浅析零碳绿色住宅

■ 袁富贵 Yuan Fugui

1 零碳住宅概念

在社会高度发展的今天，建筑领域产生的二氧化碳占全球二氧化碳总排放量的55%，建筑传统的二氧化碳排放主要源自于建筑设备对电力和燃气等化石能源的消耗。为了减少建筑对全球变暖和气候变化带来的消极影响， 一方面需通过各种节能设置减少对能耗的需求，另一方面需通过可再生能源满足余下能源需求以实现建筑的零二氧化碳排放（图1）。

“零碳住宅”并不是指没有二氧化碳排放的住宅，而是碳源（生产、生活中所产生的二氧化碳）减去碳汇（林地、湿地所吸收的二氧化碳）等于零，是一种全新的生产与生活方式。利用传统的太阳能、风能、地热能实现能源自给自足；用餐后留下的剩饭剩菜，将被降解为生物质能，用于发电。

2 零碳住宅发展面临窘境

尽管生态技术的发展可以用日新月异来形容，但与办公建筑、商业建筑相比，生态住宅的发展仍显得十分缓慢。即使是在当今西方发达国家，最抢眼的生态建筑无一例外的都是高投资的大型项目，其中比较有代表性的如德国柏林的新议会大厦、法兰克福商业银行、汉诺威世博会26号馆、塞维利亚世博会英国馆等。至于说私人住宅(独立式)则大多因为规模小而显得不那么起眼，而说到社会性的大规模中低造价住宅，很少有人问津。零碳住宅所触及的不仅是建筑本身，还有一系列其他社会问题。理想中的生态住宅模式与现实社会还存在较大差距，一系列政策、法规和技术措施还有待完善。

3 零碳住宅设计案例

伦敦零碳馆是中国第一栋建成的零二氧化碳公共建筑，由两栋零碳排放的建筑前后相接而成，座落在上海世博会城市最佳实践区上海案例的北侧（图2）。伦敦零碳馆从多角度多层面向世博访客展示中国和世界建筑节能减排的最新成果。该项目原型取自于世界上第一栋零二氧化碳的社区贝丁顿零碳社区。

4 零碳住宅设计（图3）

4.1 风动储能保温除湿双向通风帽

储能保温除湿双向通风帽简称风帽（图4），分为自然通风和机械通风。自然通风是通过外界的自主风力寻向装置确定建筑周边风力的主要方向，并且将室外风动力转化为室内建筑通风的动力，从而免去了传统空调通风系统的能耗；机械通风在外界风力不足时启动，通过来自光电板收集的能量进行通风（图5）。这种通风方式使得能耗降低为常规系统的1/5，大大减低了通风的成本。与此同时，灵活转动的风帽利用风能驱动了室内的通风和热回收。由风帽和吸收式制冷系统相结合的体系同时提供循环风的解决方案，提高住户的热舒适度。其风帽特点：零能耗，利用风压温压作驱动，无需电源驱动；零污染，均为物理过程，没有任何化学污染；既自动输入新风，又同时自动排出二氧化碳；保持室内恒温状态，感觉舒适自然；保持室内正常湿度，领略凉爽通畅。

4.2 溶液除湿系统

结合当地的实际情况和气候条件，在风帽下部配套溶液除湿、加湿体系，让整体的风帽效果达到最佳，并作出结合当地季节变化而特有的模式切换， 配合风动储能保温除湿双向通风帽，从而使得系统更全面地凸显环保性和节能性，同时也使得室内的温湿度达到更适宜的标准。

4.3 太阳能热水系统

整套系统设备的性能、太阳能系统的热效率和安全节能、环保与供水可靠性均有较高的要求。对太阳能热水系统的总体性能进行个性化定制，做到节能效果和环保效果最优化。为了使工程真正体现环保和有效节约资源及经济实用、安全可靠的目标，根据国家太阳能热水系统工程设计的有关标准，结合太阳能热水工程丰富的设计、施工安装经验，给出零碳住宅项目特定的方案说明,并在环保、节能方面做到最大限度的优化。

4.4 太阳能光伏系统

根据用电需要，对太阳能光伏系统的总体性能进行个性化定制，做到节能效果和环保效果最优化。传统的燃料能源正在一天天减少，与此同时全球还有约20亿人得不到正常的能源供应（图6）。

这个时候，人们把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。其中太阳能以其独有的优势成为人们关注的焦点。丰富的太阳辐射能，是取之不尽用之不竭、无污染、廉价的能源。太阳能每秒钟到达地球的能量高达11.2×1016kW·h，如果把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率为5%，那么每年发电量可达5.6×1012kW·h，相当于目前全世界能耗的40倍。人们现在研究出的发电系统有太阳能光伏系统（图7）。4.5地热能利用系统

地热能作为大地中“取之不尽、用之不竭”的可再生能源，是一种很有发展潜力的能源形式。采用这个系统，夏季运行时利用特朗伯墙的诱导动力来使室外新鲜空气通过屋顶进入室内，并采用屋顶蒸发式冷却系统来预冷空气，用地源热泵制取的冷水来作为顶板埋管的冷源，以达到辐射制冷的目的；冬季则采用特朗伯墙加热空气与地源热泵低温地板辐射采暖相结合的运行方式（图8）。

4.6 雨水收集系统

雨水收集系统，完整地说应该叫做“雨水收集与利用系统”，是指收集、利用建筑物屋顶及道路、广场等硬化地表汇集的降雨径流，经收集——输水——净水——储存等渠道积蓄、利用雨水，为绿化、景观水体、洗涤及地下水源提供雨水补给，以达到综合利用雨水资源和节约用水的目的。具有减缓城区雨水洪涝和地下水位下降、控制雨水径流污染、改善城市生态环境等广泛的意义（图9）。

同时，零碳住宅采用整体外保温的策略。墙壁是用导热材料建造的，可减少室外热渗透，吸收室内多余热量，稳定室内气温波动。通过零碳住宅的这些设计，能够为住户提供既环保又舒适的未来生活体验（图10）。

5 结语

21世纪，全世界的建筑节能事业肩负着重大的历史使命，必须全面推进建筑节能。为此，要做好各类气候区、各个国家、各种建筑的节能工作，要全方位、多学科地，综合而又交叉地研究和解决一系列经济、技术与社会问题，在进一步提高生活舒适性、增进健康的基础上，在建筑中尽力节约能源和自然资源，大幅度地降低污染，减少温室气体的排放，减轻环境负荷，并正在从多方面作出世界性的努力。建筑节能将是大势所趋，人心所向，既是国家民族利益的需要，又是亿万群众自己的切身事业，它必将克服目前存在的各种困难，在新世纪得到跨越式的发展（图11）。