近零能耗建築的奧秘:年產能萬度,制冷供熱自給自足

掃碼閱讀手機版

來源: 天津日報 作者:姜凝 編輯:李松達 2021-11-27 12:15:45

內容提要:沒安空調和采暖,卻冬暖夏涼;北方氣溫跌至冰點的季節,坐落在京郊的房子一晚僅從20℃流失了2℃;減少能耗的同時,屋頂的瓦片還能發電……

這幢建築面積402平方米的房屋每年只用1000度電。圖為“零捨”客廳。

彩色薄膜光伏覆蓋的被動式太陽房。

中心水院在美觀的同時還能收集雨水。

可以看到光伏瓦的屋頂平臺。

裝配式木屋“零捨”的入口。

天津北方網訊:沒安空調和采暖,卻冬暖夏涼;北方氣溫跌至冰點的季節,坐落在京郊的房子一晚僅從20℃流失了2℃;減少能耗的同時,屋頂的瓦片還能發電……這就是在國家標准《近零能耗建築技術標准》(GB/T51350-2019)正式實施後國內第一座建成並獲得“近零能耗”評價標識的民宅──“零捨”。一問世就引發關注和熱評的“零捨”,為何如此“神奇”?這種節能環保建築,會成為未來趨勢嗎?帶著這些問題,記者近日對“零捨”主人──天津大學建築學院教授、天友建築設計股份有限公司首席建築師任軍進行了采訪。

近零能耗建築的奧秘

外立面保溫層:達25厘米,這就像給房子穿了一層厚“棉襖”,“零捨”的房頂、地面也都覆蓋了至少半米厚的保溫層。

被動門窗:一種氣密性非常好的門窗,是三層雙中空玻璃,內充惰性氣體,表面鍍LOW-E低輻射膜,可吸收更多熱量和光線,隔熱防寒作用比普通玻璃提昇了不少。

新風能源一體機:利用高效能的新風系統調節溫度、更換空氣、調整濕度。因為保溫到位,只要傳統房子1/4的電量,就能實現冬暖夏涼。而且,這1/4的電量,也幾乎是靠自給自足的。

彩色屋頂:屋頂由14塊彩色的蓋板組成,這些蓋板是依北方日照時長、角度精細測算安裝的光伏發電薄膜,不僅具有很好的透光性,還能發電。

瓦片:黝黑的瓦片也是一種太陽能發電瓦,建築外牆上也安裝了柔性光伏發電材料,靠著這些光伏發電,形成了一套獨特的電力運行系統,每年總共可產能10000度。

年產能萬度

制冷供熱自給自足

“一說起綠色低碳的生活方式,我們可能馬上就想到大熱天用空調制冷時要把溫度調高一些、冬天暖氣也不要調得太熱,似乎想減少能耗,房子就沒法住得很舒服。但在‘零捨’,這些顧慮不存在,環保低碳與冬暖夏涼可以兼得。”任軍告訴記者,近零能耗建築有一套技術體系,是其房屋冬夏恆溫的奧秘。

首先是高性能的建築圍護結構。“現在咱們普通住宅樓保溫層大約在10厘米,而近零能耗建築的外立面保溫層達25厘米,這就像給房子穿了一層厚‘棉襖’,而且不僅牆壁,‘零捨’的房頂、地面也都覆蓋了至少30厘米厚的保溫層。”任軍介紹說,此外,“零捨”采用了大量“被動門窗”,即“被動”等待大自然給予能源之意。這是一種氣密性非常好的門窗,是三層雙中空玻璃,內充惰性氣體,玻璃表面鍍LOW-E低輻射膜,可吸收更多熱量和光線,隔熱防寒作用比普通玻璃提昇了不少;窗框是鋁包塑的,其核心的是塑鋼,隔熱性能較好;外圍護還采用了透汽膜、隔氣膜,保證建築的氣密性,最大限度減少房屋室內外氣體的交換速度,這是在冬季防止室內熱量喪失、在夏季防止室外熱氣進入室內的重要一環。“所以室內20℃時,我只要關上門窗,哪怕室外夜晚溫度降至0℃,轉天早上看監控屏,顯示氣溫也能保持在18℃。”任軍說。

其次是大幅度提昇建築用能系統的效率。“零捨”沒安裝空調,也沒有采用市政供暖,而是安裝了一種“新風能源一體機”,利用高效能的新風系統調節溫度、更換空氣、調整濕度。因為保溫到位,只要傳統房子1/4的電量,就能實現冬暖夏涼。而且,這1/4的電量,也幾乎是靠自給自足的。

減少能耗的同時,房屋還采用各種裝備主動產能。“這就涉及利用可再生能源、太陽能等直接給建築供能,可有效減少化石能源的消耗。”任軍介紹說,“零捨”的大門和客廳門之間,有一座覆蓋著彩色屋頂的陽光房,這屋頂由14塊彩色玻璃組成,這些玻璃中間放置了依照北方日照時長、角度精准測算的光伏發電薄膜,不僅具有很好的透光性,還能發電。此外,“零捨”房頂上覆蓋的黝黑瓦片也是一種太陽能發電瓦,建築外牆上也安裝了柔性光伏發電材料,靠著這些光伏發電,形成了一套獨特的電力運行系統,每年總共可產能10000度,而屋內所有電器設備加上新風一體機,每年約耗能11000度,相當於這幢建築面積402平方米的房屋每年只用1000度電。因其近零能耗的特性,故稱“零捨”。

近零能耗建築

短短幾年發展迅猛

“事實上,從最早以被動保溫的1.0版本開始,這幢4.0版本的‘零捨’已經是我們團隊第四套改裝完成的農宅了。之前的1.0、2.0版本,已經被用作民宿了。這套房屋可以滿足辦公、互動、居住需求。”據任軍介紹,像“零捨”這樣的近零能耗建築在全國並不是個例,中新天津生態城也有被動房項目獲得國際認證,實現了建築超低能耗。近年來,近零能耗建築作為國際上快速發展的能效高且居住舒適的建築,是未來應對氣候變化、節能減排的重要途徑。我國近零能耗建築受世界范圍內建築節能技術全面邁向更高節能目標發展的影響,在政府國際合作項目和市場需求的雙重推動下,短短幾年時間內發展勢頭迅猛。

據了解,2011年,中國住建部與德國交通建設和城市發展部共同簽署了《關於建築節能與低碳生態城市建設技術合作諒解備忘錄》,開啟了我國發展近零能耗建築的歷程。

2014年,全國住房和城鄉建設工作會議提出大力推廣近零能耗建築,進一步提昇建築節能水平。《中共中央國務院關於進一步加強城市規劃建設管理工作的若乾意見》和《住房城鄉建設事業“十三五”規劃綱要》中都明確提出發展被動式房屋等綠色節能建築,在不同氣候區盡快建設一批超低能耗或近零能耗建築示范工程,發揮建築能效提昇標杆引領作用。地方省市也緊跟中央腳步,紛紛出臺了相關政策,推動近零能耗建築的全國性發展。

2019年9月,《近零能耗建築技術標准》(GB/T51350)實施,從技術指標、建築設計、施工、運行管理的全過程對近零能耗建築進行全方面的規劃。

“《近零能耗建築技術標准》出臺後,國家就開始‘近零能耗’認證。”任軍介紹說,他及其團隊自2015年就開始結合北京市科委的相關課題,在大興的鄉村進行低能耗農宅改造。“零捨”就是其中於2019年1月啟動的“綠色智慧鄉村關鍵技術與集成應用研究”項目的成果,旨在以大興區魏善莊鎮半壁店村舊村改造為試點,建立集生產、生活、生態於一體的綠色低碳新民居,探索農村可持續循環發展。2019年12月底,“零捨”建成,剛好趕上第一批認證,由此成為中國第一棟拿到“近零能耗”標識牌的民宅,“現在拿到‘近零能耗’標識牌的民宅挺多的了,僅近兩年全國就約有100多棟。”

按照《近零能耗建築技術標准》(GB/T51350),“近零能耗建築”包含“超低能耗建築”“近零能耗建築”和“零能耗建築”三個類別。其中,超低能耗建築不借助可再生能源,其建築能耗水平應較相關國家標准和行業標准降低50%以上,是近零能耗建築的初級表現形式;近零能耗建築利用可再生能源,其建築能耗水平應較相關國家標准和行業標准降低60%至75%以上,且在現行標准下,近零能耗建築需要滿足能耗及氣密性兩項約束性指標,“零捨”就屬於這一級別;零能耗建築則為全年能源消耗小於或等於建築物本體和附近的可再生能源產生能源的節能建築,是近零能耗建築的高級表現形式。

今年1月,《近零能耗建築檢測評價標准》施行,適用於超低能耗建築、近零能耗建築、零能耗建築的標識與認證,指導近零能耗建築的健康發展。

“從長遠看,隨著可再生能源利用和分布式能源應用逐步推廣,建築物本體和附近的可再生能源系統的產能與儲能系統結合,會逐步推動超低能耗建築、近零能耗建築邁向零能耗建築。”任軍表示。

進入尋常百姓家

還有多遠

雖然近零能耗建築在我國已走過十多年的發展之路,但距離真正大范圍成為普通人的居所尚有一段路要走。這其中,有哪些障礙亟待突破呢?任軍認為,由於尚屬新生事物,近零能耗建築在材料供應、設計、專業人纔等多個環節目前仍存在短板。

“近零能耗建築的‘門檻’,首先在於其精細化的設計。”任軍說,相比常規設計方法,零能耗建築屬於性能化設計,過程類似於軟件編程,會利用一些模擬能源的軟件,通過不斷進行測算、反復調整參數等來實現。

其次,作為一個集成系統工程,發展節能建築需要大幅度提昇節能產品和設備的性能,包括節能門窗、保溫材料、新風熱回收等關鍵部品和設備的發展。而國內關於近零能耗建築產業鏈的產品相對較少,這也是導致其造價較高的原因之一。“未來通過市場調節,相信會有大量產品、尤其是國產化產品出現。”任軍說,此外,近零能耗建築對施工要求的精細化程度比較高,需要進行專業化培訓,“近零能耗建築在施工工藝上與傳統建築有很大不同,目前我國近零能耗建築的施工過程依然存在缺少合格施工人員等問題,這需要一個過程。不過隨著近年來市場推動,目前國內的近零能耗建築施工已有一些專業的分包隊伍。”

“正因為近零能耗建築在設計、材料、建築工藝上和傳統技術相比要求更高,所以建築成本無疑比傳統建築要高些。”任軍表示,以“零捨”為例,其造價不低,“400平方米的農宅建造和裝修一共花了280萬元,但這包含了內外的精裝修和景觀等,而一般建造費用中是不含精裝的。”他解釋說,這一方面是因為做成了近零能耗,另一方面也是帶有示范性的實驗性質,“近零能耗建築的成本每平方米比普通住宅要多600至1000元,但隨著市場規模的不斷擴大,這個成本必然會下降。”

在任軍看來,要讓更多人主動選擇近零能耗建築,除了培育技術和市場化手段外,也需要大家來了解這方面技術,並需要相關政策的指導和支持。

據了解,我國碳排放總量中,建築的建造和運行佔到近四成,控制和降低這個領域的能耗和排放,對於實現減排目標至關重要。為此,我國要通過新建建築效能提昇、既有建築節能改造、建築大規模利用可再生能源、農村建築零能耗等不同的場景組合,在2030年前實現建築領域碳達峰、碳中和。

近年來,我國陸續頒布了支持超低能耗建築建設的有關政策,國務院2016年發布《“十三五”節能減排綜合工作方案》,提出“開展超低能耗及近零能耗建築試點”,“十三五”期間全國累積推廣超低及近零能耗建築達到1200萬平方米,涵蓋了住宅、公用建築、工業建築等各種建築類型。我市《濱海新區建築節能和綠色建築發展“十四五”規劃》和《濱海新區裝配式建築發展“十四五”規劃》中也顯示,到2025年,規劃建設超低能耗建築150萬平方米。

“在‘雙碳’目標指引下,各地正在從支持超低能耗建築著手積極制定相關的目標,北京、天津、上海、河北等地相繼從財政補貼、非計容面積獎勵、備案價上浮、綠色信貸、鼓勵尚未開工建築采用被動式超低能耗建築等多種方式激勵推廣超低節能建築的開發建設,河北、山東、上海、天津等省市也先後出臺了相關技術標准。也正因此,我們認為‘零捨’這種節能舒適、恆溫恆濕的近零能耗建築是值得推廣的。未來,還將會有更多的人住進既舒適又節能的高品質住宅。”任軍說。

任軍認為,“十四五”期間是近零能耗建築逐步試驗、推廣的階段,2025年到2030年應該達到普及階段,“就是說,預計2030年,我國新建建築可能都是這種近零能耗建築了。”他表示,目前他及其團隊正在北京、海南和江西的鄉村做近零能耗建築減配方案的課題研究,結合項目探討不同氣候區的零碳鄉村建築的模板,“我們的目標是形成一種既達到低碳目標,又適宜鄉村實際情況,且能減少造價的建築技術體系,可以在農村推廣,降低能耗、服務鄉村振興。”(津雲新聞編輯李松達)

下載津雲客戶端關注更多精彩

推薦新聞

關於北方網 | 廣告服務 | 誠聘英纔 | 聯系我們 | 網站律師 | 設為首頁 | 關於小狼 | 違法和不良信息舉報電話:022-23602087 | 舉報郵箱:jubao@staff.enorth.cn | 舉報平臺

Copyright (C) 2000-2024 Enorth.com.cn, Tianjin ENORTH NETNEWS Co.,LTD.All rights reserved
本網站由天津北方網版權所有
增值電信業務經營許可證編號:津B2-20000001  信息網絡傳播視聽節目許可證號:0205099  互聯網新聞信息服務許可證編號:12120170001津公網安備 12010002000001號