淺析零碳綠色住宅

■ 袁富貴 Yuan Fugui

1 零碳住宅概念

在社會高度發(fā)展的今天，建筑領(lǐng)域產(chǎn)生的二氧化碳占全球二氧化碳總排放量的55%，建筑傳統(tǒng)的二氧化碳排放主要源自于建筑設(shè)備對電力和燃氣等化石能源的消耗。為了減少建筑對全球變暖和氣候變化帶來的消極影響， 一方面需通過各種節(jié)能設(shè)置減少對能耗的需求，另一方面需通過可再生能源滿足余下能源需求以實現(xiàn)建筑的零二氧化碳排放（圖1）。

“零碳住宅”并不是指沒有二氧化碳排放的住宅，而是碳源（生產(chǎn)、生活中所產(chǎn)生的二氧化碳）減去碳匯（林地、濕地所吸收的二氧化碳）等于零，是一種全新的生產(chǎn)與生活方式。利用傳統(tǒng)的太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮軐崿F(xiàn)能源自給自足；用餐后留下的剩飯剩菜，將被降解為生物質(zhì)能，用于發(fā)電。

2 零碳住宅發(fā)展面臨窘境

盡管生態(tài)技術(shù)的發(fā)展可以用日新月異來形容，但與辦公建筑、商業(yè)建筑相比，生態(tài)住宅的發(fā)展仍顯得十分緩慢。即使是在當(dāng)今西方發(fā)達國家，最搶眼的生態(tài)建筑無一例外的都是高投資的大型項目，其中比較有代表性的如德國柏林的新議會大廈、法蘭克福商業(yè)銀行、漢諾威世博會26號館、塞維利亞世博會英國館等。至于說私人住宅(獨立式)則大多因為規(guī)模小而顯得不那么起眼，而說到社會性的大規(guī)模中低造價住宅，很少有人問津。零碳住宅所觸及的不僅是建筑本身，還有一系列其他社會問題。理想中的生態(tài)住宅模式與現(xiàn)實社會還存在較大差距，一系列政策、法規(guī)和技術(shù)措施還有待完善。

3 零碳住宅設(shè)計案例

倫敦零碳館是中國第一棟建成的零二氧化碳公共建筑，由兩棟零碳排放的建筑前后相接而成，座落在上海世博會城市最佳實踐區(qū)上海案例的北側(cè)（圖2）。倫敦零碳館從多角度多層面向世博訪客展示中國和世界建筑節(jié)能減排的最新成果。該項目原型取自于世界上第一棟零二氧化碳的社區(qū)貝丁頓零碳社區(qū)。

4 零碳住宅設(shè)計（圖3）

4.1 風(fēng)動儲能保溫除濕雙向通風(fēng)帽

儲能保溫除濕雙向通風(fēng)帽簡稱風(fēng)帽（圖4），分為自然通風(fēng)和機械通風(fēng)。自然通風(fēng)是通過外界的自主風(fēng)力尋向裝置確定建筑周邊風(fēng)力的主要方向，并且將室外風(fēng)動力轉(zhuǎn)化為室內(nèi)建筑通風(fēng)的動力，從而免去了傳統(tǒng)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的能耗；機械通風(fēng)在外界風(fēng)力不足時啟動，通過來自光電板收集的能量進行通風(fēng)（圖5）。這種通風(fēng)方式使得能耗降低為常規(guī)系統(tǒng)的1/5，大大減低了通風(fēng)的成本。與此同時，靈活轉(zhuǎn)動的風(fēng)帽利用風(fēng)能驅(qū)動了室內(nèi)的通風(fēng)和熱回收。由風(fēng)帽和吸收式制冷系統(tǒng)相結(jié)合的體系同時提供循環(huán)風(fēng)的解決方案，提高住戶的熱舒適度。其風(fēng)帽特點：零能耗，利用風(fēng)壓溫壓作驅(qū)動，無需電源驅(qū)動；零污染，均為物理過程，沒有任何化學(xué)污染；既自動輸入新風(fēng)，又同時自動排出二氧化碳；保持室內(nèi)恒溫狀態(tài)，感覺舒適自然；保持室內(nèi)正常濕度，領(lǐng)略涼爽通暢。

4.2 溶液除濕系統(tǒng)

結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況和氣候條件，在風(fēng)帽下部配套溶液除濕、加濕體系，讓整體的風(fēng)帽效果達到最佳，并作出結(jié)合當(dāng)?shù)丶竟?jié)變化而特有的模式切換， 配合風(fēng)動儲能保溫除濕雙向通風(fēng)帽，從而使得系統(tǒng)更全面地凸顯環(huán)保性和節(jié)能性，同時也使得室內(nèi)的溫濕度達到更適宜的標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 太陽能熱水系統(tǒng)

整套系統(tǒng)設(shè)備的性能、太陽能系統(tǒng)的熱效率和安全節(jié)能、環(huán)保與供水可靠性均有較高的要求。對太陽能熱水系統(tǒng)的總體性能進行個性化定制，做到節(jié)能效果和環(huán)保效果最優(yōu)化。為了使工程真正體現(xiàn)環(huán)保和有效節(jié)約資源及經(jīng)濟實用、安全可靠的目標(biāo)，根據(jù)國家太陽能熱水系統(tǒng)工程設(shè)計的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合太陽能熱水工程豐富的設(shè)計、施工安裝經(jīng)驗，給出零碳住宅項目特定的方案說明,并在環(huán)保、節(jié)能方面做到最大限度的優(yōu)化。

4.4 太陽能光伏系統(tǒng)

根據(jù)用電需要，對太陽能光伏系統(tǒng)的總體性能進行個性化定制，做到節(jié)能效果和環(huán)保效果最優(yōu)化。傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少，與此同時全球還有約20億人得不到正常的能源供應(yīng)（圖6）。

這個時候，人們把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu)，維持長遠的可持續(xù)發(fā)展。其中太陽能以其獨有的優(yōu)勢成為人們關(guān)注的焦點。豐富的太陽輻射能，是取之不盡用之不竭、無污染、廉價的能源。太陽能每秒鐘到達地球的能量高達11.2×1016kW·h，如果把地球表面0.1%的太陽能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)變率為5%，那么每年發(fā)電量可達5.6×1012kW·h，相當(dāng)于目前全世界能耗的40倍。人們現(xiàn)在研究出的發(fā)電系統(tǒng)有太陽能光伏系統(tǒng)（圖7）。4.5地?zé)崮芾孟到y(tǒng)

地?zé)崮茏鳛榇蟮刂小叭≈槐M、用之不竭”的可再生能源，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ哪茉葱问?。采用這個系統(tǒng)，夏季運行時利用特朗伯墻的誘導(dǎo)動力來使室外新鮮空氣通過屋頂進入室內(nèi)，并采用屋頂蒸發(fā)式冷卻系統(tǒng)來預(yù)冷空氣，用地源熱泵制取的冷水來作為頂板埋管的冷源，以達到輻射制冷的目的；冬季則采用特朗伯墻加熱空氣與地源熱泵低溫地板輻射采暖相結(jié)合的運行方式（圖8）。

4.6 雨水收集系統(tǒng)

雨水收集系統(tǒng)，完整地說應(yīng)該叫做“雨水收集與利用系統(tǒng)”，是指收集、利用建筑物屋頂及道路、廣場等硬化地表匯集的降雨徑流，經(jīng)收集——輸水——凈水——儲存等渠道積蓄、利用雨水，為綠化、景觀水體、洗滌及地下水源提供雨水補給，以達到綜合利用雨水資源和節(jié)約用水的目的。具有減緩城區(qū)雨水洪澇和地下水位下降、控制雨水徑流污染、改善城市生態(tài)環(huán)境等廣泛的意義（圖9）。

同時，零碳住宅采用整體外保溫的策略。墻壁是用導(dǎo)熱材料建造的，可減少室外熱滲透，吸收室內(nèi)多余熱量，穩(wěn)定室內(nèi)氣溫波動。通過零碳住宅的這些設(shè)計，能夠為住戶提供既環(huán)保又舒適的未來生活體驗（圖10）。

5 結(jié)語

21世紀(jì)，全世界的建筑節(jié)能事業(yè)肩負著重大的歷史使命，必須全面推進建筑節(jié)能。為此，要做好各類氣候區(qū)、各個國家、各種建筑的節(jié)能工作，要全方位、多學(xué)科地，綜合而又交叉地研究和解決一系列經(jīng)濟、技術(shù)與社會問題，在進一步提高生活舒適性、增進健康的基礎(chǔ)上，在建筑中盡力節(jié)約能源和自然資源，大幅度地降低污染，減少溫室氣體的排放，減輕環(huán)境負荷，并正在從多方面作出世界性的努力。建筑節(jié)能將是大勢所趨，人心所向，既是國家民族利益的需要，又是億萬群眾自己的切身事業(yè)，它必將克服目前存在的各種困難，在新世紀(jì)得到跨越式的發(fā)展（圖11）。