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“零能耗”建筑节能的终极梦想
2013-11-7 10:25:59 阅读1595次

    用太阳能发电、用太阳能采暖、用太阳能取水,这样的生活在过去不敢想象,而如今却已成为现实。今年8月,在山西大同举行的“2013中国国际太阳能十项全能竞赛”现场,山东建筑大学团队建造的“工业魔方”以826.517分的总成绩获得了太阳能热水供应和太阳能能量平衡两个单项大奖。这个面积仅63平方米的木制小屋,以太阳能为唯一能源,满足了用水、供电、采暖等诸多生活需求,实现了建筑节能的终极梦想。

    太阳能是唯一能源

    作为零能耗太阳能实验性住宅建筑,“工业魔方”给记者最深的印象便是,以太阳能为唯一能源,即可满足用水、供电等诸多居住生活需求。

    作为太阳能十项全能竞赛的参赛作品,“工业魔方”实现了建筑零能耗的终极梦想,它以高效利用太阳能、构建能量平衡系统为设计理念,采用轻钢为主体结构,木材进行饰面装修,利用矩形布局使建筑最大可能地受益于阳光,最大限度地贴近自然。

    从外形上看,“工业魔方”与普通房屋没有太大的区别,但实际上却运用了许多高科技技术。项目总工程师丁玎告诉记者,“工业魔方”最大的特点是主体结构采用FrameCAD支承体系,房屋的主体部分是预先在工厂加工完成后再运往比赛现场进行简单拼接安装,不仅加快了建筑建造速度,更减少了施工过程对环境的污染。

    走进“工业魔方”,记者看到,63平方米的室内空间被划分为设备间、厨房、浴室和起居室4个部分。丁玎告诉记者,为了充分利用空间,房内的家具均是多功能、可变的,沙发打开就是床,柜子可以变为吧台,兼顾了白天的办公和夜间的休息需要。除此之外,房顶上安装的43块太阳能光伏板,具有追踪太阳光的功能,可以根据太阳的位置自动调节角度。“晴天时,一天可发电60千瓦时,足够一般家庭生活、娱乐使用。”

    在此基础上,房间内的灯光也采用了统一的控制面板,可以根据会客、看电影等不同的需求调节灯光,也可以通过手机APP程序控制。室内的窗帘也都具有风雨感应和光感应功能,下雨、太阳落山时自动落下。

    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。

    “零能耗”不再是梦想

    8月11日,在经历了10天的激烈角逐后,“2013中国国际太阳能十项全能竞赛”在山西大同落下帷幕。山东建筑大学代表队的作品“工业魔方”以总成绩826.517分,位列总榜单第14名,并且获得了太阳能热水供应和太阳能能量平衡两个单项大奖。

    在近40所世界各地名校参与的国际性比赛中,山东建筑大学是唯一一支地方院校代表队。面对强手如林的阵容,他们没有一丝怯意,在现场搭建起来的“工业魔方”水准和质量丝毫不输给其他名校。在整个比赛过程中,“工业魔方”不仅实现了电视、冰箱、烹调灶具、洗碗机、洗衣机和计算机等日常家用电器全部由太阳能设备供给运行,还接受了来自建筑设计、工程技术、宣传展示、市场推广以及太阳能应用等行业的专家评判。

    未来的住宅中“零能耗”不再是梦想。根据比赛要求,参与太阳能十项全能竞赛的作品均是以普通住宅节能示范的标准进行设计的,建成后并非只是一个摆设,而是可推广、具有实际使用价值的建筑。对“工业魔方”而言,其市场定位为偏远地区的工作生活空间,或旅游景点的休闲度假租住型酒店。虽然高科技产品的造价较高,但由于建筑完全零能耗,其使用费用也会降低,具有经济可行性。此外,该建筑高度开放的预制体系,使其能够在基本结构和外围护体系基础上,根据顾客的需求定制不同的建筑外墙饰面板、遮阳板、室内设施、家具和内装饰,从而满足不同目标人群的个性化需求。“模块化的设计使项目建造周期能控制在两周以内,施工精度达到毫米级,比传统的建筑施工精度(厘米级)提高了一个数量级,这是未来住宅产业化的趋势。”团队技术总负责人、山东建筑大学建筑城规学院教授薛一冰在接受记者采访时表示,“工业魔方”集中体现了太阳能住宅建筑未来发展所面对的社会、经济、环境方面的挑战,提出了创造性的应对方案,不但在建筑界和太阳能技术领域,而且在提高公共意识、促进太阳能技术市场化,以及推广太阳能住宅成果方面起到积极的推动作用。

   之所以能参与这次国际性的比赛,薛一冰认为,这与山东建筑大学多年来在太阳能建筑应用方面的科研与实践底蕴深厚密不可分。据介绍,早在上世纪80年代,该校就设计并建造了山东省第一座太阳能小学,随后开展了太阳能与节能建筑的全面研究,2003年又建成了国内首座太阳能生态学生公寓,并承担了多项科研课题,在太阳能建筑、节能建筑和绿色建筑的研究方面积累了丰富的经验和成果。

    那些“自给自足”的健康建筑

    自2010年上海世博会建起中国第一座零碳建筑以来,零碳建筑在国内崭露头角,香港“零碳天地”、中新天津生态城公屋展示中心等相继建成开放,甚至北京也有了零碳住宅。这些“自给自足”健康建筑的亮相,带给我们的不仅仅是想象,更是实实在在的惊叹和期待。

    上海世博园零碳馆

    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)。

    据了解,零碳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。除此之外,该馆还多元化利用太阳能,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。

    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。

    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。

    来源:济南日报