在世界绿色建筑浪潮当中,直接针对建筑能耗问题提出的“零能耗建筑策略”正日益成为人们关注的焦点,其核心特点除了强调被动式节能设计外,将建筑能源需求转向太阳能、风能、浅层地热能、生物质能等可再生能源,为人们的建筑行为,为人、建筑与环境和谐共生寻找到最佳的解决方案。
近几年,众多“零能耗建筑”实践正由单个示范项目开始成为国家的导向性行动。
德国“被动屋”将广为普及
在德国,建“被动屋”已有十多年的历史。它是一种不用传统供暖系统的房屋,转而利用太阳能和屋内热源———家用电器、生火造饭及人体自身的天然热辐射来采暖。这是一种基本上甚至完全靠太阳能转换、房屋内部人体热源及房屋保温性能来供暖、供热水以至照明,把人主动“外加”的供热能耗即用常规供热锅炉或常规电力网采暖和供热水的能耗降到零或近于零的房屋。
“被动屋”的墙和窗都做到最大限度的保温———墙体都用矿物棉、聚苯乙烯泡沫塑料、秸秆束等作隔热材料,而从南面超大型窗户进来的太阳能比散失出去的多。据称此举能把供热能耗降到15瓦/平方米。在一个房间里,只要有2个人呆在里面和开着2只白炽灯,就能保持最佳温度。另外,“被动屋”都装有强制通风系统,它的热交换器能把外排空气的热量转给吸入的空气,有了这种通风系统,就不必开通风小窗了,这也能起到保温作用。此外,“被动屋”是一种漂亮的玻璃房,极具观赏性———在建筑上它的南面(正面)总是镶玻璃的,几乎占满整个南墙的玻璃窗就是用来最大限度吸收和储蓄太阳能,以加热屋内空间。
在德国,“被动屋”住户的采暖花费比普通房屋住户少95%。随着“被动屋”的逐渐普及,其市场售价已降到几乎与普通房屋持平的水平。据一份营销研究报告预测,到2010年,德国“被动屋”的总数将占全国房屋的20%。
俄罗斯推广“生态屋”
“生态屋”是一种高效而和谐的利用生态资源的系统。它由“零能耗房屋”和屋旁地构成。屋旁地用于采用高效生物方法和新式耕作法种植农作物和对所有液体、固体的有机废物进行生物加工利用,包括沼气发生器等。采用这些方法可以比在纯天然条件下更快地培育屋旁地的生态资源。
“生态屋”主要靠太阳能集热器供暖,不足部分以燃用可再生载能体(秸秆、木材、沼气等)的发热机补充。但“生态屋”一般也都备有烧煤、柴油或天然气的供热设备,以防不测,只是其能耗要比普通房屋采暖要少得多,为其几分之一。据报道,即使在西伯利亚这样的世界最寒冷地区,“生态屋”在2—5月和9—10月也能仅靠太阳能供暖。
西伯利亚“生态屋”另一个重要特点,是强调建房采用当地的建材(但必须是生态建材)。可称作生态建材的不仅是对人无害的建材,还应该是生产中对环境无害、房屋使用期结束后可就地以自然方式无害化处理的建材。如加气泡沫混凝土、泥砖、压制秸秆构件、木材(在林区)等。用作墙体保温材料的主要是秸秆、芦苇、亚麻秆等。
此外,“生态屋”的有机废物全部要用生物技术自行资源化处理,使之变成肥料。污水也要经天然过滤系统处理而可以用于浇地等复用。
据称,建造优良的木结构“生态屋”式庄园房,实际造价为100—150美元/平方米。
美国推广“零能耗住宅”
美国正在大力推广的“零能耗住宅”有室内温度变化小、不怕停电、节约能源和减少污染等优点。该技术视房屋为一个诸多元件协作运转的整体,旨在通过最佳整体设计、利用最先进的建筑材料以及已上市的节能设备,达到房屋所需能源或电力100%自产的目标。
所谓的电力100%自产以年为时间计算单位。“零能耗住宅”同时还与电网相连,其自产电力不足时可从外界补充,过剩时可输入电网,而电力公司也需为此支付等价电费。
高效利用太阳能是“零能耗住宅”技术的关键。通过外墙(如太阳能吸热壁)、窗户和建筑材料等,不借助任何机械装置,直接利用太阳能进行房屋自然供暖、降温和照明,以减少房屋降温或供暖所需的能源消耗。
同时,在房屋降温和供暖保暖方面,窗户的方向和位置、隔热性能不同的窗玻璃的选用、窗玻璃的组装层数、窗框材料等因素也起重要的作用。
“零能耗住宅”的太阳能发电系统通常通过在屋顶安装外观似有色玻璃的光电薄膜材料,来实现太阳能发电的目的。
另据美国能源部介绍,在没有与电网相连的美国偏僻地区,房屋利用太阳能电池作为电力来源,以其简易可行正受到越来越多人的青睐。
中国“零能耗”建筑刚刚起步
伴随我国建筑节能工作的快速发展,各种节能技术、产品已经日趋成熟,零能耗建筑项目实践消息开始频频见诸报端。
最引人关注的首数南京锋尚国际住宅项目。北京锋尚项目两年前因综合采用高标准节能技术系统取得了高舒适度低能耗的突出成效,带动了国内高科技节能建筑的发展。之后在南京推出的项目即打出“零能耗住宅”目标,定位将运用各种世界最先进建筑科技,探索并创造符合现代人居微能耗高舒适度居住环境。根据现有建筑设计、节能设计,该项目建成后,将在基本照明、冬季采暖、夏季制冷三方面实现零能耗。如果最终效果显著,南京锋尚将有可能赢得中国“第一个零能耗住宅”称号。
前不久,在全国节能周北京农展馆广场上,一座占地面积208平方米,建筑面积40平方米的“零能耗建筑”节能庭院,吸引了众多人观看。该庭院里,风光互补风车(风力发电机)、光电系统为整个房屋提供了全部照明用电;现场设计、施工的地源热泵系统,提供了建筑夏天制冷(冬天供暖)需求;路灯和草坪灯都靠太阳能发电照明,地上铺着透水砖,屋顶装有太阳能热水器,西侧墙和屋顶都使用植物立体绿化技术,可起到净化空气、防止粉尘污染、减少噪音和光污染等作用;住宅本身是用一种中空、重量轻的节能墙体材料制成,门窗是节能门窗,屋内装着节水器具;房间内陈列有包括电视、冰箱、节能燃气灶等多种节能型家电设备、可降解塑料日用品等节能环保型产品。