劉金鳳

（天津國(guó)土資源和房屋職業(yè)學(xué)院）

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程的加快，能源短缺成為每個(gè)國(guó)家不容忽視的重要問(wèn)題。建筑能源消耗約占全球總能耗的三分之一，降低建筑能源消耗成為當(dāng)下必須要解決的問(wèn)題。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的加快，能源的需求量也在逐年上升，節(jié)能降耗是我國(guó)面臨的巨大問(wèn)題，建筑節(jié)能將成為減輕能耗壓力、滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)的最有效途徑，在這樣的背景下，零能耗建筑被逐漸推廣。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)綠色建筑的探索還只是剛剛開(kāi)始，2016年7月27日，中國(guó)建筑科學(xué)研究院環(huán)能院召開(kāi)了關(guān)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》編制的第一次會(huì)議，該標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)建筑科學(xué)研究院會(huì)同河北省建筑科學(xué)研究院主編，這也標(biāo)志著我國(guó)零能耗建筑的發(fā)展將進(jìn)入一個(gè)新的階段。

2 零能耗建筑的歷史與發(fā)展

早在1976年，工作于丹麥技術(shù)大學(xué)的Torben V.Esbensen 等研究人員，利用太陽(yáng)能對(duì)丹麥冬季的建筑進(jìn)行供暖，在供暖期間，這些研究人員做了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，隨后他們提出了“Zero Energy House”(零能耗建筑)一詞。自此之后，關(guān)于零能耗建筑的研究逐漸興起。

德國(guó)Fraunhofer太陽(yáng)能研究所的Voss.K，等［2］研究人員，從1922年至1924年三年期間對(duì)德國(guó)一幢房屋的能耗系統(tǒng)進(jìn)行了檢測(cè)研究，通過(guò)此項(xiàng)研究Voss.K提出“無(wú)源建筑”（Energy Autonomous House，也稱(chēng)Self-sufficient Solar House），Voss. K 等還考慮到建筑物與電網(wǎng)連接的情況，結(jié)合太陽(yáng)能光電技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步提出“零能耗建筑”（Zero-energy building）的定義。

世界首個(gè)有影響力的“零能耗建筑”是英國(guó)的貝丁頓零能耗社區(qū)（見(jiàn)圖1）。該項(xiàng)目于2000年動(dòng)工，由英國(guó)著名的生態(tài)建筑師比爾·鄧斯特（Bill Dun‐ster）設(shè)計(jì)。整個(gè)項(xiàng)目于2002年完成[3]。

圖1 貝丁頓零能耗社區(qū)實(shí)景圖

2008年10月，國(guó)際能源署（International Energy Agency）發(fā)起了“走向凈零能耗太陽(yáng)能建筑”（To‐wards Net Zero Energy Solar Buildings）項(xiàng)目[4]，該項(xiàng)目對(duì)零能耗建筑發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行了解決，國(guó)際能源署在零能耗建筑的發(fā)展中起到了重要的推動(dòng)作用。經(jīng)過(guò)5年的研究，該項(xiàng)目在對(duì)近300個(gè)零能耗建筑進(jìn)行分析評(píng)價(jià)的同時(shí)，提出了若干分析評(píng)價(jià)模型工具，其成果已經(jīng)匯集成書(shū)《Net zero en‐ergy buildings》出版[5]。書(shū)中提到的這300 個(gè)零能耗建筑，中國(guó)入圍的零能耗建筑僅有兩個(gè)，分別是廣州珠江城大廈與上海東灘生態(tài)城，其余大部分都來(lái)自歐洲和美國(guó)，也間接說(shuō)明在零能耗建筑的實(shí)踐過(guò)程中，中國(guó)與歐美等國(guó)的差距還很大。

我國(guó)建筑節(jié)能的興起從20 世紀(jì)80年代開(kāi)始。1986年原建設(shè)部頒布的《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》開(kāi)啟了我國(guó)建筑節(jié)能新階段，該標(biāo)準(zhǔn)要求在1980年當(dāng)?shù)赝ㄓ迷O(shè)計(jì)能耗水平基礎(chǔ)上，新建居住建筑要節(jié)能30%。

2011年中德兩國(guó)進(jìn)行合作，合作的重要內(nèi)容是建造被動(dòng)式低能耗建筑。同年6月28 日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與德國(guó)交通建設(shè)和城市發(fā)展部共同簽署了《關(guān)于建筑節(jié)能與低碳生態(tài)城市建設(shè)技術(shù)合作諒解備忘錄》[6]。2014年7月7日，在我國(guó)總理李克強(qiáng)、德國(guó)總理默克爾的共同見(jiàn)證下，中德生態(tài)園被動(dòng)房項(xiàng)目在北京正式簽約[9]。

2014年全國(guó)住房城鄉(xiāng)建設(shè)工作會(huì)議提出：大力推廣被動(dòng)式超低能耗綠色建筑，進(jìn)一步提高建筑節(jié)能水平。2015年11月，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部為實(shí)行技術(shù)引領(lǐng)，制定并下發(fā)了《被動(dòng)式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則》。

2016年2月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》明確提出發(fā)展被動(dòng)式房屋等綠色節(jié)能建筑。這是首次在國(guó)家文件中明確發(fā)展被動(dòng)式建筑。

3 國(guó)外零能耗建筑典型案例

3.1 丹麥葛羅恩達(dá)斯零能源辦公建筑

該建筑屬于丹麥的首例零能耗建筑[7-8]。該項(xiàng)目的主要原動(dòng)力來(lái)自于奧爾胡斯市政當(dāng)局希望給城市制造一個(gè)綠色典范的標(biāo)志。項(xiàng)目采用綜合節(jié)能設(shè)計(jì)（IED）程序，在建造過(guò)程中與主辦方、工程師和其他專(zhuān)家緊密合作。在綜合節(jié)能設(shè)計(jì)方面，該建筑注重生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)文化的可持續(xù)發(fā)展能力，節(jié)能方案從整體上對(duì)建筑進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，即達(dá)到了低能耗建筑的要求水平，創(chuàng)造了零能耗建筑（見(jiàn)圖2）。

圖2 丹麥葛羅恩達(dá)斯零能源辦公建筑剖面圖解

3.2 德國(guó)弗賴(lài)堡的太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所

位于德國(guó)弗賴(lài)堡Christaweg街40號(hào)的德國(guó)弗賴(lài)堡的太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所[9]是一所零能耗的建筑，該建筑于1992年竣工，建筑面積332m2，采用被動(dòng)式蓄熱墻體，維護(hù)結(jié)構(gòu)用40mm石膏砌塊、240mm纖維素保溫層、透明保溫（TWD）墻體系統(tǒng)、夾芯保溫墻、夾芯保溫墻。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)采用大直徑風(fēng)管被動(dòng)進(jìn)風(fēng)。該項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)性技術(shù)在當(dāng)時(shí)的德國(guó)太陽(yáng)能研究領(lǐng)域都是一流的。其中，氫/氧電池系統(tǒng)是突出特點(diǎn)。這個(gè)系統(tǒng)太陽(yáng)能的儲(chǔ)存可以在不同季節(jié)、不同氣候條件下實(shí)現(xiàn)，單這項(xiàng)技術(shù)就使用了超過(guò)一半的預(yù)算[10]。

4 國(guó)內(nèi)零能耗建筑典型案例

4.1 廣州珠江城大廈

廣州珠江城大廈位于廣州珠江大道西與金穗路的交匯處，由SOM建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所與廣州市設(shè)計(jì)院共同設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖3）。建筑高度309m，總建筑面積達(dá)171379m2，地上71 層，地下5 層，耗資18 億元，2012年竣工。該建筑綜合運(yùn)用風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、輻射制冷帶置換通風(fēng)、高性能幕墻、日光感應(yīng)及人員感應(yīng)控制等11 項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。珠江城大廈在高度上雖然不能與上海中心、迪拜塔等摩天大樓相比，但它在建筑設(shè)計(jì)和節(jié)能技術(shù)手段上都體現(xiàn)了零能耗建筑的特點(diǎn)，包含了節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，通過(guò)設(shè)計(jì)和技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了真正的零能耗[11]。

圖3 廣州珠江城大廈外景圖

4.2 萬(wàn)通新新家園會(huì)所

位于天津生態(tài)城的萬(wàn)通新新家園會(huì)所是中國(guó)第一個(gè)零能耗的公共建筑，該建筑于2011年10月竣工并投入使用，占地面積543.08m2，建筑面積1245m2。設(shè)計(jì)者對(duì)建筑外觀、結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了巧妙設(shè)計(jì)，大幅降低了建筑運(yùn)行能耗，同時(shí)使用可再生清潔能源（風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮艿龋┨娲Ｒ?guī)能源的使用，用以滿(mǎn)足建筑所需，從而達(dá)到使建筑自身產(chǎn)能就能滿(mǎn)足自身運(yùn)行的理想狀態(tài)，而不需要市政供電、供熱。該設(shè)計(jì)的目標(biāo)定位為零能耗建筑，是進(jìn)行低能耗建筑設(shè)計(jì)的全面實(shí)踐（見(jiàn)圖4）。

圖4 萬(wàn)通新新家園會(huì)所

5 結(jié)語(yǔ)

如何降低建筑能耗成為當(dāng)今熱議的話(huà)題，節(jié)能建筑逐漸興起，隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，建筑能源的使用逐漸從不可再生資源過(guò)渡到可再生資源，世界各地的零能耗建筑層出不窮，由此可見(jiàn)零能耗建筑是未來(lái)建筑的發(fā)展方向。我國(guó)零能耗建筑的發(fā)展與國(guó)外部分國(guó)家相比較為緩慢，在理論基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)、分析、運(yùn)行等方面也都有較大差異。因此，應(yīng)以國(guó)外成熟的理論和成功案例為基礎(chǔ)，總結(jié)出適合我國(guó)零能耗建筑的研究理論及技術(shù)，從而加速我國(guó)零能耗建筑的發(fā)展。