科技支撑碳达峰碳中和 探秘国内首个“近零能耗”农宅

2021-06-29 15:09  来源:科技日报  浏览:  

在乡村,烈日炎炎的夏天不用空调,凛冽严寒的冬日无需暖气,而室内仍能保持舒适如春,这样的建筑可实现吗?在北京大兴魏善庄镇半壁店村口,当记者推开“零舍”木门,走进总建筑面积近400平方米的高颜值院落,发现这样的农宅竟然真实存在。

这是2019年将一处村民房屋以国家标准《近零能耗建筑技术标准》为标尺改造的,国内首座建成并获得评价标识的“近零能耗”建筑,北京市科委力推的“绿色智慧乡村技术集成与示范”课题示范项目,获得2020年WAN世界建筑新闻网大奖可持续建筑类别银奖。那么,这座乡村理想的“近零能耗”农宅究竟有啥秘诀?

主动节能:充分利用太阳能

从外围观零舍,绿树掩映下一座保有乡土风格的红砖瓦房院落,里面设计得窗明几净,错落有致,若把它安置在著名油画《拾麦穗的女人》的麦田上做背景,似乎毫无违和之感。

在零舍大门和客厅门之间,有一条彩色屋顶的阳光走廊,当午后的阳光播撒到透明屋顶时,地面仿佛铺上了七彩地毯。

“屋顶是由14块彩色光伏发电薄膜盖板组成,总面积22.7平方米,不仅具有很好的透光性,还能发电。”天津市天友建筑设计股份有限公司总建筑师、天津大学建筑学院教授任军介绍说。

拾级而上,来到零舍屋顶的露台。任军指着整个房顶铺设的灰黑色瓦片说,“这是汉能的太阳能瓦,面积达96.4平方米,它和阳光廊顶棚一起发出的电,能够满足屋内绝大多数电器设备所需电能。而且,在设计上结合北京所处纬度,考虑到北方降雪天气的情况,将阳光房顶棚、屋顶的角度都设计成40度,这样即便其上落下很厚积雪,很快就会融化干净,能够最大限度利用太阳的能量,储存更多的电能。”

不仅如此,记者观察到,建筑围墙上安装了艺术化的柔性光伏装置。露台上还设置一组太阳能热水系统,为厨房、卫生间提供热水。

任军表示:“零舍实现了光伏建筑一体化的有机结合。不仅可以靠光伏发电,形成一套独特的供电运行系统,还可以把发的多余电量并入国家电网获益。”

被动节能:给房子披件棉袄

据了解,传统住宅的门窗接缝处,易漏风,而且建筑墙体薄,保温效果差,这样无论冬天制热还是夏天制冷,为了保持温度,往往需要耗费大量能源维系。

“针对这种情况,我们在窗户缝中、墙体内添加保温新材料,犹如给房子披上件棉袄,达到被动节能的良好效果。”任军介绍说。

走到零舍的落地窗边会发现,建筑的墙体中间填充了保温材料,墙厚足有80厘米,而常见民房厚度仅在30多厘米。房顶、地面也全都覆盖上了30厘米厚的保温层,整个建筑物,仿佛置身在一个温暖的被窝中。

经专业机构测算,这样被动节能改造措施的气密性系数达到0.6,而传统建筑的气密性系数为10。这意味着,即使室外刮六七级大风,零舍里的人站到窗户边,丝毫不会感觉到有冷风进入。

“我们不仅希望实现近零能耗,还要在项目中探索不同结构体系实现近零能耗的技术路径和构造节点。因此分别采用砖木结构(保留单元)、轻木结构和模块结构(新建单元)三种结构体系。装配式模块单元采用SMART-6轻钢装配单元结构体系,内填外贴两种保温材料,以保证系统的传热系数和气密性,在工厂完成结构及内装修,整体运输到现场完成安装及外装饰。”任军表示。

那么,这样的建筑会不会比较憋闷;室内的温度、气流如何调节?“这主要靠操作调节空气源热泵即可,达到冬暖夏凉,非常省电。”任军走到书房的书架一隅,在一个小触摸显示屏上边演示边说。

最后,任军表示:“通俗来讲,近零能耗建筑是通过被动式建筑设计最大幅度降低供暖、空调、照明需求,通过主动技术措施最大幅度提高能源设备与系统效率,充分利用可再生能源,为使用者提供舒适室内环境,其能耗水平较国家标准降低60%—75%以上。而我们希望通过零舍的改造可以探索一种低成本的近零能耗农宅的实现方式,保留农宅的传统建筑特色,在农宅内引入新的功能,实现功能转换与乡村复兴,以达到建筑领域碳中和目标。”

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