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被动式建筑 主动式节能

作为中国节能环保集团公司在绿色建筑领域的典型项目,这个科技馆是国内首个,也是唯一一个同时获得绿色建筑LEED-NC铂金、绿色三星级设计、三星级运营最高级认证的项目,堪称中国最“绿”的建筑。

“小蘑菇”造型的玻璃罩,这事实上是日光照明系统

“小蘑菇”造型的玻璃罩,这事实上是日光照明系统

被动式建筑透视图

被动式建筑透视图

杭州绿色建筑科技馆

杭州绿色建筑科技馆

作者:中国科学报记者 张晶晶

2015年8月,记者跟随“走进新国企·中国绿生活”活动来到中国节能集团杭州能源与环境产业园,参观园区内集成了世界十大先进建筑节能系统的杭州绿色建筑科技馆。

作为中国节能环保集团公司在绿色建筑领域的典型项目,这个科技馆是国内首个,也是唯一一个同时获得绿色建筑LEED-NC铂金、绿色三星级设计、三星级运营最高级认证的项目,堪称中国最“绿”的建筑。

据了解,绿色建筑科技馆引进了国内外最先进的“十大建筑节能系统”,实现了70%的建筑节能效率,是目前国内最先进的绿色建筑之一。
其中最吸引记者眼球的是该绿色建筑科技馆中一系列被动式节能技术的运用。

被动式建筑有什么门道

被动式低能耗建筑设计的概念,是在20多年前由美国建筑师巴鲁克·吉沃尼最早提出的。建筑师徐磊在接受本报记者采访时说,被动式建筑对建筑设计和原材料的要求比较高,造价不菲。但从其最终目的上看,是为了尽可能减少能源消耗,并与建筑周围的气候因素、建筑设计及结构特点相呼应,“这与绿色建筑的诉求不谋而合”。

被动式低能耗建筑设计通过最大限度地利用太阳能等自然能源,为建筑的使用者提供较为舒适的居住和工作环境,它倡导的是绿色环保、节能减排的新能源建筑理念,不用或少用采暖和制冷的传统建筑设备系统。

从这个意义上看,中节能绿色建筑科技馆采用的大部分技术已经可以作为国内被动式建筑的代表。

绿色建筑科技馆坐落于中国节能集团杭州能源与环境产业园,与大部分人对工业园区的印象不同,这里满目绿色,各种树木生长得郁郁葱葱。第一眼看到绿色建筑科技馆,多少会让人觉得惊奇——因为房子是歪的!

浙江中节能绿建环保科技有限公司常务副总徐东升向记者介绍说,科技馆的建筑的确是向南倾斜了15度。

而这独特的外形设计正是科技馆的十大节能系统之一,也属于一项被动式节能设计——建筑自遮阳系统。徐东升告诉记者:“这样的设计,有它的道理所在——夏天太阳的角度高,这个建筑角度正好能抵挡一些热量;而冬天太阳角度低,这个设计又能让更多的阳光照过来。”

参观科技馆时南方正值盛夏,但科技馆里却很凉爽。与传统空调不同的是,科技馆的凉爽让人感觉非常舒适。徐东升告诉记者,科技馆采用的空调跟家里用的空调非常不一样——它不用电,也不吹风。抬头一看,屋顶有一排排像暖气片式的吊顶,还有一些弯弯曲曲的水管。

“这是一套地源热泵系统,设计之初,建筑外围就有管道深入到地下60米处,取出18℃左右的水,形成一个水循环系统,用冷热交换的办法,使室内降温。这套系统采用高温冷源和空调末端用于除去室内显热负荷,采用水作为输送媒介,其输送能耗仅是输送空气能耗的1/10到1/5。”
另外值得称道的是,即使在不开空调的春秋季,也不会感觉到普通建筑中的闷热,这得益于绿色建筑科技馆采用的一套被动式通风系统。技术人员介绍说,该系统在室外地面留有风道入口,利用风压和热压两种压力,将室外的冷空气经风道引入室内,将室内热空气通过屋顶的“烟囱”排出,从而实现零动力排气通风,最大限度提升居住体验的同时,将建筑能耗降低到最小。

徐东升告诉记者,除了以上这些,科技馆还采用了智能化外遮阳通风百叶系统;太阳能、风能、氢能发电系统;能源再生电梯系统;雨水收集、中水回用系统;智能控制、分项计量系统等技术。而这些系统的集成使绿色建筑科技馆的每平方米能耗只有普通建筑的1/4,节能达到75%,最大限度地减少建筑能源消耗、减少对自然环境的负面影响、建构健康、舒适的室内空间,促成了人与环境的和谐发展。

与太阳能发电相结合

在欧洲,被动式建筑的推广非常受重视。它不仅适用于住宅,还适用于办公建筑、学校、幼儿园、超市等。最早的一批被动式房屋于1990年在德国达姆施塔特建成。1996年被动式建筑协会在德国达姆施塔特成立,该协会致力于推广和规范被动式房屋的标准。此后有越来越多的被动式建筑在德国落成。

徐磊向记者展示了这样一组数据,截至2010年,仅在德国就有13000多座被动式建筑投入了使用,有独栋房屋、公寓、学校、办公楼、游泳馆等。对于多层建筑来说,被动式节能技术更能体现它的优势,例如位于因斯布鲁克的Lodenareal项目,是世界上最大的被动建筑,能足足容纳354家住户。

建筑师和科学家很早就开始研究零能耗的房屋,把能耗降到零是十分苛刻的,尽管从理论的角度它是可行的,但是因为极高的造价和复杂的工艺,至今为止还只是停留在科研项目层面。但低能耗建筑却因其优越的性能价格比,很快普及开来。随着节能的需求日益迫切,被动式建筑逐渐发展开来。事实上,如果把被动式建筑结合上太阳能发电设备,其实也是从另外一个层面实现了零能耗房屋的追求,因为毕竟没有人愿意住在一个没有冰箱和电视的房子里。

绿色建筑科技馆的另一大亮点,刚好与上述观点不谋而合。这座不大的科技馆楼顶上,有一个2兆瓦屋顶光伏发电站。据介绍,该发电站作为国内首座兆瓦级屋顶光伏并网电站,年发电量达200万度,自2009年并网发电以来累计发电800多万度,折合节约标煤近3000吨,减少二氧化碳排放超过4000余吨,取得了社会效益和经济效益的双赢。

对日光的利用,除了光伏发电之外,科技馆楼顶上还有另外一群吸引眼球的小家伙—— 一群可爱的“小蘑菇”造型的玻璃罩,这事实上是日光照明系统。

它的工作原理是:阳光经楼顶采光罩聚集,直接折射到传输管道,光线沿管道向下反射穿越房顶到达吊顶,最后经漫反射洒落在房间的每个角落。

“光线在管道中以无可比拟的反射率进行传输,光线反射率达99.7%,光线传输管道可长达15米。通过采光罩内的光线拦截传输装置(LITD)捕获更多的光线,同时采光罩的设计可以滤去光线中的紫外线。”徐东升告诉记者,虽然该采光系统造价较高,但符合绿色节能建筑的要求,并且自然光对于人的视力保护有一定作用,目前已广泛用于体育场馆、学校教室、地下车库、超市和生产车间的室内照明。

实用为先

长期以来,社会将节能重点都放在降低工业耗能上,但是其实建筑耗能也是能量消费中不可小觑的一大部分。2005年和2006年,我国先后发布了《公共建筑节能设计标准》和《绿色建筑评价标准》。今年初,修改后的新版《绿色建筑评价标准》也开始实施。

截至目前,绿色建筑在我国推广已近10年,但成效并不乐观。截至今年上半年,全国共有3000余项目获得绿色建筑评价标识,总面积仅3.5亿平方米,而且其中近95%的项目只是取得了绿色建筑设计标识,真正在竣工后获得运行标识的仅185项,占总数的5.8%,建筑面积2194.8万平方米。

究其原因,中国节能环保集团公司副总经理张超从三个方面作了概括:一是认识程度仍有待提升,二是资金支持尚待加强,三是从技术层面来讲,评价体系尚待健全。

他强调说:“医院和博物馆的需求是不一样的,从评定角度来看,需要分类进行。不是单纯地进行技术叠加,而是要注重运行效果。”

文章来源:中国科学报

原文链接:http://kepu.sciencenet.cn/index.php?s=/Index/datail/id/1457

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