零能源建築(零能耗建築):歷史發展,建築背景,建築效果,建築特點,技術集成,設計理

零能源建築(zero energy consumption buildings)，是不消耗常規能源建築，完全依靠太陽能或者其它可再生能源。從節能建築、綠色建築、生態建築、可持續性理念到最近的低碳，共同的目標都是為了降低二氧化碳的排放量。零能源建築的概念其實並不新，許多歐美國家如瑞士、加拿大及德國都已發展零能源建築。一些區域國家如日本、泰國和馬來西亞也開始建築工程。

基本介紹

中文名：零能源建築
外文名：zero energy consumption buildings
又名：零能耗建築
性質：依靠太陽能或者其它可再生能源

歷史發展,建築背景,建築效果,建築特點,技術集成,設計理念,設計目的,設計要求,設計意義,太陽能利用,代表,測試基地,

歷史發展

“生態”這個名詞，1866年由德國的科學家海克爾提出，其本意指的是自然界的瑣事，與人類生活本無太大關係，只是隨著社會的發展，人們對於生活、健康越來越重視，對地球，對環境開始有責任感，於是生態開始在各個行業大行其道。尤其是在房地產界，隨著人們對居住要求的提高，生態住宅也漸漸成為大勢所趨。

所謂高舒適度微能耗建築，是指在任意氣候條件下，通過對建築的科學設計、科學選材，使室內自然溫度(即不用採暖製冷設備的溫度)接近或保持在人體舒適溫度20℃～26℃範圍內，從而在為居住者提供健康、舒適、環保的居住空間的同時，降低建築能耗，保護城市環境，有益人體健康。”

建築背景

中國的建築

從2000年開始，科技主題地產的發展方向，研究以可持續性發展為核心技術的住宅科技。始終堅持可持續發展理念，通過引進、消化、吸收、創新、開發國內外建築科學和技術，創造性地推出了萬國城Moma，實現了高舒適度微能耗，恆濕恆溫，獲得了專家與客戶的高度認可與支持，也取得了商業上的成功。

有專家指出，現在中國的建築，99%都是高能耗建築。高能耗往往帶來高污染，而且居住者和使用者都不會感到舒適。對於中國這個資源緊缺、人口眾多的國家，高能耗並不是可持續發展之路。因此，無論從地球環境的角度，還是從居住者長久的居住利益角度，或者子孫後代角度，都要建造低能耗、高舒適度的建築，為將來的可持續發展做準備，對地球好，對環境好，也對居住者好。

中央領導明確指出，要大力發展“節能省地型”住宅。建設部部長汪光燾也提出：中國資源、環境的約束要求傳統的住宅建設方式必須改變。目前中國住宅建設過程中，耗能達到總能耗的20%以上，耗水占城市用水32%，城市用地中的30%用於住宅，耗用的鋼材占全國用鋼量20%，水泥用量占全國總用量的17.6%。住宅建設的物耗水平與已開發國家相比，鋼材消耗高出10%～25%，衛生潔具的耗水量高達30%以上。隨著城鎮化進程和生活水平的提高，一方面住宅建設的任務還很繁重;另一方面，又面臨著越來越嚴峻的資源、環境、生態壓力。

建築效果

零能耗建築外觀效果

全智慧型控制;

不用或少用外界能源;

24小時生活熱水即開即用;

室內空氣保持清新, 溫度、濕度、含氧量適宜。

建築特點

這種建築基本不消耗煤炭、石油、電力等不可再生能源，就能維持建築的正常運轉需要。零（微）能源建築的主要特點是除了強調建築圍護結構被動式節能設計外，將建築能源需求轉向太陽能、風能、淺層地熱能、生物質能等可再生能源，為人們的建築行為，為人類、建築與環境和諧共生尋找到最佳的解決方案。

技術集成

（1）根據氣候、場地、結構要求選擇合理的建築功能布局；

（2）建造智慧型、保溫、遮陽的建築圍護結構；

（3）最佳化室內通風、採光系統，採用置換送風技術；

（4）大量使用太陽能、地熱能、風能、生物能等可再生能源；

（5）採用輻射採暖、製冷系統，提高能源利用效率；

（6）推廣節水技術、綠色建材、綠化技術等生態建築技術；

（7）使用智慧型建築控制技術；

（8）廢熱廢水回收技術。

設計理念

設計理念在於最大限度地利用自然能源、減少環境破壞與污染、實現零化石能源使用的目的，能源需求與廢物處理實現基本循環利用的居住模式。建設這樣一個實驗性建築群的目的，是為城市住宅建築實現可持續發展提供一個綜合性解決方案，它同時解決環境、社會、經濟等不同方面的需求，並運用一些可靠的辦法降低能耗、水耗和汽車使用量，最大限度地使用太陽能。該社區的建築設計綜合考慮一系列因素如可再生能源、完美的建築設計、可持續材料和低環境影響等，是比現代西方建築和整體設計更為可取的方案。

這項計畫所以被稱為“零能源發展”，是因為這裡的建築物所需的電力和熱力供應都不再使用傳統的能源，建築物也不再向大氣排放二氧化碳。採用的所有建築材料均可循環使用。為實現儘可能減少建築物能源使用量的目標，這裡的建築物全部南向，以最大限度地吸收太陽能量。每個陽台後是北向的辦公室或居室。北向的房間能照射到的陽光較少，所以夏天不太熱，減少了空調使用量；無論是住戶還是辦公室，均安裝能耗低、效率高的電器產品；屋頂被綠化，以減少熱輻射。各個方面綜合節能的結果，使得這裡建築物的電力和熱能需求只有普通建築的10%。

設計目的

從設計理念上看，主要的目的是：減少電力供應負擔，從而減少了新建電站的要求；減少水供應的基礎設施建設和水污染；減少生活和工作中交通擁塞；居住地和工作地在一起，可以減少交通污染排放；減少公共運輸的負載，減少擁有私家汽車的需求；減少對地方供應鏈的刺激；減少社會疏遠，因為24小時中，所有的團體都在使用公共設施；減少國家對化石能源的消耗，減少碳釋放量；由於污染減少和環保住宅帶來健康問題的減少；減少在城市中野生動物棲息地的喪失；減少農業用地的喪失，而且在保證住宅人口高密度的同時又能提供新房屋中玻璃溫室和花園帶來的適宜。

設計要求

第一要點是大環境，項目所在地從客觀條件上對能源的需求降到最低。同時，減少挖土量與對植被的破壞。此零能源辦公樓證實有效地利用了一個廢棄的主題公園，改建其原有設施為職工宿舍和食堂，在停車場原址建設辦公樓項目，其餘部分完全恢復綠化。

第二，將整個建築埋入地下、將建築與外界隔斷，避免受太陽光以及暴風雪的影響。

第三，引入好的東西，包括周邊可利用的能源條件，將附近一河流引入建築內部，恆溫水流的循環被設計為輻射性的空調系統，最後排放回河流。並且，地下的溫泉水可解決大樓所需的部分熱量。

第四，新風采集來自地下，挖了一條盾溝以引入空氣，夏天利用土地對其進行降溫，冬季則聚熱空氣。而最基本的動力諸如照明，通過天窗和前窗儘可能去滿足，天窗還具有“煙囪”功能，排除內部的熱空氣。建築內部還設有雪窖，收集本地區冬季的豐富冰雪，以解決機房所需的冷氣。

通過這么多的努力，整個建築的能耗降低了75%，其餘25%依靠可再生能源，即太陽光和風力發電。其中，90%來自太陽能光電板，最經濟的選擇是賣電系統，將電力賣給電力公司，待有需要時，再引入電力。這也是為什麼稱此項目為“0 Energy Balance”，因為純零能源的可實施性很差，譬如，龐大的蓄電池維修及管理費。這個項目運營到2009年，測定到仍有7%的能源缺口，原因來自風力發電的局限性。

此外，減少排放量也意味著延長建築的使用壽命，實施建築一生的能源管理。以在日本東北電力總部大廈實施的“使用壽命周期能源管理系統”為例，它可降低約50%的能耗。而在建築設計中，日本已開始探討兩百年的建築設計，急需解決的問題包括結構和強度、免震、設更新的便利性以及功能的靈活性。

設計意義

意義零能源建築將採用新科技減低耗能量，例如結合來自美國的高效能制冷機（chiller）及國大設計的單卷雙扇（single coil twin fan）的通風系統提供高效率冷氣供應。傳統冷氣系統把新鮮空氣和再循環冷空氣混合後，分送到建築內各個角落。新系統則可分開處理和傳送兩種空氣，並根據需求進行混合，減少能源浪費。

潔淨能源科技的研發與實驗有巨大發展潛能，政府投入巨資支持這方面的科研工作。這個8年裡就能回收成本的要求相當高，一般上，提供太陽能的公司都提到會超過10年，甚至20-30年才能回收，嚇退了很多客戶。

隨著電費不斷的升高，石油供應價格長期的看漲，投資太陽能系統，原本根據市場電費的價格，算起來要很多年才能達到回本的價值，已經被高漲了兩倍的油價縮小了兩倍，簡單的說，就是原本要30年的時間才收回成本，只需10年。

太陽能利用

布萊德將出現本地首個“零能源”建築物，全面使用太陽能科技1

太陽能綜合利用程度最高、節能最多的零排放示範建築。

太陽能為熱水、光伏發電、蓄熱採暖、空調提供能量，解決了家居熱水、生活用電、製冷採暖、空氣調節的耗能問題。除電信信號外，不需要任何常規能源。太陽能利用率達到100%，節能75%以上。全智慧型控制，24小時生活熱水即開即用，室內空氣保持清新，溫度、濕度、含氧量適宜，是目前我國第一棟零排放、高舒適性的智慧型化健康住宅。

技術套用：太陽能集熱技術、太陽能空調技術、太陽能蓄熱採暖技術、太陽能遮陽技術、太陽能光伏發電技術、太陽牆、智慧型控制技術和新風換能技術、高性能圍護節能技術——陶粒砌塊、牆體外保溫、高性能溫屏玻璃窗。

太陽能集熱系統：採用構架式、整體陽台式等多種形式實現與建築完美結合，除提供24小時生活熱水外，還能實現剩餘熱量的儲存，確保太陽能地板採暖充足的熱量，使冬季室內溫度保持在18℃左右；通過改變集熱器的設計、安裝形式達到夏天遮陽、冬季採光的效果。

太陽能光伏發電系統：為建築內照明、家用電器、系統設備等提供用電。電量分兩路交流輸出，一路為整樓照明、家用電器、系統設備等供電，另一路專門給空調供電，避免大功率空調工作時對生活用電的衝擊。

太陽能智慧型控制系統：集太陽能循環監控、家庭安防報警、家電控制、信息發布、抄表、可視對講、RF卡門禁等功能於一體，提高家居和居住區的安全和自動化水平。

代表

布萊德將出現本地首個“零能源”建築物

布萊德將出現本地首個“零能源”建築物，全面使用太陽能科技，而不用到能源！

這個將將耗資約1200萬元的建築物，是建在布萊德嶺路的建設局學院（BCA Academy）範圍里。這也是一座翻新的建築物。建設局這么做的目的，是要為“綠色建築”科技做試驗，也要提高大家對“綠色建築”的意識與認識。

預料，當這座建築在明年完成時，將擁有“綠色課室”、圖書館以及一個可以作為訓練用途的訪客中心。同時，這也將為建設局於明年10月在我國舉辦的國際綠色建築大會，提供一個主要討論的項目。

這個講座的主賓是國家發展部政務次長孟里齊博士。他指出，由於綠色建築能在完成後得到能源方面的節省，因此並不昂貴。他舉例說：“和一般的建築相比，新的國家圖書館建築在能源使用方面節省了約36%，或者每年約100萬元，在8年裡就能取回當初的額外建築成本。”

測試基地

美國國家標準與技術研究院(NIST)近日展示位於馬里蘭州蓋士堡園區的美國首個零能耗住宅測試基地。該研究院邀請當地、聯邦及州政府官員出席剪彩儀式紀念這一特殊時刻。該測試基地由美國復甦與再投資法案融資，美國國家標準與技術研究院和能源部的一家建築諮詢公司：美國建築規劃與建築科學公司共同設計和開發。

研究院希望這個利用太陽能光伏發電和太陽能熱水系統的基地為未來美國房屋建築業開發自給自足的住宅。該基地還將用來測試各種節能技術，最終幫助尖端清潔能源技術實現商業化。從短期來看，該基地將用於研究自給自足家庭住宅。該建築看起來像是一個標準化的美國家庭，兩層樓有四間臥室及三間浴室。美國國家標準與技術研究院的科學家將會在為期一年的時間裡利用電腦模擬和機械控制模仿四口之家的活動。該建築將會在預定時間開關電器及照明設備。所有的能源將直接來源於住宅本身。

零能源建築