綠建│屋頂上的“向日葵”——零碳裝配式建筑

與自然和諧相處的零碳建筑將成為趨勢，從幾十平米的裝配式預制房屋，到幾十萬(wàn)平米的裝配式預制酒店，再到零排放城市社區，有理由相信，零碳裝配式建筑這種集低碳、生態(tài)、自然、科技于一體的建筑產(chǎn)業(yè)將獲得蓬勃的發(fā)展。這個(gè)建于屋頂的“零碳館”是華建集團工程建設咨詢(xún)公司設計團隊對零碳裝配式建筑多年研究的一次實(shí)踐。

項目實(shí)施方案鳥(niǎo)瞰圖

01

走向自然的裝配式零碳建筑

回顧人類(lèi)建筑的發(fā)展史，出現較早的建筑更多地是作為人類(lèi)遮風(fēng)避雨和抵御嚴寒及猛獸的庇護所；那時(shí)除了取暖、照明、烹飪消耗少量能源外，建筑幾乎是沒(méi)有能耗的。然而，隨著(zhù)工業(yè)改革的到來(lái)，新材料、新設備被不斷應用，建筑步入了“舒適建筑”階段；這時(shí)的建筑，通過(guò)大量消耗自然資源獲取能源來(lái)運行電氣照明、空調、電梯等現代設施，人與自然界的和諧也被打破。

進(jìn)入到20世紀九十年代，自然環(huán)境的不斷惡劣，宣布了人類(lèi)對抗自然界這場(chǎng)戰役的失敗，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始意識到建筑業(yè)須走上理性道路，建筑理念也從“征服自然”逐步轉變?yōu)椤绊槕匀弧?，“綠色建筑”的概念在這時(shí)應運而生。

如今建筑如何脫離能源而存在，成為人類(lèi)與自然和諧相處的又一課題，未來(lái)建筑的方向在哪里？如何對日益危急的環(huán)境作出回應？零碳裝配式建筑將作為重要的建造形式更自由地出現在水面之上、森林深處、沙灘之上、城市中……

前期探索方案之一

02

屋頂上的“零碳館”

基于零碳技術(shù)路線(xiàn)的裝配式建筑，應符合可全拆卸、全預制、全生命周期零排放的要求，以實(shí)現裝配式建筑的拼裝一體化、建筑工業(yè)化、建造低碳化的原則。設計團隊在上海浦公檢測新建廠(chǎng)房“零碳館”項目在前期進(jìn)行了大量的探索，針對不同材料在不同環(huán)境下的表現建立多組模型進(jìn)行比對和理論論證，這些研究成果在該項目中得到充分應用。業(yè)主方作為一家從事建筑工程、市政道路、橋梁隧道等檢測服務(wù)的第三方檢測公司，在建筑新材料新技術(shù)的運用及低碳理念上有著(zhù)與零碳建筑追求全生命周期零碳排的共同理念。

前期探索方案之二

“零碳館”項目既是對零碳裝配式建筑的探索，亦作為業(yè)主方零碳展示區參觀(guān)的點(diǎn)出現于園區一號樓屋頂之上。

03

實(shí)現三大“零碳”目標

零碳館總體實(shí)現三大目標。一，完全預制可裝配；第二，建筑每24小時(shí)自轉一周，滿(mǎn)足各功能對采光的要求；第三，建筑通過(guò)對雨水的收集利用及光伏板的利用，實(shí)現水電的自給自足，切實(shí)達到零碳排要求。為了實(shí)現這三大總體目標，設計團隊將設計工作分為三個(gè)階段進(jìn)行。

04

零碳館建設現場(chǎng)

√一階段：裝配式建筑設計

未來(lái)建筑應適應不同地域環(huán)境及場(chǎng)地環(huán)境影響，如何克服外因，進(jìn)行建造是影響未來(lái)建筑發(fā)展的一大難題，為此，裝配式建筑應運而生?！傲闾拣^”采用可拆卸的建造模式。先，結構系統模塊化可拆卸；根據場(chǎng)地的使用條件調整結構體系、軸網(wǎng)尺寸，并在工廠(chǎng)進(jìn)行整體預制，縮短了建造工期，減少了對施工場(chǎng)地的要求。其次，維護體系模塊化可拆卸；根據地域需求，如墻體根據地域氣候條件不同調整厚度和保溫體系，并結合設備中管線(xiàn)系統排布進(jìn)行整體預制。之后，建筑構件模塊化可拆卸；建筑構件如樓梯、光伏板、遮陽(yáng)板實(shí)現工廠(chǎng)內整體預制，在結構系統與維護結構搭建完成后，進(jìn)行整體安裝和拆卸。

同時(shí)，“零碳館”使用對環(huán)境影響小的低碳可追溯材料。在維護結構及板材的選擇上，選用符合森林管理委員會(huì )（Forest Stewardship Council，簡(jiǎn)稱(chēng)FSC）標準要求的木材，該木材釋放負氧離子，通過(guò)碳中和來(lái)實(shí)現零碳。

√第二階段：被動(dòng)式建筑低碳設計

通過(guò)合理的柱網(wǎng)設計和構件設置實(shí)現了自然采光及通風(fēng)，通過(guò)固定遮陽(yáng)系統、屋頂綠化及熱反射外墻涂層的利用，大大降低了90%的太陽(yáng)不可見(jiàn)光對建筑的影響，實(shí)現了低碳減排。

√第三階段：主動(dòng)式建筑低碳設計

未來(lái)建筑應當順應自然、適應自然、利用自然、回饋自然。

大自然的陽(yáng)光、雨露和風(fēng)，這些美景是對建筑的饋贈，如何適當利用，進(jìn)行開(kāi)發(fā)是未來(lái)建筑走向舒適低碳的另一難題。設計團隊在各自的領(lǐng)域中對“零碳館”如何利用資源、節約資源等方面做了充分的工作。電氣，通過(guò)建筑底部轉臺隨光線(xiàn)轉動(dòng)，形成“向日葵”追光系統，為建筑爭取良好朝向，利用屋頂光伏發(fā)電系統實(shí)現能源利用，并通過(guò)光伏系統并網(wǎng)實(shí)現了能源的自給自足。給排水，采用納米反滲透戶(hù)式污水處理系統，滿(mǎn)足零排放的要求；合理選用節水低碳用品減少了資源浪費，并采用微灌系統結合水循環(huán)系統對屋頂綠化進(jìn)行澆灌。同時(shí)根據用水的不同情況安裝分級計量水表，準確的計量可以地節約資源。對用水設備安裝紅外感應設備，避免人為用水浪費。暖通，選擇多功能變制冷多聯(lián)機系統作為空調冷熱源，并綜合利用太陽(yáng)能為輔助熱源。通過(guò)雙幕墻系統、新風(fēng)熱回收技術(shù)及溶液除濕等技術(shù)實(shí)現了建筑的低碳減排。

來(lái)源：華建筑

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