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、自然、科技于一體的建筑產業將獲得蓬勃的發展。這個建于屋頂的“零碳館”是華建集團工程建設咨詢公司設計團隊對零碳裝配式建筑多年研究的一次實踐。
項目實施方案鳥瞰圖
01
走向自然的裝配式零碳建筑
回顧人類建筑的發展史，出現較早的建筑更多地是作為人類遮風避雨和抵御嚴寒及猛獸的庇護所；那時除了取暖、照明、烹飪消耗少量能源外，建筑幾乎是沒有能耗的。然而，隨著工業改革的到來，新材料、新設備被不斷應用，建筑步入了“舒適建筑”階段；這時的建筑，通過大量消耗自然資源獲取能源來運行電氣照明、空調、電梯等現代設施，人與自然界的和諧也被打破。
進入到20世紀九十年代，自然環境的不斷惡劣，宣布了人類對抗自然界這場戰役的失敗，越來越多的學者開始意識到建筑業須走上理性道路，建筑理念也從“征服自然”逐步轉變為“順應自然”，“綠色建筑”的概念在這時應運而生。
如今建筑如何脫離能源而存在，成為人類與自然和諧相處的又一課題，未來建筑的方向在哪里？如何對日益危急的環境作出回應？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”
基于零碳技術路線的裝配式建筑，應符合可全拆卸、全預制、全生命周期零排放的要求，以實現裝配式建筑的拼裝一體化、建筑工業化、建造低碳化的原則。設計團隊在上海浦公檢測新建廠房“零碳館”項目在前期進行了大量的探索，針對不同材料在不同環境下的表現建立多組模型進行比對和理論論證，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的第三方檢測公司，在建筑新材料新技術的運用及低碳理念上有著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，亦作為業主方零碳展示區參觀的點出現于園區一號樓屋頂之上。
03
實現三大“零碳”目標
零碳館總體實現三大目標。一，完全預制可裝配；第二，建筑每24小時自轉一周，滿足各功能對采光的要求；第三，建筑通過對雨水的收集利用及光伏板的利用，實現水電的自給自足，切實達到零碳排要求。為了實現這三大總體目標，設計團隊將設計工作分為三個階段進行。
04
零碳館建設現場
√一階段：裝配式建筑設計
未來建筑應適應不同地域環境及場地環境影響，如何克服外因，進行建造是影響未來建筑發展的一大難題，為此，裝配式建筑應運而生。“零碳館”采用可拆卸的建造模式。先，結構系統模塊化可拆卸；根據場地的使用條件調整結構體系、軸網尺寸，并在工廠進行整體預制，縮短了建造工期，減少了對施工場地的要求。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，并結合設備中管線系統排布進行整體預制。之后，建筑構件模塊化可拆卸；建筑構件如樓梯、光伏板、遮陽板實現工廠內整體預制，在結構系統與維護結構搭建完成后，進行整體安裝和拆卸。
同時，“零碳館”使用對環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（Forest Stewardship Council，簡稱FSC）標準要求的木材，該木材釋放負氧離子，通過碳中和來實現零碳。
√第二階段：被動式建筑低碳設計
通過合理的柱網設計和構件設置實現了自然采光及通風，通過固定遮陽系統、屋頂綠化及熱反射外墻涂層的利用，大大降低了90%的太陽不可見光對建筑的影響，實現了低碳減排。
√第三階段：主動式建筑低碳設計
未來建筑應當順應自然、適應自然、利用自然、回饋自然。
大自然的陽光、雨露和風，這些美景是對建筑的饋贈，如何適當利用，進行開發是未來建筑走向舒適低碳的另一難題。設計團隊在各自的領域中對“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，通過建筑底部轉臺隨光線轉動，形成“向日葵”追光系統，為建筑爭取良好朝向，利用屋頂光伏發電系統實現能源利用，并通過光伏系統并網實現了能源的自給自足。給排水，采用納米反滲透戶式污水處理系統，滿足零排放的要求；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系統對屋頂綠化進行澆灌。同時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機系統作為空調冷熱源，并綜合利用太陽能為輔助熱源。通過雙幕墻系統、新風熱回收技術及溶液除濕等技術實現了建筑的低碳減排。
來源：華建筑
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