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【资讯】近零能耗建筑:外立面保温层达25厘米,就像给房子穿了一层厚“棉袄”

原标题:【近零能耗建筑:年产能万度 制冷供热自给自足】

 这幢建筑面积402平方米的房屋每年只用1000度电。图为“零舍”客厅。 

彩色薄膜光伏覆盖的被动式太阳房。 

中心水院在美观的同时还能收集雨水。 

可以看到光伏瓦的屋顶平台。 

装配式木屋“零舍”的入口。

没安空调和采暖,却冬暖夏凉;北方气温跌至冰点的季节,坐落在京郊的房子一晚仅从20℃流失了2℃;减少能耗的同时,屋顶的瓦片还能发电……这就是在国家标准《近零能耗建筑技术标准》(GB/T51350-2019)正式实施后国内第 一座建成并获得“近零能耗”评价标识的民宅──“零舍”。一问世就引发关注和热评的“零舍”,为何如此“神奇”?这种节能环保建筑,会成为未来趋势吗?带着这些问题,记者近日对“零舍”主人──天津大学建筑学院教授、天友建筑设计股份有限公司首席建筑师任军进行了采访。

近零能耗建筑的奥秘

外立面保温层:达25厘米,这就像给房子穿了一层厚“棉袄”,“零舍”的房顶、地面也都覆盖了至少半米厚的保温层。

被动门窗:一种气密性非常好的门窗,是三层双中空玻璃,内充惰性气体,表面镀LOW-E低辐射膜,可吸收更多热量和光线,隔热防寒作用比普通玻璃提升了不少。

新风能源一体机:利用高效能的新风系统调节温度、更换空气、调整湿度。因为保温到位,只要传统房子1/4的电量,就能实现冬暖夏凉。而且,这1/4的电量,也几乎是靠自给自足的。

彩色屋顶:屋顶由14块彩色的盖板组成,这些盖板是依北方日照时长、角度精细测算安装的光伏发电薄膜,不仅具有很好的透光性,还能发电。

瓦片:黝黑的瓦片也是一种太阳能发电瓦,建筑外墙上也安装了柔性光伏发电材料,靠着这些光伏发电,形成了一套独特的电力运行系统,每年总共可产能10000度。


年产能万度

制冷供热自给自足

“一说起绿色低碳的生活方式,我们可能马上就想到大热天用空调制冷时要把温度调高一些、冬天暖气也不要调得太热,似乎想减少能耗,房子就没法住得很舒服。但在‘零舍’,这些顾虑不存在,环保低碳与冬暖夏凉可以兼得。”任军告诉记者,近零能耗建筑有一套技术体系,是其房屋冬夏恒温的奥秘。

首先是高性能的建筑围护结构。“现在咱们普通住宅楼保温层大约在10厘米,而近零能耗建筑的外立面保温层达25厘米,这就像给房子穿了一层厚‘棉袄’,而且不仅墙壁,‘零舍’的房顶、地面也都覆盖了至少30厘米厚的保温层。”任军介绍说,此外,“零舍”采用了大量“被动门窗”,即“被动”等待大自然给予能源之意。这是一种气密性非常好的门窗,是三层双中空玻璃,内充惰性气体,玻璃表面镀LOW-E低辐射膜,可吸收更多热量和光线,隔热防寒作用比普通玻璃提升了不少;窗框是铝包塑的,其核心的是塑钢,隔热性能较好;外围护还采用了透汽膜、隔气膜,保证建筑的气密性,最大限度减少房屋室内外气体的交换速度,这是在冬季防止室内热量丧失、在夏季防止室外热气进入室内的重要一环。“所以室内20℃时,我只要关上门窗,哪怕室外夜晚温度降至0℃,转天早上看监控屏,显示气温也能保持在18℃。”任军说。

其次是大幅度提升建筑用能系统的效率。“零舍”没安装空调,也没有采用市政供暖,而是安装了一种“新风能源一体机”,利用高效能的新风系统调节温度、更换空气、调整湿度。因为保温到位,只要传统房子1/4的电量,就能实现冬暖夏凉。而且,这1/4的电量,也几乎是靠自给自足的。

减少能耗的同时,房屋还采用各种装备主动产能。“这就涉及利用可再生能源、太阳能等直接给建筑供能,可有效减少化石能源的消耗。”任军介绍说,“零舍”的大门和客厅门之间,有一座覆盖着彩色屋顶的阳光房,这屋顶由14块彩色玻璃组成,这些玻璃中间放置了依照北方日照时长、角度精准测算的光伏发电薄膜,不仅具有很好的透光性,还能发电。此外,“零舍”房顶上覆盖的黝黑瓦片也是一种太阳能发电瓦,建筑外墙上也安装了柔性光伏发电材料,靠着这些光伏发电,形成了一套独特的电力运行系统,每年总共可产能10000度,而屋内所有电器设备加上新风一体机,每年约耗能11000度,相当于这幢建筑面积402平方米的房屋每年只用1000度电。因其近零能耗的特性,故称“零舍”。


近零能耗建筑

短短几年发展迅猛

“事实上,从最早以被动保温的1.0版本开始,这幢4.0版本的‘零舍’已经是我们团队第四套改装完成的农宅了。之前的1.0、2.0版本,已经被用作民宿了。这套房屋可以满足办公、互动、居住需求。”据任军介绍,像“零舍”这样的近零能耗建筑在全国并不是个例,中新天津生态城也有被动房项目获得国际认证,实现了建筑超低能耗。近年来,近零能耗建筑作为国际上快速发展的能效高且居住舒适的建筑,是未来应对气候变化、节能减排的重要途径。我国近零能耗建筑受世界范围内建筑节能技术全面迈向更高节能目标发展的影响,在政府国际合作项目和市场需求的双重推动下,短短几年时间内发展势头迅猛。

据了解,2011年,中国住建部与德国交通建设和城市发展部共同签署了《关于建筑节能与低碳生态城市建设技术合作谅解备忘录》,开启了我国发展近零能耗建筑的历程。

2014年,全国住房和城乡建设工作会议提出大力推广近零能耗建筑,进一步提升建筑节能水平。《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》和《住房城乡建设事业“十三五”规划纲要》中都明确提出发展被动式房屋等绿色节能建筑,在不同气候区尽快建设一批超低能耗或近零能耗建筑示范工程,发挥建筑能效提升标 杆引领作用。地方省市也紧跟中央脚步,纷纷出台了相关政策,推动近零能耗建筑的全国性发展。

2019年9月,《近零能耗建筑技术标准》(GB/T51350)实施,从技术指标、建筑设计、施工、运行管理的全过程对近零能耗建筑进行全方面的规划。

“《近零能耗建筑技术标准》出台后,国家就开始‘近零能耗’认证。”任军介绍说,他及其团队自2015年就开始结合北京市科委的相关课题,在大兴的乡村进行低能耗农宅改造。“零舍”就是其中于2019年1月启动的“绿色智慧乡村关键技术与集成应用研究”项目的成果,旨在以大兴区魏善庄镇半壁店村旧村改造为试点,建立集生产、生活、生态于一体的绿色低碳新民居,探索农村可持续循环发展。2019年12月底,“零舍”建成,刚好赶上第一批认证,由此成为中国第一栋拿到“近零能耗”标识牌的民宅,“现在拿到‘近零能耗’标识牌的民宅挺多的了,仅近两年全国就约有100多栋。”

按照《近零能耗建筑技术标准》(GB/T51350),“近零能耗建筑”包含“超低能耗建筑”“近零能耗建筑”和“零能耗建筑”三个类别。其中,超低能耗建筑不借助可再生能源,其建筑能耗水平应较相关国家标准和行业标准降低50%以上,是近零能耗建筑的初级表现形式;近零能耗建筑利用可再生能源,其建筑能耗水平应较相关国家标准和行业标准降低60%至75%以上,且在现行标准下,近零能耗建筑需要满足能耗及气密性两项约束性指标,“零舍”就属于这一级别;零能耗建筑则为全年能源消耗小于或等于建筑物本体和附近的可再生能源产生能源的节能建筑,是近零能耗建筑的高级表现形式。

今年1月,《近零能耗建筑检测评价标准》施行,适用于超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑的标识与认证,指导近零能耗建筑的健康发展。

“从长远看,随着可再生能源利用和分布式能源应用逐步推广,建筑物本体和附近的可再生能源系统的产能与储能系统结合,会逐步推动超低能耗建筑、近零能耗建筑迈向零能耗建筑。”任军表示。


进入寻常百姓家

还有多远

虽然近零能耗建筑在我国已走过十多年的发展之路,但距离真正大范围成为普通人的居所尚有一段路要走。这其中,有哪些障碍亟待突破呢?任军认为,由于尚属新生事物,近零能耗建筑在材料供应、设计、专业人才等多个环节目前仍存在短板。

“近零能耗建筑的‘门槛’,首先在于其精细化的设计。”任军说,相比常规设计方法,零能耗建筑属于性能化设计,过程类似于软件编程,会利用一些模拟能源的软件,通过不断进行测算、反复调整参数等来实现。

其次,作为一个集成系统工程,发展节能建筑需要大幅度提升节能产品和设备的性能,包括节能门窗、保温材料、新风热回收等关键部品和设备的发展。而国内关于近零能耗建筑产业链的产品相对较少,这也是导致其造价较高的原因之一。“未来通过市场调节,相信会有大量产品、尤其是国产化产品出现。”任军说,此外,近零能耗建筑对施工要求的精细化程度比较高,需要进行专业化培训,“近零能耗建筑在施工工艺上与传统建筑有很大不同,目前我国近零能耗建筑的施工过程依然存在缺少合格施工人员等问题,这需要一个过程。不过随着近年来市场推动,目前国内的近零能耗建筑施工已有一些专业的分包队伍。”

“正因为近零能耗建筑在设计、材料、建筑工艺上和传统技术相比要求更高,所以建筑成本无疑比传统建筑要高些。”任军表示,以“零舍”为例,其造价不低,“400平方米的农宅建造和装修一共花了280万元,但这包含了内外的精装修和景观等,而一般建造费用中是不含精装的。”他解释说,这一方面是因为做成了近零能耗,另一方面也是带有示范性的实验性质,“近零能耗建筑的成本每平方米比普通住宅要多600至1000元,但随着市场规模的不断扩大,这个成本必然会下降。”

在任军看来,要让更多人主动选择近零能耗建筑,除了培育技术和市场化手段外,也需要大家来了解这方面技术,并需要相关政策的指导和支持。

据了解,我国碳排放总量中,建筑的建造和运行占到近四成,控制和降低这个领域的能耗和排放,对于实现减排目标至关重要。为此,我国要通过新建建筑效能提升、既有建筑节能改造、建筑大规模利用可再生能源、农村建筑零能耗等不同的场景组合,在2030年前实现建筑领域碳达峰、碳中和。

近年来,我国陆续颁布了支持超低能耗建筑建设的有关政策,国务院2016年发布《“十三五”节能减排综合工作方案》,提出“开展超低能耗及近零能耗建筑试点”,“十三五”期间全国累积推广超低及近零能耗建筑达到1200万平方米,涵盖了住宅、公用建筑、工业建筑等各种建筑类型。我市《滨海新区建筑节能和绿色建筑发展“十四五”规划》和《滨海新区装配式建筑发展“十四五”规划》中也显示,到2025年,规划建设超低能耗建筑150万平方米。

“在‘双碳’目标指引下,各地正在从支持超低能耗建筑着手积极制定相关的目标,北京、天津、上海、河北等地相继从财政补贴、非计容面积奖励、备案价上浮、绿色信贷、鼓励尚未开工建筑采用被动式超低能耗建筑等多种方式激励推广超低节能建筑的开发建设,河北、山东、上海、天津等省市也先后出台了相关技术标准。也正因此,我们认为‘零舍’这种节能舒适、恒温恒湿的近零能耗建筑是值得推广的。未来,还将会有更多的人住进既舒适又节能的高品质住宅。”任军说。

任军认为,“十四五”期间是近零能耗建筑逐步试验、推广的阶段,2025年到2030年应该达到普及阶段,“就是说,预计2030年,我国新建建筑可能都是这种近零能耗建筑了。”他表示,目前他及其团队正在北京、海南和江西的乡村做近零能耗建筑减配方案的课题研究,结合项目探讨不同气候区的零碳乡村建筑的模板,“我们的目标是形成一种既达到低碳目标,又适宜乡村实际情况,且能减少造价的建筑技术体系,可以在农村推广,降低能耗、服务乡村振兴。”(记者 姜凝 图片由受访者提供)


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