零碳设计的实践探索

 

为认真贯彻落实国家绿色发展政策，雄安新区坚持绿色低碳循环发展，推广绿色低碳的城市建设，推进资源节约和循环利用。为适应雄安新区的绿色发展规划，城市设计研究者在零碳发展实践中不断的探索和尝试，从建筑形体设计、能源获取方式、建筑性能及智慧系统应用等方面进行研究和突破，设计出接近零碳的建筑。

 

 

 

 
源盛微工坊原型屋是源盛城发集团倾力打造的现代高品质办公建筑，为面向未来建筑的发展，源盛微工坊做了多方面的探索和尝试，项目遵循"阳光、绿色、智慧"的发展理念，符合国家绿色建筑发展方向，真正实现了低能耗的建筑空间。 

 

设计以契合雄安新区绿色建筑规划为基础，着力将项目打造成为符合雄安新区发展的定制化产品。雄安新区将来90%以上都要建成绿色建筑，并且以雄安新区绿色建筑和绿色建材为突破，带动全国建筑行业的绿色发展。本项目以此为着眼点采用模块化的建筑形态及节能高效的技术手段为雄安新区未来生态办公园区的建设提供了新的产品。

 

设计之初围绕如何实现真正的超低能耗进行了深入的研究讨论。最终从五方面展开：建筑形体、建筑性能、能源获取、智慧系统、环保材料。该项目成功申报了河北省科技计划环资专项资助项目"超低能耗建筑关键技术研究及示范"。

 

  
规整的建筑形体，建筑模块选型采用了较方正的“L”形体，通过围合方式形成了四合院的建筑形态。

 

四合院是中国传统民居中典型的建筑形式，承载了北方的地域文化和个性化建筑特色。本项目的建筑形态从地域文化特征、建筑个性化、可持续发展三方面延续了合院建筑的特点,加强了对北方传统民居建筑的诠释。

 

地域文化特征：对称式的建筑格局形成规整的建筑形态，围合出的院落空间方正大气，符合礼序的空间塑造。同时规整的形体避免了凹凸变化和装饰性构件对建筑节能的不利影响。

 

建筑个性化：在继承传统院落空间特点的基础上,通过各种动静态使用场景的分析，采用模块化功能组合，针对不同使用功能提供个性化建筑功能，符合多种功能的综合需要,以期探索一条具有地域特征的个性化设计模式。

 

可持续发展：在空间布局上采用合院形式夏季增强自然通风，减少热岛效应，避免冷风对建筑产生热损耗。建筑朝向采用南北向，增加建筑采光面尽量获取更多日照条件。

 

 

建筑光伏一体化技术，源盛集团旗下英利国家重点实验室拥有20余项光伏建筑一体化专利技术。在本项目中光伏技术作为第一能源获取方式提供日常用电能耗。但光伏板的技术性与建筑美观度之间如何找到平衡成为立面设计的焦点。英利实验室针对这一难题进行创新性研发，突破传统太阳能电池板外观设计，成功研发出具有中式艺术特色的新型光伏建筑材料。仿制青砖图案的光伏板与建筑立面设计浑然一体，表现出新型材料的建筑表现力。

 

微工坊总装机容量97.8千瓦，安装面积728平米，年发电量超过10万度。利用光伏一体化技术对于普通房子可实现50%用电能耗的自给率，而作为被动式建筑的微工坊，除满足用电需求外，预计可实现35%的外输率，25年总减排效益可达150万元。

 

 

地源热泵系统，本项目在地热能源方面做了充分利用。利用地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力，将地下土壤中热量或者冷量转到所需要的地方。冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环系统，实现节能减排的作用。由于大地土壤的热惰性高，所以建筑内部的温度恒定，可以为建筑提供高品质能源。

 

空气源热泵系统，微工坊项目为了将不同的空调系统进行能源消耗比对，在其中一栋建筑中，采用了空气源热泵系统。空气源热泵系统，是从空气中直接得到能量，夏天把室内多余的热量通过热泵输送到室外空气，冬天从室外获得热量输送到室内。由于空气源热泵是通过空气能原理，只需少量电能就可以驱动，比传统的热泵节约20%左右的耗电量。

 

 

 

被动式超低能耗建筑，微工坊能够适应气候特征和自然条件，高品质的保温材料及门窗使建筑具有良好的保温性能及气密性。

 

性能优秀的外保温包裹的情况下热量想要通过建筑围护结构传导很困难，为减少边、角、连接点等细部节点热传导，采用无冷热桥的设计以及优化冷热桥细部节点是建筑节能最有效的方法之一。

 

 

毛细管辐射空调系统，毛细管辐射空调系统是一种新型节能高舒适度室内空气调节系统，可以使建筑的整体空调系统的能耗降至最低。毛细管系统与新风系统结合到一起，利用精细的自控技术，对室内的温度、湿度、氧含量进行精准的控制，使室内达到非常舒适的环境。

 

 

智能办公系统，以微工坊为平台，融合了AI人工智能技术、自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的办公与居住日常事务的管理系统，提升微工坊安全性、便利性、舒适性、并实现环保节能的工作和居住环境。

 

智慧能源管控技术，基于AI人工智能，由英利集团自主开发的全方位智慧能源管控系统，是通过对业主生活工作习惯大数据的分析，采用传感器，对楼宇的新风系统、空调系统、太阳能发电系统等能源系统进行统一调控，实现源盛微工坊的温度、湿度、水、电器及人的行为习惯智慧管控，达到最佳平衡效果及能源使用的最优化。

 

微工坊智慧系统的运用为未来智慧园区拓展做充分准备，未来智慧园区将对智能化系统应用、绿色节能管理、办公服务信息平台三大板块布局推广。
 

 

 

 

微工坊在立面中采用了绿色建材维卡木，是一种不含甲醛、苯、二甲苯、铅、铜等重金属，并且可以回收循环再利用的环保性能优越的再生木材。

 

维卡木通过对实木进行粉碎、造粒，再经过一系列的工艺处理后挤出成型，具有防水、不腐烂、不霉变、不开裂、抗老化、抗白蚁、抗发霉、抗酸碱、断裂强度大、稳定性高等原木结构很难具备的优良特性。尤为可贵的是，虽经粉碎再造，但木质感依然很强，木纹美观，触感理想。

 

 

 

 

 

科学技术是人类社会进步的阶梯，也是建筑发展的阶梯。技术手段的变革，会超越风格流派等文化因素，对建筑设计产生巨大的影响，并使得建筑审美观念和建筑创作观念及设计方法也随之发生巨大的变化。本次零碳建筑的实践为科技在建筑中的作用做了很好的诠释，为探索未来建筑在“零碳、绿色、智慧、舒适”等方面迈出坚实一步。

 

 

项目名称：源盛微工坊原型屋
建设单位：源盛城发集团
项目类型：产业办公
设计单位：北京维拓时代建筑设计股份有限公司
设计指导：汪涌
课题研究：智慧办公研究组
建筑设计：1A1建筑所、3A1建筑所