天友零舍——近零能耗乡居改造

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作者最后一次修改是在 24/03/2023 - 10:49
  • 建筑类型 : 低于28米办公楼
  • 建设年份 : 2019
  • 交付年份 : 2019
  • 地址1-街道 : 大兴魏善庄半壁店村 102600 北京, 中国
  • 气候区 : [Dfb]温带大陆性气候区

  • 楼面净面积 : 402 m2
  • 建设/改造费用 : 2 800 000 ¥
  • 户/工位数工位 : 10 工位
  • 费用/m2 : 6965.17 ¥/ m 2
  • 一次能源需求
    31.3 kWhpe/m2.年
    (计算方法(相关国家) : 现场测量方法(中国) )
能源消耗
经济型建筑建筑物
< 50A
A
51 à 90B
B
91 à 150C
C
151 à 230D
D
231 à 330E
E
331 à 450F
F
> 450G
G
能源密集型建筑

零舍是第一座按照中国国标“近零能耗建筑技术标准”建成并获得认证的近零能耗建筑。

针对中国农村原住民流失、乡村空心化的问题,项目整体目标是希望借助绿色的改造,提高居住舒适度、实现部分能源自给,同时引入创意办公等功能,实现功能转换与乡村复兴。以零舍农宅改造为示范,完成了绿色智慧乡村的研究课题,探讨了中国绿色智慧乡村的未来。

建筑利用既有砖混建筑,加建的部分采用了模块装配式和轻木结构,即尝试了三种不同的围护体系被动房构造,并结合红砖外墙形成夹心保温系统,以及光伏瓦的坡屋面系统,使得立面表现出传统乡村建筑风貌。

项目主要探索装配式近零能耗农宅改造的技术可能性。实现途径是针对性地呼应乡村生态和寒冷气候,运用被动房的技术策略实现最小的能源需求,结合多种新型太阳能利用方式,实现近零能耗。

项目利用政府的科研资金和设计机构的自筹资金,由建筑师主导,采用EPC模式实施建造。

参与方

    天津市天友建筑设计股份有限公司

     http://www.tenio.com/

    策划与设计:将空置农宅承租下来,进行绿色改造设计; 投资:除课题经费,公司自行筹集了130万元人民币; 建造:以EPC总承包形式指导当地施工队建造; 运营管理:例如定期举办行业技术沙龙,邀请各界调研,探讨推广模式。

能耗

  • 31,30 kWhpe/m2.年
  • 43,04 kWhfe/m2.年
  • 暖通空调:16.45
    一般照明插座设备:11.54
    一般动力设备:9.90
    其他:5.24

    被动式技术:调整原有建筑的窗墙比,并在南向设置了被动式太阳房;利用天窗实现天然采光;楼梯间作为风塔,引导过渡季自然通风;结合功能平面设置过渡空间;改造原有围护结构热性能,增加建筑气密性,并进行无热桥设计。
    主动式技术:采暖和供冷均采用能源一体机,并设置高效的新风热回收系统;屋顶设置了光伏瓦、彩色薄膜光伏和太阳能热水,充分利用可再生能源。

  • 83,00 kWhpe/m2.年

围护结构性能

  • 0,12 W.m-2.K-1
  • ① 针对三种结构体系特点,按照被动式技术原则设计围护结构热工性能:改造部分在原有砖墙外增加240mm挤塑聚苯板;新建轻木部分除轻木龙骨间填充120mm岩棉板,外部增设120mm挤塑聚苯板;新建模块部分除龙骨间填充80mm岩棉板,外墙外增设240mm挤塑板。最后外墙U值为0.12 W/ m2﹒k,屋面U值为0.091 W/ m2﹒k,地面U值为0.135 W/ m2﹒k。外窗采用0.8 W/ m2﹒k的被动窗,天窗采用1.0 W/ m2﹒k被动窗。
    ② 优化窗墙比:经过对东西向外窗、幕墙面积的缩减以及南北向门窗和天窗的优化,将热负荷从16.9 kWh/㎡·a降低到14.0 kWh/㎡·a。经过三轮的性能优化,满足近零能耗最小化能源需求的目标。
    ③ 建筑西向设置垂直拉丝绿化,起到一定的隔热效果。

  • 0,50
  • n50

  • 0,60

实际最终能耗

    9,80 kWhfe/m2.年

    2 020

系统

    • 其他
    • 太阳能热水系统
    • 其他
    • 自然通风
    • 双向流全热交换新风系统
    • 太阳能光伏
    • 太阳能
  • 59,10
  • ① 建筑南向设置被动式阳光房:通过调节外门、通风高窗的开启状态和遮阳设施,分别控制冬夏两季室内光热环境,从而起到被动式节能效果。
    ② 建筑北侧设置景观覆土:北侧种植箱不仅能有效减少外界冷热影响,还能为附近村民提供休闲交流空间,打造乡村主干道的生态景观环境。
    ③ 促进天然采光与自然通风:利用天窗实现天然采光;楼梯间作为风塔,引导过渡季自然通风。
    ④ 结合功能平面设置过渡空间;
    ⑤ 调整原有建筑的窗墙比,改造原有围护结构热性能,增加建筑气密性,并进行无热桥设计。

智能建筑

    零舍在屋顶平台设置了气象站,收集环境的气象信息;室内物联网传感器可以收集多种分项能耗数据;光伏的发电数据也能实时感知;温湿度、PM2.5、光伏发电量,所有这些信息都在展示大屏幕实现监测可视化。新风机组的运行根据室内二氧化碳浓度变化,实现相应的设备启停、风机转速及新风阀开度调节。

    建筑使用者对控制系统很满意。在满足室内环境质量和降低房间能耗的要求下,可以选择房间不同的控制场景模式,还可以通过控制面板精准的控制室内温湿度,并且通过屏幕可以看到实时的室内温湿度、PM2.5和光伏发电量。零舍为我们提供了良好的生活体验。

生物多样性

    保留了场地内所有的15棵高大杨树,保留了原有的生物价值;

    南侧庭院中采用透水铺装,使自然降水能经过铺装结构就地下渗,结合收集、储存、净化系统处理,在渗透的同时起到过滤、净化和储水的作用,补充地下水源,暂存雨水,削减雨季涝灾;

    建筑东侧为雨水花园,用于汇聚并吸收来自屋顶或地面的雨水,通过植物、沙土的综合作用使雨水得到净化,并使之逐渐渗入土壤,涵养地下水。

地块面积

888,69 m2

公共绿地面积

273,06

产品

    SMART.6装配箱建筑系统

    博远箱房

     http://www.bybox.com.cn

    博远箱房SMART.6装配箱建筑系统具有全装配、不焊接(全锚栓连接)、采用200截面安全可靠,全工厂预制现场吊装,有效缩短现场施工时间,更加绿色环保。
    为达到近零能耗建筑的节能目标在SMART.6装配箱建筑系统原结构体系的基础上进行了改良,最终外墙及地面的传热系数为0.120 W/(㎡·K),屋面的传热系数为0.091 W/(㎡·K)

    博远箱房SMART.6装配箱建筑系统与传统结构体系相比,具有标准化设计快速施工,安全可靠绿色环保的优点。为使用者提供了一个健康舒适的居住环境。

建设及开发费用

  • 204 100,00 ¥
  • 240 000 ¥
  • 2 800 000 ¥
  • 1 500 000 ¥

预估年度能源账单(所有能源)(¥)

  • 2 400,00 ¥

再利用:相同功能或不同功能

    • 结构工程
    • 屋顶工程
    • 其他...

    SPF规格木:作为南侧会议室的结构龙骨,耐久性高,抗震性能好,施工周期短。

    华源铜板:作为楼梯间模块的外檐装饰材料,是一种安全环保、高稳定性、低维护、可使用百年的外檐材料。

    OSB板:作为轻木墙体,无甲醛释放,结实耐用,且比中密度纤维板制作的家具重量轻,平整度更好。

    SPF规格木: 1.8%

    华源铜板:2.5%

    OSB板:0.7%

环境评价

    ①水资源的利用:项目采用节水器具,减少水资源浪费;屋面雨水经雨水链进入水院以及景观台地,雨水在景观台地内初步沉淀、滞留、下渗、净化、径流后汇入最下层的下沉花园。当雨水量超过设计容量时,过多的雨水通过溢流的方式流入村级道路,最终汇入村级排水管网。

    ②废弃物和CO2排放:项目利用现有农宅,新建的部分采用低碳可循环的轻木结构体系和工厂预制的模块装配式体系,并且运用当地建材,减少材料和建造过程的碳排放。零舍作为一个近零能耗建筑,可实现低能耗运行,即运行阶段建筑CO2排放量较低。

循环设计

    • 研究了适合乡村农宅的近零能耗技术体系——结合被动房+太阳房+光伏瓦+地方材料共同实现低成本近零能耗建筑。
    • 探讨了三种结构体系、两种装配式体系下被动房技术和近零能耗建筑的建造技术。这三种结构体系包括保留的砖木结构、轻木装配式结构和轻钢模块装配式结构,尝试在不同结构体系下各自的被动房构造和建造方法。
    • 探讨了绿色技术的可视化与艺术化,景观的生态化及主题化。
    • 在项目中由建筑师控制建筑、景观、室内设计以及建造、监理、运营的全过程。

水管理

  • 365,00 m3
  • 144,12 m3
  • 使用净水器净化生活饮用水水质;利用海绵景观净化收集雨水。

室内空气质量

    •  室内典型污染物浓度:PM2.5≤35μg/m3、PM10≤150μg/m3、二氧化碳浓度低于1000PPM
    • 净化措施:能源一体机内设置清洁空气过滤器,不仅过滤了空气中过多的湿气和异味,还过滤掉空气中的花粉和粉尘,降低PM2.5等污染物浓度。
    • 监控系统:展厅内设置有展示触摸屏,实现室内空气质量数据的便捷查看及分析。

健康與舒適

    • 典型季节室内平均温度、平均湿度:冬季温度≥20℃,相对湿度≥30%;夏季温度≤26℃,相对湿度≤60%。
    •  热湿环境控制措施:通过供暖系统保证冬季室内温度不低于20℃,在过渡季,通过高性能的外墙和外窗遮阳系统保证室内温度在20到26℃之间波动,在夏季,当室外温度低于28℃、相对湿度低于70%时,通过自然通风保证室内舒适的室内环境,当室外温度高于28℃或相对湿度高于70%时以及其它室外环境不适宜自然通风的情况下,主动供冷系统将会启动,使室内温度≤26℃,相对湿度≤60%。除此之外,还可结合可调节外遮阳等被动式技术控制室内湿热环境。
    •  使用者对室内热环境及空气质量非常满意。冬季夜间关闭采暖,在节能基础上,依然能满足基本温度。冬、夏季能够自动地调节室内温湿度环境,提供健康的新风,实现舒适的室内环境。室内光环境的满意度也非常高,白天能够提供充足的自然采光,夏季可调节外遮阳能实现适宜的光环境控制。

    • 项目采用高性能的被动窗,能够有效阻隔室外噪音影响;
    • 控制设备噪音,避免影响房间内舒适的声环境。
    • 在平面布局中,注意动静分区。北院为居住单元,南院为展示、办公的公共单元,有效避免相互影响。

    通过以上措施,实现昼间室内噪声不大于40dB(A),夜间不大于30dB(A)。

    •  南向采用较大的窗地比,提高室内的采光均匀性,室内天然光线条件上升,能够有效的降低人工照明的能耗;项目居住单元起居厅及入口门厅均采用落地窗设计,有效增加室内均匀度,同时入口门厅的对窗设计还能形成对景,将室外景观水池引入室内;
    •  提高窗户的透光率,保证室内照度均匀值,提高光环境条件;
    • 充分考虑低窗位对光照值的促进作用,合理的设计窗户的位置及高度。例如在展示区域及图书区域南向外窗均采用低窗台设计,既能增加室内采光面积又能提供室内阅览空间。
    • 传统农宅由于单侧开窗往往造成室内较暗,零舍在坡屋面的木屋架上根据采光模拟设置位置恰当的天窗,室内的照度和采光均匀度都得到了大幅提升。

基本信息

  • 建筑利用既有旧建筑,加建的部分采用了可循环利用的模块装配式和可循环材料的轻木结构,实现资源利用的最少和循环。
  • 运行阶段实现近零能耗能最大限度减少空调、采暖、照明的能耗及碳排放。生产建造阶段采用乡土材料以及当地的施工人员,减少运输施工的碳排放。通过上述减碳策略每年可减少碳排放4.28吨。
  • 从碳汇方面,原有建筑周边种满了茂密高大的杨树,北侧的杨树林下贴着建筑设置了覆土的模块菜园,在庭院中增加了垂直绿化、温室花房中养殖了鱼菜共生的垂直农业,通过这些策略增加碳汇。

温室气体排放

  • 4,60 KgCO2/m2/年
  • 《GBT 51366-2019 建筑碳排放计算标准》

  • 50,00
  • 648,75 KgCO2 /m2

参加比赛的原因

 

  • 使用者福祉:改善农宅室内环境,营造舒适健康安全的居住空间;
  • 经济效益:通过被动式节能和再生能源利用,项目运营中实现了近零能耗建筑目标,年运行能耗仅为12.04 KWH/㎡,大大降低运行电费。
  • 社会效益:通过指导本地施工队建设,促进乡村粗放式建造方式到精细化施工的转变,以及建材行业在农村地区的产业升级;零舍是第一座按照近零能耗建筑标准施工建成的项目,不断在乡村中宣传低碳建筑理念。
  • 环境影响:运行阶段实现近零能耗能最大限度减少空调、采暖、照明的能耗及碳排放,相比于常规建筑,零舍每年可减少碳排放4.28吨。

类别中的候选建筑

Users’ Choice

Users’ Choice

Green Solutions Awards 2022-2023 / China
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 近零能耗、乡居改造、装配式模块居住单元、高舒适性

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授权者

美辰 闫


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比赛/评选

Green Solutions Awards 2022-2023 / China