淺析零碳綠色住宅

■ 袁富貴 Yuan Fugui

1 零碳住宅概念

在社會高度發展的今天，建筑領域產生的二氧化碳占全球二氧化碳總排放量的55%，建筑傳統的二氧化碳排放主要源自于建筑設備對電力和燃氣等化石能源的消耗。為了減少建筑對全球變暖和氣候變化帶來的消極影響， 一方面需通過各種節能設置減少對能耗的需求，另一方面需通過可再生能源滿足余下能源需求以實現建筑的零二氧化碳排放（圖1）。

“零碳住宅”并不是指沒有二氧化碳排放的住宅，而是碳源（生產、生活中所產生的二氧化碳）減去碳匯（林地、濕地所吸收的二氧化碳）等于零，是一種全新的生產與生活方式。利用傳統的太陽能、風能、地熱能實現能源自給自足；用餐后留下的剩飯剩菜，將被降解為生物質能，用于發電。

2 零碳住宅發展面臨窘境

盡管生態技術的發展可以用日新月異來形容，但與辦公建筑、商業建筑相比，生態住宅的發展仍顯得十分緩慢。即使是在當今西方發達國家，最搶眼的生態建筑無一例外的都是高投資的大型項目，其中比較有代表性的如德國柏林的新議會大廈、法蘭克福商業銀行、漢諾威世博會26號館、塞維利亞世博會英國館等。至于說私人住宅(獨立式)則大多因為規模小而顯得不那么起眼，而說到社會性的大規模中低造價住宅，很少有人問津。零碳住宅所觸及的不僅是建筑本身，還有一系列其他社會問題。理想中的生態住宅模式與現實社會還存在較大差距，一系列政策、法規和技術措施還有待完善。

3 零碳住宅設計案例

倫敦零碳館是中國第一棟建成的零二氧化碳公共建筑，由兩棟零碳排放的建筑前后相接而成，座落在上海世博會城市最佳實踐區上海案例的北側（圖2）。倫敦零碳館從多角度多層面向世博訪客展示中國和世界建筑節能減排的最新成果。該項目原型取自于世界上第一棟零二氧化碳的社區貝丁頓零碳社區。

4 零碳住宅設計（圖3）

4.1 風動儲能保溫除濕雙向通風帽

儲能保溫除濕雙向通風帽簡稱風帽（圖4），分為自然通風和機械通風。自然通風是通過外界的自主風力尋向裝置確定建筑周邊風力的主要方向，并且將室外風動力轉化為室內建筑通風的動力，從而免去了傳統空調通風系統的能耗；機械通風在外界風力不足時啟動，通過來自光電板收集的能量進行通風（圖5）。這種通風方式使得能耗降低為常規系統的1/5，大大減低了通風的成本。與此同時，靈活轉動的風帽利用風能驅動了室內的通風和熱回收。由風帽和吸收式制冷系統相結合的體系同時提供循環風的解決方案，提高住戶的熱舒適度。其風帽特點：零能耗，利用風壓溫壓作驅動，無需電源驅動；零污染，均為物理過程，沒有任何化學污染；既自動輸入新風，又同時自動排出二氧化碳；保持室內恒溫狀態，感覺舒適自然；保持室內正常濕度，領略涼爽通暢。

4.2 溶液除濕系統

結合當地的實際情況和氣候條件，在風帽下部配套溶液除濕、加濕體系，讓整體的風帽效果達到最佳，并作出結合當地季節變化而特有的模式切換， 配合風動儲能保溫除濕雙向通風帽，從而使得系統更全面地凸顯環保性和節能性，同時也使得室內的溫濕度達到更適宜的標準。

4.3 太陽能熱水系統

整套系統設備的性能、太陽能系統的熱效率和安全節能、環保與供水可靠性均有較高的要求。對太陽能熱水系統的總體性能進行個性化定制，做到節能效果和環保效果最優化。為了使工程真正體現環保和有效節約資源及經濟實用、安全可靠的目標，根據國家太陽能熱水系統工程設計的有關標準，結合太陽能熱水工程豐富的設計、施工安裝經驗，給出零碳住宅項目特定的方案說明,并在環保、節能方面做到最大限度的優化。

4.4 太陽能光伏系統

根據用電需要，對太陽能光伏系統的總體性能進行個性化定制，做到節能效果和環保效果最優化。傳統的燃料能源正在一天天減少，與此同時全球還有約20億人得不到正常的能源供應（圖6）。

這個時候，人們把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變人類的能源結構，維持長遠的可持續發展。其中太陽能以其獨有的優勢成為人們關注的焦點。豐富的太陽輻射能，是取之不盡用之不竭、無污染、廉價的能源。太陽能每秒鐘到達地球的能量高達11.2×1016kW·h，如果把地球表面0.1%的太陽能轉為電能，轉變率為5%，那么每年發電量可達5.6×1012kW·h，相當于目前全世界能耗的40倍。人們現在研究出的發電系統有太陽能光伏系統（圖7）。4.5地熱能利用系統

地熱能作為大地中“取之不盡、用之不竭”的可再生能源，是一種很有發展潛力的能源形式。采用這個系統，夏季運行時利用特朗伯墻的誘導動力來使室外新鮮空氣通過屋頂進入室內，并采用屋頂蒸發式冷卻系統來預冷空氣，用地源熱泵制取的冷水來作為頂板埋管的冷源，以達到輻射制冷的目的；冬季則采用特朗伯墻加熱空氣與地源熱泵低溫地板輻射采暖相結合的運行方式（圖8）。

4.6 雨水收集系統

雨水收集系統，完整地說應該叫做“雨水收集與利用系統”，是指收集、利用建筑物屋頂及道路、廣場等硬化地表匯集的降雨徑流，經收集——輸水——凈水——儲存等渠道積蓄、利用雨水，為綠化、景觀水體、洗滌及地下水源提供雨水補給，以達到綜合利用雨水資源和節約用水的目的。具有減緩城區雨水洪澇和地下水位下降、控制雨水徑流污染、改善城市生態環境等廣泛的意義（圖9）。

同時，零碳住宅采用整體外保溫的策略。墻壁是用導熱材料建造的，可減少室外熱滲透，吸收室內多余熱量，穩定室內氣溫波動。通過零碳住宅的這些設計，能夠為住戶提供既環保又舒適的未來生活體驗（圖10）。

5 結語

21世紀，全世界的建筑節能事業肩負著重大的歷史使命，必須全面推進建筑節能。為此，要做好各類氣候區、各個國家、各種建筑的節能工作，要全方位、多學科地，綜合而又交叉地研究和解決一系列經濟、技術與社會問題，在進一步提高生活舒適性、增進健康的基礎上，在建筑中盡力節約能源和自然資源，大幅度地降低污染，減少溫室氣體的排放，減輕環境負荷，并正在從多方面作出世界性的努力。建筑節能將是大勢所趨，人心所向，既是國家民族利益的需要，又是億萬群眾自己的切身事業，它必將克服目前存在的各種困難，在新世紀得到跨越式的發展（圖11）。