綠色建築零碳館建築的19項技術措施

​​在建築師的零碳實踐中往往要和工程師以及設備提供商緊密合作。我們給出零碳建築的19項建議。由於中國幅員遼闊,建築師遇到的問題和挑戰不一而同,因此我們建議讀者因地制宜的考察策略。

01陽光房

對於北半球的建築主要窗口南向、北向窗戶較小的聯排建築是最理想的被動太陽能設計。可以通過南向高處窗戶在冬季利用入射角度較低的太陽光進行被動式採暖。


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陽光房

02遮陽板

南向遮陽板對於夏熱冬暖地區而言是一種調節太陽輻射的工具。夏季太陽高度角較高光照將落在遮陽板上方,化為電能和熱能;冬季太陽角度較低太陽輻射將射入低度角的陽光房。遮陽板外挑深度3.6m,反射係數0.74。


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遮陽板

03蓄熱體

當房間溫度升高時,牆面和地面自動吸熱,而當溫度降低時放熱實現熱量平衡。夜間通過窗戶的啟閉來補充冷量。


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蓄熱體

04保溫牆體

保溫牆體。沒有室內供暖裝置,卻能在大多數溫帶氣候地區的冬季保持舒適的室內溫度。

牆體由內而外構造為13mm抹灰層+140mm混凝土砌塊+300mmXPS+外牆面材料牆體,保溫U值為 0.11~0.3W/m2K。


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保溫牆體

05中空low-e玻璃

窗框利用熱斷橋進行設計。外部和內部框架是被隔開的,緊固件不連通斷熱橋,使框架熱性能降低到接近玻璃中心性能值水平,U值為 1.6W/m2K。


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中空low-e玻璃

06粉煤灰混凝土結構

混凝土砌塊可就地取材,將高爐礦渣混凝土和可再生骨料相結合。零碳項目牆體材料以火電廠煤燃燒產生的粉煤灰作為原材料,以粉煤灰的比例為55%配比而成。


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粉煤灰混凝土

07熱反射外牆塗層

當室外熱量和能量輻射進入到納米熱反射塗層時,92%的非可見光會被反射,而不會進入室內。通過這樣的塗料,實現室內外環境溫差,達到冬暖夏涼的效果。


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熱反射外牆塗層

08零碳地板

零碳館內所有木質地板選用符合F S C標準(加拿大森林管理委員會所制定的標準) 的木材,通過碳中和實現零碳,每平方釐米釋7個負氧離子。


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零碳地板

09屋頂綠化

零碳館北側屋面種植蔬菜香料等作物。在烈日下具有遮熱、斷熱與冷卻的作用。由於植物蒸騰作用帶走室內熱量實現降溫作用。滴灌系統設計流量0.5L/d·m2,每天使用2小時。


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屋頂綠化

10光伏發電

零碳館太陽能電池板將太陽的輻射能力轉換為電能,利用光電效應將太陽輻射能直接轉換成電能。裝機容量64KW。建築電力能源無法輸入國家電網。

因此新產生的能源輸入電池組和逆變器組的局域微電網。除了供應本身建築的能源外能夠儲存供3天持續使用的電力確保用電安全,其餘部分輸送入微電網給周邊建築供應電力。


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光伏發電

11太陽能熱水器

零碳館南側屋頂高處放置29m2太陽能熱水器。太陽熱水器依靠玻璃真空集熱管,把太陽能轉換成熱能。熱能提供給館內生活熱水和溶液除溼需要的熱量。

集熱管受陽光照射面溫度高,背陽面溫度低,管內水便產生溫差,利用熱水上浮、冷水下沉的原理使水產生微循環而達到所需熱水。熱水能力達到6t/d(天)並提供新風溶液除溼系統的再生溶液。


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太陽能熱水器

12江水源熱泵系統

零碳館需要的冷水和熱源由黃浦江的江水源熱泵提供。通過輸入少量高品位能源,實現低溫位熱能向高溫位轉移。在夏季將建築物中的熱量釋放到水體中去。以達到給建築物室內製冷的目的;冬季通過熱泵機組從水源中提取熱能,實現採暖。能效比COP為4~6。


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江水源熱泵系統

13風帽

零碳館屋頂北側上部安裝了2 2個無動力風帽。風帽是一種安裝在屋頂的風驅動熱回收裝置,通過自主風力尋向裝置確定建築周邊風力的主要方向,並且將室外風動力轉化為室內建築通風的動力,從而免去了傳統空調通風系統的能耗同時回收70%的顯熱和潛熱。風帽旋轉體通過風動力自主尋找風向雙向通風,室外風速2.5m/s時,新排風量450m3/h,全熱效率大於50%。


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風帽

14溶液除溼

零碳館溶液除溼將空氣和易吸溼的鹽溶液接觸,使空氣中的水蒸氣吸附於鹽溶液中而實現的空氣除溼過程。除溼後溶液自身會變稀,需要再生。零碳館利用太陽能熱能驅動溶液再生,溶液除溼再生量為10kg/h。


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溶液除溼

15雨水回收

屋面及陽臺雨水經專用管道收集後排入設置於南樓北邊的地下雨水貯水池,經過集成式雨水處理設備處理後,貯存於雨水清水池,處理後的雨水加壓採用變頻系統,提供建築用水量。零碳館雨水回收系統每年可收集到雨水大約1 880m3,可以滿足建築用水60%的需求。


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雨水回收

16給水系統

零碳館生活用水通過加壓供水,採用變頻給水方式提供三、四層住宅及一、二層展館生活用水。通過全變頻調整,滿足水量及壓力變化要求。生活水池有效總容積按最高日用水量的25%選取,為2.6m3。供水點壓力為0.10~0.35MPa。


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給水系統

17毛細管輻射

零碳館採用冷輻射毛細管末端將江水源熱泵製取的中溫冷水或低溫熱水經傳輸系統轉化為冷輻射。通過輻射的方式直接與室內環境和用戶進行冷熱交換。這種以輻射方式為主的冷熱交換極大簡化了能量從冷熱泵到終端用戶(室內環境)之間的傳遞過程,大大減少了不可逆損失,提高了低品質自然冷熱源的效率。 冷輻射量為70W/m2。


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毛細管輻射

18能耗監控系統

能耗監控系統能夠監視能耗和建築使用情況並且協助建築智能做出決策。系統可直接連接電錶、水錶、燃氣表、流量計算儀,實現高效的能量計量現場採集,同時支持以有線和無線以太網方式實時傳輸,並且耗能設備遠程集中控制和管理。


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能耗監控系統

19生物質能源

零碳館生物能鍋爐將來自餐廳的剩飯剩菜和廢棄物進行控制性厭氧發酵,產生出的生物氣體進行發電和發熱。生物氣體是各種有機物在隔絕空氣時經過厭氧微生物的分解代謝而產生的一種可燃性氣體。實現剩餘能源需求的自給自足。


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生物質能源

綜合以上技術的應用,零碳館全面展示基於中國氣候和經濟條件下的零碳實踐,向全球彰顯中國在節能減排方面的努力和成果。


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