[分享]环保建筑 | 细点全球六大零碳建筑

发表于2020-11-20     13人浏览     0人跟帖     总热度:107  

                                                                                                                         注:转自绿建斯维尔

零碳建筑是在不消耗煤炭、石油、电力等能源的情况下,全年能耗由场地产生的可再生能源提供的节能建筑。零碳建筑的节能效果显著,而且是节能理念的最佳体现。今天,小工就来为大家介绍六大零碳节能环保的建筑设计。


美国加州零碳建筑——阴阳住宅
环保建筑 | 细点全球六大零碳建筑_1
这是由Brooks+Scarpa Architects建筑事务所设计的阴阳住宅,它是一个位于美国加州社区的零碳建筑,设计的目的是为一个大家庭创造居住空间。住宅围绕一系列的院落和室外的空间展开,从而形成室内与室外空间的相互交流。
朝着街道一侧的空间很是坚固,但是在钢铁入口后面则是室内室外的过渡空间,即院落空间。这种坚固的感觉还被一个钢铁线条柔化,这个线条此起彼伏,拉近了建筑与室外的互动。


天津零碳建筑——中新天津生态城公屋展示中心
环保建筑 | 细点全球六大零碳建筑_2
中新天津生态城公屋展示中心集众多先进环保技术于一身,如屋顶太阳能光伏板提供足够使用的电能、基于烟囱效应的通风系统实现室内外空气循环、利用导光筒折射和反射太阳光为室内照明、地源热泵为建筑内供热制冷等等。整栋建筑的面积为3467平方米,通过应用先进建筑技术、多种可再生能源实现零碳排放,成为天津首座零碳建筑。
菱形建筑结构充分吸收太阳光
整个公屋展示中心是个超大菱形结构的二层建筑,不是传统的坐北朝南,而是南偏东15°的方向。“角度的选择根据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。”公屋署署长胡宇丹介绍。原来,公屋展示中心的屋顶大面积铺设了太阳能光伏板,即便是建筑正中向前突出的外檐建筑都成为光伏板的“基座”。
据了解,整栋建筑太阳能光伏板面积达2600平方米,每年可发电240000kWh,而公屋展示中心一年用电量约210000kWh。一天里太阳光照强度不同,为此地下还有大量电池,光伏板产生的电能有余量时储备电能,电能不足时发电。
地热能与通风保证体感舒适
公屋展示中心的中央大厅直通建筑顶板,在高出两侧二层建筑的立面上不是钢筋、混凝土墙面,而是玻璃窗。“这个是高侧窗,一方面保证大厅的自然采光,另一方面也是建筑通风系统的一部分。”胡宇丹介绍。在公屋展示中心内,有一套基于烟囱效应的通风系统。通过地下管网,展示中心与室外的一个采风井连通。新鲜空气由室外采风井、管网进入展示中心内,然后再通过侧高窗、办公室的室内窗户,实现建筑内空气流动。在室外温度适宜的情况下可以减少空调开启,节约电能。
窗户本身是Low-E(低辐射)玻璃,在玻璃的基础上又增加一层膜,保证透光性的同时,可更好地隔热。倾斜的设计使得太阳光直接照射在窗台上,而上面一层的窗台采用光面材质,将太阳光折射,但是仅反光却不反热,最大限度控制室内温度散失。这样,夏天开空调时,不吸入更多的热量,冬季供暖时,不散发热量,从而节约能源消耗。
进入冬季,为保证室内温度需要大量能源消耗,但在公屋展示中心内,设计了地源热泵采暖与制冷系统,利用地热能为建筑供暖。同时,在公屋样板间展厅内,还设计加入了毛细管网采暖,在屋顶装入超薄、荷载小的毛细管网,有效提高热传递,同时减少空间改造对建筑的影响。
灯具亮度靠室内光亮度自动调节
展示中心内设计的是智能照明系统,整个系统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室内亮度决定。此外,照明系统中的导光筒直接利用了自然光。屋顶散发强光的大灯不是由电发光,而是折射、反射太阳光形成。这样,即便在空间大、采光较差的大厅,也可以保证光亮度。
最终,还有一套控制系统对整栋建筑进行集中管理。这套系统对建筑内部所有设备能耗进行集中监控与管理,从而进一步降低能耗、节约资源。


英国零碳建筑——贝丁顿“零碳社区”
环保建筑 | 细点全球六大零碳建筑_3
在英国伦敦南郊的贝丁顿小镇,有一个外观独特的社区格外引人注目,这里的建筑物上竖立着一排排五颜六色的烟囱状装置,屋顶南侧铺设了大片太阳能光伏板,北侧则种植着各色植物。
这个社区全称为“贝丁顿零化石能源发展”社区,由世界著名低碳建筑设计师Bill Dunster设计,2002年完工并吸引了约百户居民入住,是英国最大的低碳可持续发展社区,如今已成为世界低碳建筑领域的标杆式先驱。“零碳社区”并不是完全没有碳排放,而是通过利用太阳能、节能建筑等手段来实现不使用煤和石油等传统化石能源。
社区所使用的能源主要来自两个方面:一是在建筑的楼顶和南面大面积安装的太阳能光伏板,二是社区里建有一个利用废木头等物质发电并提供热水的小型热电厂。Dunster介绍说,社区楼顶五颜六色的烟囱状装置称作“风帽”。它是一种自然通风装置,具有特殊的开口设计,能随风旋转,从而将室外的新鲜空气通过管道引入室内。通常室内温度较高,为了减少换气过程中的热量流失,设计者对进气和出气管道做了特殊处理,使室外冷空气进入和室内热空气排出时在管道中发生热交换,从而节省保暖所需的能源。
社区内的小型热电厂使用的燃料是废旧木头等物质,不会造成额外的环境负担。它在发电过程中散发出的热能也被用来制造热水,热水通过管道送入社区内的每家每户。每户家中都装有一个1m左右高的热水筒,除了因生活需要取用热水外,热水筒还可以在室温较低时自动释放热量,辅助取暖。采取这些措施后,只要没有特殊需求,居民家中就不必再安装暖气,整个社区也没有安装中央供暖系统,这就减少了一大块能源消耗。


香港零碳建筑——零碳天地
环保建筑 | 细点全球六大零碳建筑_4
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
香港建造业议会“零碳天地”总监李贵义博士道出一个秘诀,就是被动式建筑设计——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°,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,形成深邃的遮阳棚,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℃。
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℃,智能管理系统就会命令地板上的送风口输出冷气。李贵义介绍,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16~18℃就能达到同样的效果。
转废为用,可持续建设回馈城市
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,容纳的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。


台湾零碳建筑——綠色魔法学校
环保建筑 | 细点全球六大零碳建筑_5
2011年1月12日,正式落成于成功大学力行校区的绿色魔法学校,总楼地板面积4800平方米,是由成功大学林宪德教授领军打造的一栋充满梦幻的美丽绿色建筑。根据成大建筑研究所的精密解析,预估该栋建筑年用电强度EUI为43kWh/(m2.yr),节能达65%(与相同规模办公建筑用电强度125kWh/(m2.yr)相比),为世界第一节能的超级绿色建筑。
绿色魔法学校采用了13种绿建筑设计手法,包括5种建筑本体与自然通风的软性节能手法、2种设备减量的方法,5种设备节能技术以及再生能源技术。其中最精彩的是采用自然浮力通风的技术,让一座300人国际会议厅在冬季四个月可以不开空调,达到空调节能28%;采用空调与吊扇并用设计,让办公区空调节能76%;采用陶瓷复金属灯二次反射照明设计,让国际会议厅达到节能四成的水准。
为了揭示碳足迹,研究团队计算绿色魔法学校的二氧化碳排放量,发现它比一般办公建筑物减少51.7%的碳排放。它每年的总用电量为113200kWh,相当于每年排放71.3t二氧化碳。成功大学为了进一步把它打造成零碳,特别拨出校区内47000平方米的绿地以创造一大片亚热带雨林,藉此可以吸附所有71.3t的二氧化碳排放量,使绿色魔法学校成为名符其实的零碳绿建筑。这不但是台湾第一座,也是世界第一座以造林的“碳中和措施”达成零碳建筑的先例。


新加坡零碳建筑——新加坡建设局办公大楼
环保建筑 | 细点全球六大零碳建筑_6
新加坡建设局办公大楼是新加坡首座零碳建筑,并且是由一栋老房子改造的,目前这座外表崭新的建筑已成为新加坡样板建筑,集成了采光、通风、清洁可再生能源、绿植等多项绿色设计与技术。
为了有效遮挡阳光和利用太阳光,这座零碳大楼外墙按照适当的光照角度设置了遮阳板和导光板,阻止强烈的阳光透过玻璃直接射入室内,起到降温作用的同时,还可以将自然光线更深地反射到办公室,增加办公室的亮度,从而减少电源的使用。
大楼拥有几个天井,通过导光管将太阳光从各管口折射出来,而且这个自然采光灯的亮度是可以人工调节的。与电灯不同,自然采光灯的光线柔和。尽管缺少一般办公室灯火通明的感觉,但坐在桌子前,光线却很好,完全不影响工作。
另外,整栋大楼已实现电能的自收自支。楼顶的太阳能板将太阳能转化为电能,在发电高峰时还可将电能输送到公共电网,在用电高峰时,大楼可从公共电网购电。从全年情况看,发电量略有结余。
零碳建筑主要的特点除了加强建筑围护结构的被动式节能设计外,还能将建筑能源的需求转向太阳能、风能、浅层地热能、生物质能等可再生能源,为人类、建筑与环境的和谐共生找到最佳的解决方案。

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