发电或垃圾发电补充，在连续阴天时，也可以通过沼气发电、垃圾发电或电网供电予以补充。

”周奇迪说。

走进住宅，可以看到厨房和室外分别装有粉碎装置。

助理总裁陈杭介绍说：

“自循环生态住宅的新型沼气技术已相当成熟。

除了能看见的，还有看不见的，沼气发酵系统就埋在住宅外的地下。

”在这套系统下，整个住宅区域所产生的生物质垃圾，包括厨房内的菜叶、饭菜渣、贝壳、瓜皮果壳等，以及从建筑周围修剪下来的花草植被等生物有机质废弃物，经过粉碎装置处理后，带入管道加入到生物质能沼气发生系统中，生产沼气用以厨房燃气，以通过发电系统发电，补充住宅对电力的需求。

空调、暖气是耗能较多的一块。

而在这个自循环生态住宅内，利用地源热泵空调就可以免费实现房间的冬暖夏凉。

工程师马强解释说，地源热泵空调系统是把热交换器埋于地下，通过水在由高强度塑料管组成的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行冷热交换的目的。

夏季通过热泵将房间内的热量转移到地下，对房间进行降温，同时储存能量。

冬季通过热泵将土壤中的热量转移到房间，对房间供暖，同时储存冷量，以备夏用。

整个过程只消耗少量电能。

除了上面提到的太阳能、沼气、地源热泵空调等节能环保技术，这处住宅还使用现代施工工艺，提高施工效率和材料的复用程度，减少废弃物和垃圾。

“建造过程低耗能、全环保，建造劳动强度减小80%，建造时间缩短65%以上，建筑垃圾排放量减少88%以上，建筑材料可回收利用率在89%以上。

”

能源节约两笔账

这样一座全部电力供应均来自太阳能、沼气能和生物质能三大绿色能源的住宅，能够节约多少能源？

周奇迪以一个普通三口之家，居住100平方米的房屋为例，算了一笔小账：

在目前家用水6元一吨、家用电0.48元一度的情况下，居住普通房屋，每月用电500度，一年电费是2880元，每月用水10吨，一年水费720元，每月燃气20立方，一年燃气费309元，一年制冷、取暖费用6000元，合计9909元；居住“零能耗零排放自循环”住宅，每年用电自给自足，燃气可以由沼气自给自足，制冷取暖可以是太阳能加地表能。

只有水这一项，需要支出。

每月用水3吨，一年水费216元。

这样算下来，生态节能房屋一年的支出比普通住宅节省9693元。

周奇迪还从国家的角度，算了一笔大账：

按照200住户2万平方米的生态集成住宅社区来算，实施太阳能、地表能和生物质能循环利用后，能源100%自给自足。

相当于每年节省煤炭1188吨，减排3196吨二氧化碳，减排二氧化硫10098公斤，减排氮氧化物8791公斤。

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名词解释

啥叫

“零碳”建筑？

所谓“零碳”建筑，是指建筑在不消耗煤炭、石油、电力等能源的情况下，全年的能耗全部由场地产生的可再生能源提供。

其主要特点是除了强调建筑围护结构被动式节能设计外，将建筑能源需求转向太阳能、风能、浅层地热能、生物质能等可再生能源，为人类、建筑与环境和谐共生寻找到最佳解决方案。