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【向零而行】天友在超低能耗建筑的实践

来源:绿色建筑研习社作者:天友建筑 任军工作室
文章附图



借助十年来在超低能耗、低碳生态建筑领域的实践,天友建筑在任军工作室的基础上成立了天友近零能耗建筑研究院。研究院将进一步聚焦近零能耗建筑领域的设计与研发,助力我国建筑领域碳中和的实现。


天友任军工作室近十年来深耕绿色建筑相关领域,设计实践涉及了超低能耗建筑的各个领域,如近零能耗、超低能耗、零碳建筑、被动房、主动式建筑、可再生能源建筑等。


碳中和



2015年《巴黎协定》设定了本世纪后半叶实现净零排放的目标。越来越多的国家政府正在将其转化为国家战略,提出了无碳未来的愿景。中国在2020年9月22日向联合国大会宣布,力争2060年实现碳中和,2030年之前达到碳排放峰值。


在此背景下,被动式超低能耗建筑已从鲜为人知的概念成为逐渐被市场认可的亮点。预计到2050年全国将有80亿平方米到260亿平方米的超低能耗建筑产业容量。


2016年至2020年3月,全国不同层面累计发布相关政策文件上百项,多个省市地区出台政策,鼓励本地区建造被动式超低能耗建筑。



天友的实践



01

近零能耗:零舍



零舍是按照国标 “近零能耗建筑技术标准”建成并获得评价标识的国内第一座近零能耗建筑。


获奖:2020年WAN世界建筑新闻网大奖 可持续建筑类别 银奖

示范:北京市科委“绿色智慧乡村技术集成与示范” 课题 示范项目


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“零舍”从乡村可持续发展的未来出发,探讨了低成本近零能耗、低技术本土建造、多模式装配式体系的乡村近零能耗建筑技术与模式。



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任军先生在第三届中国被动房设计师大会上分享“零舍”低碳技术



良好的围护结构体系使得冬夏季的采暖空调能耗极低,单位建筑能耗仅为20.17kwh/㎡.a。而可再生能源的光伏瓦年发电量达到8000度。


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02

超低能耗:中建新塘文化展示中心



获奖:第四届APEC ESCI最佳实践奖 智慧建筑类 银奖

示范:科技部十二五科技支撑项目“超低能耗建筑集成与示范”课题的示范项目


位于天津塘沽湾的天津中建新塘展示中心,通过绿色节能技术集成,展示绿色技术、实现超低能耗、创新节能表皮,使实际使用总能耗小于40kwh/m2·a,达到国际超低能耗建筑的水平。其具有表现力的超级节能表皮系统,已经申请专利。


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03

被动房:静海中德生态城餐厅


展厅中德天津大邱庄生态城门户展示公园内,是一座装配式被动房建筑。


定位:德国被动房、近零能耗建筑、全装配式建筑


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建筑的形体生成完全从被动式原理出发,将被动技术以艺术化的造型表现出来。以南向舒展得热、水面降温、中庭天窗、热压风塔等被动技术,结合高效能源、BIPV光伏瓦等主动技术,共同实现建筑的高性能。


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04

主动式建筑:怀来湿地博物馆


获奖:2018年国际主动式建筑奖


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博物馆设计定位为零排放、微影响和全循环。建筑首层整体架空在场地之上,减少对湿地生态系统的影响;超低能耗建筑设计及运行策略减少能源使用,结合可再生能源实现能源循环;以装配式钢结构体系实现建材的全循环。


雨水花园、人工湿地等海绵景观设计在博物馆中还原了湿地生态系统,高效的污水处理系统可将建筑的污水净化后再排放到自然环境中,实现水循环及水系统的零排放。


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主动式建筑奖评委给出的颁奖词中说:“湿地博物馆项目在四个获奖项目中独树一帜,除了按照主动式建筑的理念,对官厅湿地博物馆的绿色因素进行可持续规划设计外,建筑空间表达给组委会留下深刻印象。典雅、美观,有感染力,且富有中国传统文化特色。”



05

零碳建筑:泰迪熊博物馆


泰迪熊博物馆位于北京大兴半壁店,在村落里引入泰迪熊IP,将文创产业引入乡村。


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以被动式太阳房为原型的泰迪熊博物馆屋顶种满了当地的月季花,并以玉米遮阳幕墙向孩子们彰显乡村特色。从结构体系、能源系统、绿化碳汇等方面实现建筑的零碳。


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06

零碳景观:零碳花园



零碳花园是2017年天津国际设计周的一个临时空间装置,探讨可持续发展观下的艺术景观。


零碳花园的实现途径首先是利用植物碳汇固碳释氧,其次是布置可再生能源抵消建造过程中的碳排放,同时尽可能采用废弃或循环材料减少材料使用,最终实现碳中和的景观花园。


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作为临时性的展览装置,从减少碳排放的生态角度出发,我们希望这个零碳花园具有轻质(不做重型基础)、透明(仿佛不存在)、漂浮(轻巧地悬在水面)、循环(循环材料循环利用)、人本(人能使用其中)的特点,同时融入公园原有植被和水面的场地。


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07

可再生能源:风光幻彩


获奖:2019 中新生态城青年生态创想大赛二等奖


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“风光幻彩”的理念是“让自然做功,让景观产能”。项目定位为艺术化的再生能源生态景观、多功能的风光一体集成展示以及戏剧性的光影幻彩游憩空间。方案设计了一种装配式的风能/光伏景观模块,通过将多种可再生能源技术展示性地集成应用,创造出适应多种场景的再生能源景观体系。最终体现出“全循环”、“正影响”、“零碳排”、“多场景”的创新性。


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装配式的景观模块涵盖几乎全部的光伏发电技术——从单晶硅、多晶硅到薄膜光伏、柔性光伏;也涵盖几乎所有的太阳能建筑一体化(BIPV)的领域——从光伏瓦、光伏玻璃幕墙、彩色薄膜光伏到柔性发电纸、光伏道路。




08

被动房施工图:天津金地2号楼


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09

近零能耗:国网近零能耗客栈



项目位于北京房山水峪村,是按照国标“近零能耗建筑技术标准”进行设计的一座近零能耗客栈。


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以庭院内大量的现有树木为出发点,保留利用乔木生态,在夏季可以形成天然遮阳,降低院落的得热量,引导院内通风;同时成为客栈各个庭院的焦点。


利用国家电网的储能技术,结合建筑屋面设置单晶硅太阳能光伏系统,实现能源平衡。


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10

超低能耗运营:天友绿色设计中心


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获奖:

2014亚洲建协建筑奖可持续建筑 金奖

2015全国绿色建筑创新奖 一等奖

2014亚洲建协新兴建筑师奖

2014中国建筑学会建筑创作奖 银奖

2014中国建筑学会暖通空调设计 一等奖

2014中国建筑学会中国设计奖

2017年华夏科学技术奖 二等奖

2013年度天津市优秀勘察设计海河杯 一等奖

2012年第九届精瑞科学技术奖 绿色建筑奖

2014地产设计大奖 READesign China Award 金奖

2018年“中国好绿建”


示范:

科技部十二五科技支撑项目“既有工业建筑绿色化改造”课题 示范工程

住建部“绿色建筑及低能耗建筑” 示范工程

清华大学建筑节能中心 公共建筑节能最佳实践案例


能耗:在多年的实际运营过程中,利用自控及节能运行策略,实现了国际水准的超低能耗指标,空调采暖能耗达到了19kwh/㎡.a的水平。


天友绿色设计中心是天友设计的办公楼,设计秉承“灵活调节应对气候”的原则,采用适宜性、艺术化的技术集成,从设计、建造、运营全周期实现了低成本的超低能耗建筑改造。


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结语



天友近零能耗建筑研究院的目标是将设计赋予价值,无论是生态价值、社会价值还是经济价值,以设计为客户提供全面解决方案。天友的方法是围绕核心问题寻求技术集成,从原理出发,将建筑技术和艺术创意结合并创新。


天友从理想出发,向零而行,但更多的是脚踏实地的解决细节问题……