文│ 广东白云学院 袁富贵 郭保生
零碳绿色住宅设计初探
文│ 广东白云学院 袁富贵 郭保生
所谓零碳绿色建筑的“零碳绿色”并不是指一般意义的立体绿化、屋顶花园等,而是代表一种概念或象征,指不破坏环境,能充分利用自然资源,并且在不损坏基础生态平衡的前提下建造的一种建筑。
零碳住宅 绿色建筑 建筑节能
在社会高度发展的今天,建筑领域产生的二氧化碳占全球总排放量的55%,这些排量主要源自于建筑设备对电力和燃气等化石能源的消耗。为减少对全球变暖和气候变化带来的消极影响,建筑物一方面需要通过各种节能设置减少对能耗的需求,另一方面需要通过可再生能源满足余下的能源需求,以实现建筑物零二氧化碳排放的愿景。
“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)要等于零,它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。
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,生态住宅的发展显得十分缓慢。即使是在当今发达国家,生态建筑无一例外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、塞维利亚的世博会英国馆等。至于民用住宅(独立式)大多因为规模小很少有人问津。零碳住宅所触及的不仅是建筑本身,还包括其他一系列的社会问题。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。
伦敦零碳馆是中国第一栋已建成的零二氧化碳公共建筑。它从多角度、多层面向世博访客展示出了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社区——贝丁顿零碳社区。零碳馆由两栋零碳排放的建筑前后相接而成。
储能保温除湿双向通风帽分为自然通风和机械通风。自然通风是通过外界的风力寻向装置确定建筑周边的主要风力方向,并将室外风动力转化为室内建筑通风的动力,从而免去传统空调通风系统的能耗;机械通风会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,如图1所示。这种通风方式使得能耗降低为常规系统的1/5,大大减少了应用在通风上的成本。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。采用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,提高了住户的舒适度。风帽特点包括: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;自动输入新风,自动排出二氧化碳,保持室内恒温状态及正常湿度。
结合当地实际情况和气候条件,在风帽下部配上溶液除湿、加湿体系,让整体的风帽达到最佳效果,并结合当地季节变化作出特有的模式切换功能,配合风动储能保温、除湿双向通风帽,从而使系统更全面的凸显出环保性和节能性,同时也使室内的温/湿度达到更适宜生活的标准。
整套系统对设备的性能、太阳能系统的热效率和安全节能及环保与供水的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出环保和有效地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,经过认真研究、分析、比较和反复论证,给出让消费群体满意的零碳住宅项目的特定方案说明,并在环保、节能方面做到最大限度的优化。
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。
人们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的。
地热能是一种很有发展潜力的能源形式。采用地热能系统,夏季运行时利用特朗伯墙的诱导动力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辐射地板采暖相结合的运行方式,如图2所示。
雨水收集系统是指收集、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,利用雨水为绿化、景观水体、洗涤及地下水源提供补给,以达到综合利用雨水资源和节约用水的目的。并且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。雨水收集系统如图3所示。
同时,零碳住宅采用整体外保温的策略。墙壁使用导热材料制成,减少室外热渗透,吸收室内多余热量,稳定室内气温波动。通过零碳住宅设计,为住户提供既环保又舒适的未来生活体验。零碳住宅设计如图4所示。
21世纪,全世界的建筑节能事业都肩负着重大的历史使命,必须全面推进建筑节能建设及发展。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并增进健康的基础上,节约生态能源、自然资源,大幅度降低污染,减少温室气体的排放,减轻环境负荷。绿色建筑必将克服目前存在的各种困难,在新世纪取得跨越式的发展。
1 王革华.能源与可持续发展[M].北京:化学工业出版社,2005
2 清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2007[M].北京:中国建筑工业出版社,2007
3 龙惟定.建筑节能技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2012
4 Ivar S·Ertesvag·Energ exergy and extended-exergy analysis of the Norwegian society 2000[J]. Energy,2005