提起会“呼吸”的房子,就不得不说一下“零能耗建筑”,什么是“零能耗建筑”呢?1977年,丹麦技术大学埃斯本森教授首次提出了“零能耗建筑”的概念,即通过良好的设计和建造,仅采用太阳能为能源就能保证建筑物冬季供暖的建筑。
在传统建筑中,受墙体及门窗等隔热保温性能不良、气密性不佳和热桥效应(因室内外温度、湿度、热量相差较大,墙体导热不均而产生的内墙结露、发霉甚至滴水的现象)等影响,人们不得不“主动”借助空调、暖气、加湿器或除湿器来调节室温、湿度和空气质量。而超低/近零能耗建筑几乎不需要这些设备的帮助,就能达到居住环境温度、湿度皆适宜,空气清新的效果,就像会“呼吸”一样。那么,超低/近零能耗建筑是如何做到这些的呢?
超低/近零能耗建筑提升节能水平的关键技术有很多。比如,节能的设计理念、无热桥设计、高效保温的围护结构、优质节能的门窗和遮阳系统、极佳的气密性和水密性、带热(湿)回收功能的新风系统、自然资源的直接利用、再生能源的利用,等等。如此一来,超低/近零能耗建筑不仅能通过建筑本身的构造来达到高效的保温、隔热性能,还能充分利用太阳能、地能、风能以及各种再生清洁能源让人们的居住环境更舒适。
以建筑通风廊道设计为例。在炎热和潮湿的地区,空气自然流动是最优选的冷却方法,所以当住宅楼内部的主要通风廊道与该区域主导风向在一个方位上时,可有效改善建筑组群内的通风环境,加强室内自然通风,创造空气自然流动的舒适环境。以高效智能遮阳隔热系统为例。玻璃窗是传热系数最大的围护结构之一。夏季给室内降温的一个常用办法是使用窗帘或遮阳帘,但实际上,这是一种非常低效的降温方式。
不管是窗帘还是遮阳帘,都只能局部遮阳,还影响室内采光。而且,为了隔热,在炎热的白天,人们通常选择不开窗,如此一来,被阳光照射后的窗帘或遮阳帘又成了另一个热源,导致室内又热又闷。不过,通过安装高效智能遮阳隔热系统,不仅可以让建筑整体达到更高效的遮阳降温效果,还保证了有效的采光和通风。这套系统的典型特点是外遮阳。没错,和传统安装在室内的遮阳产品不同的是,这套系统的相关遮阳设备通常安装在建筑外围。
它能根据户外光照环境的改变进行智能调节,轻松改变遮阳设备的角度和朝向,做到既遮阳引光,又通风防雨。这是一种强大的被动策略,如果得到充分利用,会对建筑物的整体性能和空间质量产生巨大影响。研究报告显示,高效智能遮阳隔热系统可以在夏季隔热、冬季保温中减少25%以上的空调能耗。如果将其与特殊墙体、高气密性能门窗有机结合起来,将对降低夏季制冷能耗和冬季采暖能耗产生显著贡献。
当然,不同地区设计、建造超低/近零能耗建筑要因地制宜,要根据当地的气候环境进行考量。对于哈尔滨,需要的是针对寒冷干燥的冬天的被动供暖策略;对于海南,需要的是针对潮湿闷热的夏天的被动制冷策略;对于冷热分明的地区,则要同时考虑被动供暖和被动制冷双策略。
超低/近零能耗建筑的发展离不开科技的进步,它依赖于太阳能光伏系统、太阳能光热系统、高性能建筑外墙保温系统以及建筑内部智能化控制等先进技术的逐步发展和完善。超低/近零能耗建筑的最终目标是实现零能耗,强调建筑产出的能量要比消耗的能量更多。频发的自然灾难一直提醒着人们应对全球气候变化的紧迫性,所以,发展建筑节能不仅是为了减少化石能源的使用和碳排放,更是为了提高应对未来极端气候挑战的能力。
它的意义不仅仅是为了让人们居住得更舒适,更是为了创造一种可以自我运作的自循环系统,尽可能地减少对环境的破坏和对资源的依赖。