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未来建筑发展趋势!不得不了解的零能耗建筑

更新时间:2019/01/04    

纵观全球,随着社会经济的发展,工业结构的调整,工业、交通、建筑是能耗最严峻的部分,其中建筑能耗占比达到39%,这包含住宅建筑占21%,商用建筑占18%,与此同时,能耗的流失也伴随巨额经济的花费。

在建筑能耗严峻的大环境下,发展“零能耗建筑”是必然,关于零能耗建筑,简单说就是通过各种节能材料、技术及各种手段,有效且大幅减少能耗消耗的建筑。

零能耗建筑在近几年获得尤其多的关注,自2017年以来,来自世界各地的房地产开发商、不仅关注将商业建筑通过加装及改造智慧系统以实现“零电力建筑”的目标,更把定义延展到包括水、空气、光线、建筑材料等资源角度,从而实现更高的资源零损耗的诉求。

以下是来自全球5座建筑在实现零能源,建造可持续建筑这个目标上,都具有较强的代表性并呈现各自的发展差异。

加拿大乔伊斯中心



乔伊斯中心是加拿大绿色建筑委员会新制定的零碳建筑标准中16个试点项目之一,莫霍克学院乔伊斯合作与创新中心由 B+H和 McCallum Sather Architects 设计体现旨在减少建筑碳足迹的环保技术。



作为可持续发展的生活实验室,占地96000平方英尺的乔伊斯中心以莫霍克学院在健康、能源和技术三个重点领域的应用研究优势为基础,利用现有和新的合作伙伴关系,耗资5400万美元打造了一个专注于技术先进的学习和实验室空间,内含最先进的实验室、工作室、演讲厅和行业培训中心。

建筑的教室、协同工作空间和实验室围绕一个大的、充满阳光的中庭组织起来,都是模块化空间和灵活的学习环境。建筑采用本地材料和双层墙体系统,最大限度地利用自然光,调节室内气候,该项目还利用28口地热井开发清洁可再生能源。
B+H主持建筑师 Lisa Bate 表示该项目的重点是设计“作为示范的建筑”,在顶部,2000块太阳能电池板安装在一组“翅膀”上,以支持建筑的净零性能。该设计还包括雨水收集系统,径流由两个地下蓄水池收集,可以满足建筑的用水需求。国落基山研究所

由ZGF建筑事务所设计的落基山研究所的创新中心在其运营的第一年实现了近零能耗,并且视觉舒适度得到了在其中工作的人的广泛肯定。大量的被动采光和自然通风不仅可以减少能源使用并有助于近零能耗,还可以使其成为一个更舒适,更高效的工作场所,这个项目估计四年就可以因为使用再生能源收回额外的成本。



电商巨头亚马逊在美国西雅图市中心新总部Spheres,耗资高达40亿美金,包括斥巨资建造的“绿色天堂”——迷你热带森林,让这些建筑变得充满生机。



The Spheres 由三个玻璃球状建筑物组成,最大的球体高90英尺(约27米),宽130英尺(约40米),里面种植了来自世界各地的植物,多达4万多株,覆盖的物种有400多种,行走其间犹如漫步林中,可谓一个“室内热带雨林”,而三个玻璃球状建筑物其实是使用钢框架和夹层玻璃建造,每个球体需要2643块面板,热量从面板反射出来,但允许适当波长的光通过,以利于植物的生长。The Spheres内设有休息区、会议室、工作区、亚马逊职工休息和就餐区域等。而 Amazon Go 距离 The Spheres 仅仅几步之遥。此外,该建筑内的通风系统则模拟户外微风,白天温度保持在华氏72度,湿度为60% ,到了晚上,晚上温度会下降,湿度会上升。



Living Wall 应该是 The Spheres 最大的特色,足有四五层楼高,拥有超过 25000 种植物,被植入 4000 平方英尺的墙内,是生物多样性的创新示范,同时也是亚马逊园艺学家 Ben Eiben 的心血结晶。



在荷兰阿姆斯特丹,有一栋号称全世界最先进的智慧办公室 Edge,大楼的中庭是太阳能系统集成中心,每一层楼的网状隔板加强办公室空气流动,空气上升从屋顶出去,创造自然的通风系统,气流变化让在室内办公的人感觉像在室外,即使在一个风雨交加的日子,透过自然光与玻璃角度,大楼光线仍然保持明亮。此外,他们使用机器人做夜间巡逻,以及通过数字天花板侦测哪些地方特别需要清洁,当晚清洁人员与就能知道哪些地方特别需要打扫。厕所内的擦手纸也有传感器,让清洁人员知道哪些厕所使用最频繁。大楼设计者,PLP建筑事务所的Ron Bakker说:The Edge大楼最初的设计理念是为了,探索如何使建筑的使用者达到最大的舒适度,健康度,和创造最大的生产效率,在4年的设计时间里这一理念始终贯穿整个设计设计和建造过程。随着大楼的建成,The Edge在全球范围内为绿色建筑树立了新的标杆。
联合国城位于Marble码头前端,是哥本哈根滨海新区——北港区中心地带的第一座新型建筑。建筑为设立于哥本哈根的联合国组织的1500名员工提供办公场所。在能源效率与气候友好程度方面,这座建筑已经达到最高水准。

在联合国城的建设过程中,绿色思维是首要基础,建筑重点关注的是联合国的需求与价值,以达到联合国对该建筑的1000多项需求。3XN设计的“联合国城”位于哥本哈根北港区海港边,总面积约4.5万平方米,外表呈不规则八角星形状。



这一建筑采用海水冷却系统,几乎不需要额外电力来冷却建筑。屋顶还安装了1400多块太阳能面板,预计每年可为建筑提供约30万千瓦时的电力。此外,在节水方面,该建筑预计每年可收集300万升雨水用来冲洗马桶。
零耗能建筑近几年也在国内外各地开始崭露头角,不得不承认的是,此项耗资巨大且设计难度大,且需要因地制宜的项目,在进行时需考虑多方因素。“生态环保”、“可持续发展”等词汇不该成为营销时用来博眼球的“道具”,而更应该思考如何在保持与提高其室内环境舒适性的同时,降低其总能耗占比。

在这方面,建筑自动化是一项关键技术,现代化的智能建筑更离不开数据,利用天气数据与能源价格数据等外部数据来制定其预测控制策略,调节能耗,从而让建筑物更具灵活性。

大量的监控设备是建筑自动化的前提,而数据也正来源于此。一幢配备精良的现代化办公大楼能够通过10000个高频数据传感器,轻松实现数据供应,如果数据公开共享的话,则可推动物联网这一全球性发展趋势,这为智能建筑与建筑自动化向新市场与仍然未知的市场提供数据。

随着时间的推移,基于零能耗实验室的研究可能通过广泛的分享和修正为全球新建筑和未来建筑提供成熟的数据驱动,不仅减少建筑运营成本,更是可以大大减少建筑行业对环境的影响。