世博会伦敦案例零碳馆_应对气候变化的城市策略---EDKS
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38 绿色建筑技术与设计 Green (Sustainable ) Architecture: Design and Technology / 南方建筑 / South Architecture 2010.5
世博会伦敦案例零碳馆
——应对气候变化的城市策略
ZED Pavilion of Expo Shanghai 2010: Urban Strategy Towards Climate Change
零碳馆，零碳技术的完美融合 在这栋简约而不乏美感的建筑中，我们结
1 零炭之轮
2 两种建筑类型图示
资源消耗型建筑
2010.5 South Architecture / 南方建筑 / Green (Sustainable ) Architecture: Design and Technology 绿色建筑技术与设计 39
筑中（图6、7）。 风帽是一种安装在屋顶的风驱动热回收装 置，通过自主风力寻向装置确定建筑周边风力 的主要方向，并且将室外风动力转化为室内建 筑通风的动力，从而免去了传统空调通风系统 的能耗。同时回收70%的显热和潜热。该系统 分为风帽旋转体和基座，风帽旋转体需通过风 动力自主寻找风向并双向通风。 室外风速2.5m/s时，新排风量：450m3/ h，全热效率：>50% 十一、风帽的溶液除湿使得馆内达到了恒 温恒湿的效果。溶液除湿是利用空气和易吸湿 的盐溶液接触，使空气中的水蒸气吸附于盐溶 液中而实现的空气除湿过程。溶液对空气除湿 后自身会变稀，需要再生，零碳馆利用太阳能 为动力驱动溶液再生的系统，其溶液除湿再生
零碳建筑在中国的实现 带着我们的技术体系以及热情和对未来满 怀的希望，应世博局的邀请，我们开展零碳建 筑实践，建造了中国第一个真正意义上的零碳 建 筑 —— 2 0 1 0 上 海 世 博 会 伦 敦 案 例 零 碳 馆 。 它也是世博会历史上第一个由建筑师主导的场 馆，以英国南伦敦贝丁顿社区为原型。 让我们一起来理解零碳建筑的内涵。人类 生活中产生的碳足迹如图1所示。 这是一个零碳轮，展示了碳所涵盖的领 域，其中三分之一为建筑的供暖、供电，三分 之一在于从农场获得食物到我们的餐盘，三分 之一为运输和汽车的使用。这个图示启示我们 为了维持生态平衡，在这三个领域里必须减少 人为因素对环境的影响，让自然和谐共生有序 地发展。
零碳馆，我们创造的是一幢能呼吸的房子（图 2） 传统的建筑和城市模型是将电、热和新 鲜的空气、水输入，而将废气、废水、废热 输出，造成了极大的资源、能源浪费，同时也
污染了环境。零碳建筑则提出了全新的理念， 颠覆了传统的建筑和城市模型。这是一座被动 式建筑，充分利用自然界的风能、水能、太阳 能等为建筑的驱动力，以达到建筑最低能耗。 输入电、热和新鲜的空气、水，再结合地热、 光电、光热、新风系统，并对输出的热进行回 收，将雨水、废水进行回收净化后循环利用， 不仅降低了能源与资源的输入，同时也减少了 废物的输出，减少了对环境的污染，能耗的降 低使得二氧化碳的排放也达到了最低值，直至 我们将整个建筑全生命周期中产生的碳排量中 和为零。
资源集约型建筑
Βιβλιοθήκη Baidu
合上海当地气候特征对零碳建筑技术的运用进 行了很好的整合与运用，具体如图３所示。以 下我们将一起来分享零碳馆成功的建筑技术经 验。 一、从建筑本身来看，墙体的超级保温系 统阻隔了夏季的炎热，在冬季又能够保持室内 空间舒适的温暖。该墙体的构造为：140mm混 凝土砌块+300mmXPS+外墙面材料+13mm抹 灰层。墙体保温U值达到0.11~0.3W/m2K。 二、良好的蓄热体设计充当了重要的节能 保障。当房间温度升高时，墙面（内墙）自动 吸热，而当温度降低时，墙面就放热，还可以 通过窗户的启闭来进行补充。零碳馆内蓄热 体100mm厚的混凝土砌块，混凝土砌块密度 >1400kg/m3 三、零碳馆墙体混凝土原材料采用回收材 料生产制造而成，以火电厂煤燃烧产生的粉煤 灰作为原材料以一定的比例和水泥配比而成。 粉煤灰的比例：55% 四、零碳馆的外墙面采用了SiO2纳米材料 涂层，当室外热量和能量辐射，进入到薄薄的 纳米涂层的时候，92%的能量会被反射出去， 而不会进入室内，同时剩下8%的能量导致纳米 涂层所阻绝。通过这样的技术，实现室内外环 境造成温差，达到冬暖夏凉的效果（图4）。 五、为了更好的完善墙体的保温隔热性 能，与墙面同样重要的窗户也被赋予隔热断热 的使命。中空low-e玻璃成为零碳馆的唯一首 选。 窗框利用绝热的热断桥进行设计。外部和 内部框架是被隔开的，紧固件不连通断热桥， 这样热流经框架使框架热性能降低到接近玻璃 中心性能值水平。 其U值 = 1.6W/m2K。 六、为了使建筑具有更好的遮热、断热与 冷却的作用，将北向的屋顶种植上绿化。在烈 日下，由于屋顶绿化的植物蒸腾作用，会带走 室内的热量，起到良好的降温作用。同时通过 植物的光合作用也能吸收空气中的二氧化碳， 起到碳中和的作用。而良好的视觉效果也让我 们的屋顶充满自然的生活情趣（图5）。 七、二氧化碳的大量排放来源于化石能源 的消耗，我们摒弃了传统的火力发电方式，以 光伏发电作为馆内主要的能源供给。在零碳馆 设计光伏板面积为：400m2，峰值发电功率： 64KW。 八、太阳热能水器把太阳能转换成热能， 其工作原理为真空集热管受阳光照射面温度 高，集热管背阳面温度低，而管内水便产生温 差反应，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水
作者简介 2010上海世博会伦敦案例零碳馆馆 长；上海零碳建筑科技有限公司董事长（上 海，200011）
人类面临的危机 随着时代的科技发展，机械化的文明大量 耗费不可再生资源，并导致大量温室气体排放 到大气中，制造出一个巨大的温室效应，在过 去的一百年地球的平均气温创造了历史最高纪 录。这一气象变化带来海平面上升，海水富营 养化等各种问题。 带着这种理念，我们与上海世博会结缘， 并以零碳馆作为一个全新的展现平台来诠释我 们的零碳理念，告诉人们：零碳在你手中，在 我手中，在我们大家每个人的手中，我们将共 同应对地球的气候变化，并共同承担该有的责 任，并将以我们自己的实际行动来减少碳的排 放，维护我们家园的和谐与美丽。
40 绿色建筑技术与设计 Green (Sustainable ) Architecture: Design and Technology / 南方建筑 / South Architecture 2010.5
3 零炭技术详解
产生微循环而获得所需热水。零碳馆通过太阳 能集热器提供室内生活用热水，并给新风溶液 除湿系统的溶液可再生提供动力。 热水能力： 6t/天。 九、利用江水源热泵系统为建筑制冷及采 暖。江水源热泵技术的工作原理就是：通过输 入少量高品位能源（如电能），实现低温位热 能向高温位转移。在夏季将建筑物中的热量 “取”出来，释放到水体中去，由于水源温度 低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给 建筑物室内制冷的目的；冬季通过热泵机组， 从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。 能效比（ COP）= 4～6。 十、为了保证室内在密闭的情形下也能有 清新的空气，零碳中心结合上海当地气候条件 设计了第三代的风帽系统，并运用于零碳馆建
零碳馆，一种高效率低能耗的生活方式的集中 呈现 传统的城市规划模型原理将人们的生活居 住、工作、游乐及商业设施等功能区分为不同 的组团，以交通贯穿联接这些组团区，人们在 这些交通体系中每日往返奔波劳碌，也由于此 排出了大量的二氧化碳。在零碳城市规划模型 中我们将居住空间、工作空间、娱乐商业空间 集合设计于一个规划整体，免去了人们一路舟 车劳顿之苦。这样的设计本身是集生活空间与 工作空间于一体的建筑，我们生活、工作在这 样的建筑内，与传统的居住与工作分开的生活 方式相比，减少上下班交通产生的CO2排放。 我们将建筑的主体功能从南至北进行了一个合 理的分布，从南到北依次为：（南侧）阳光 房——住宅——交通——工作区（北侧）。白 天人们在建筑的北侧工作，而南面的阳光房在 白天收集阳光所带来的热量，让人们在夜晚归 来时不那么明显地感觉到寒意。让我们一起来 看看零碳馆到底利用了哪些有效的技术手段来 达到零碳的舒适效果。
陈硕
Chen Shuo
摘要 21世纪如何让城市生活更美好？零碳 设计是对石油匮乏和气候恶化两个问题的智慧 应对。什么是零碳，如何实现零能耗？零碳中 心通过每天的实践，对技术进行创新的尝试和 测试，设计出与众不同的、经济的和零碳的建 筑，创造性实现了人与技术的平衡。2010上海 世博会伦敦案例零碳馆旨在展示零碳设计如何 应对人类文明进程中出现的能源及气候问题， 以及零碳设计如何帮助人们生活得更健康更幸 福。 关键词 零碳设计 气候变化 2010上海世博 会 零碳馆 Abstract How to create a better city and a better life for the 21st century? Zerocarbon design is the wise solution to fight against deterioration of oil scarcity and climate change. What is zero carbon? to achieve zero energy consumption? Zero Carbon system creates one of the most advanced technologies in the world through years of research to make zero-carbon comes true. During Expo Shanghai 2010, our ZED pavilion shows how zero-carbon design respond to the energy and environmental issues, and shows that zero-carbon technologies can make life healthier and happier. K eywords Z E D d e s i g n e d , c l i m a t e change, 2010 Shanghai Word Expo, ZED Pavilion 中图分类号 TU11; TU201 文献标识码 Ａ 文章编号 1000-0232(2010)05-0038-04
2010.5 South Architecture / 南方建筑 / Green (Sustainable ) Architecture: Design and Technology 绿色建筑技术与设计 41
4 2010上海世博会伦敦案例零碳馆实景
5 2010上海世博会伦敦案例零碳馆实景
6 零碳中心专利产品——风帽
量达到10kg/h。 十二、零碳馆利用屋面及阳台雨水，经专 用管道收集后排入设置于北楼北边的地下雨水 贮水池，经过集成式雨水处理设备处理后，贮 存于雨水清水池，处理后的雨水加压采用变频 系统，提供建筑用水量。零碳馆雨水回收系统 每年可收集到雨水大约1880m3，可以满足建筑 用水的60%的需求。 十三、在零碳馆内，所有的废弃物和生活 垃圾都成为获取能源的好材料，将其回收后进 入生物能锅炉，通过生物发酵及降解技术，燃 烧产生的沼气作为另一种能量供给的方式提供 给馆内生活所用。每立方米沼气发电量可达 2kwh。 十四、零碳馆辐射毛细管用于大厅墙面， 将江水源热泵制取的中温冷水或低温热水，经
7 零碳中心效果图
传输系统，传递到末端辐射模板的表面。通过 辐射和对流的方式（以辐射为主）直接与室内 环境进行冷热交换。这种以辐射方式为主的冷 热交换极大地简化了能量从冷热泵到终端用户 室内环境之间的传递过程。大大减少了不可逆 损失，提高了低品质自然冷热源的可利用性。 冷辐射量: 70W/m2。 十五、零碳馆利用能耗监控系统监视能耗 和建筑使用情况，并且协助建筑智能做出决 策。该系统可直接连接电表、水表、燃气表、 流量仪，实现高效的能量计量现场采集，同时 以有线和无线以太网方式进行实时传输，并且 在远程集中控制和管理。 十六、零碳馆内所有的照明都采用LED光 源。LED在实现同样照度的同时耗能仅仅是普 通灯的一半。同样零碳馆等场所属于对照明
世博会伦敦案例零碳馆
——应对气候变化的城市策略
ZED Pavilion of Expo Shanghai 2010: Urban Strategy Towards Climate Change
零碳馆，零碳技术的完美融合 在这栋简约而不乏美感的建筑中，我们结
1 零炭之轮
2 两种建筑类型图示
资源消耗型建筑
2010.5 South Architecture / 南方建筑 / Green (Sustainable ) Architecture: Design and Technology 绿色建筑技术与设计 39
筑中（图6、7）。 风帽是一种安装在屋顶的风驱动热回收装 置，通过自主风力寻向装置确定建筑周边风力 的主要方向，并且将室外风动力转化为室内建 筑通风的动力，从而免去了传统空调通风系统 的能耗。同时回收70%的显热和潜热。该系统 分为风帽旋转体和基座，风帽旋转体需通过风 动力自主寻找风向并双向通风。 室外风速2.5m/s时，新排风量：450m3/ h，全热效率：>50% 十一、风帽的溶液除湿使得馆内达到了恒 温恒湿的效果。溶液除湿是利用空气和易吸湿 的盐溶液接触，使空气中的水蒸气吸附于盐溶 液中而实现的空气除湿过程。溶液对空气除湿 后自身会变稀，需要再生，零碳馆利用太阳能 为动力驱动溶液再生的系统，其溶液除湿再生
零碳建筑在中国的实现 带着我们的技术体系以及热情和对未来满 怀的希望，应世博局的邀请，我们开展零碳建 筑实践，建造了中国第一个真正意义上的零碳 建 筑 —— 2 0 1 0 上 海 世 博 会 伦 敦 案 例 零 碳 馆 。 它也是世博会历史上第一个由建筑师主导的场 馆，以英国南伦敦贝丁顿社区为原型。 让我们一起来理解零碳建筑的内涵。人类 生活中产生的碳足迹如图1所示。 这是一个零碳轮，展示了碳所涵盖的领 域，其中三分之一为建筑的供暖、供电，三分 之一在于从农场获得食物到我们的餐盘，三分 之一为运输和汽车的使用。这个图示启示我们 为了维持生态平衡，在这三个领域里必须减少 人为因素对环境的影响，让自然和谐共生有序 地发展。
零碳馆，我们创造的是一幢能呼吸的房子（图 2） 传统的建筑和城市模型是将电、热和新 鲜的空气、水输入，而将废气、废水、废热 输出，造成了极大的资源、能源浪费，同时也
污染了环境。零碳建筑则提出了全新的理念， 颠覆了传统的建筑和城市模型。这是一座被动 式建筑，充分利用自然界的风能、水能、太阳 能等为建筑的驱动力，以达到建筑最低能耗。 输入电、热和新鲜的空气、水，再结合地热、 光电、光热、新风系统，并对输出的热进行回 收，将雨水、废水进行回收净化后循环利用， 不仅降低了能源与资源的输入，同时也减少了 废物的输出，减少了对环境的污染，能耗的降 低使得二氧化碳的排放也达到了最低值，直至 我们将整个建筑全生命周期中产生的碳排量中 和为零。
资源集约型建筑
Βιβλιοθήκη Baidu
合上海当地气候特征对零碳建筑技术的运用进 行了很好的整合与运用，具体如图３所示。以 下我们将一起来分享零碳馆成功的建筑技术经 验。 一、从建筑本身来看，墙体的超级保温系 统阻隔了夏季的炎热，在冬季又能够保持室内 空间舒适的温暖。该墙体的构造为：140mm混 凝土砌块+300mmXPS+外墙面材料+13mm抹 灰层。墙体保温U值达到0.11~0.3W/m2K。 二、良好的蓄热体设计充当了重要的节能 保障。当房间温度升高时，墙面（内墙）自动 吸热，而当温度降低时，墙面就放热，还可以 通过窗户的启闭来进行补充。零碳馆内蓄热 体100mm厚的混凝土砌块，混凝土砌块密度 >1400kg/m3 三、零碳馆墙体混凝土原材料采用回收材 料生产制造而成，以火电厂煤燃烧产生的粉煤 灰作为原材料以一定的比例和水泥配比而成。 粉煤灰的比例：55% 四、零碳馆的外墙面采用了SiO2纳米材料 涂层，当室外热量和能量辐射，进入到薄薄的 纳米涂层的时候，92%的能量会被反射出去， 而不会进入室内，同时剩下8%的能量导致纳米 涂层所阻绝。通过这样的技术，实现室内外环 境造成温差，达到冬暖夏凉的效果（图4）。 五、为了更好的完善墙体的保温隔热性 能，与墙面同样重要的窗户也被赋予隔热断热 的使命。中空low-e玻璃成为零碳馆的唯一首 选。 窗框利用绝热的热断桥进行设计。外部和 内部框架是被隔开的，紧固件不连通断热桥， 这样热流经框架使框架热性能降低到接近玻璃 中心性能值水平。 其U值 = 1.6W/m2K。 六、为了使建筑具有更好的遮热、断热与 冷却的作用，将北向的屋顶种植上绿化。在烈 日下，由于屋顶绿化的植物蒸腾作用，会带走 室内的热量，起到良好的降温作用。同时通过 植物的光合作用也能吸收空气中的二氧化碳， 起到碳中和的作用。而良好的视觉效果也让我 们的屋顶充满自然的生活情趣（图5）。 七、二氧化碳的大量排放来源于化石能源 的消耗，我们摒弃了传统的火力发电方式，以 光伏发电作为馆内主要的能源供给。在零碳馆 设计光伏板面积为：400m2，峰值发电功率： 64KW。 八、太阳热能水器把太阳能转换成热能， 其工作原理为真空集热管受阳光照射面温度 高，集热管背阳面温度低，而管内水便产生温 差反应，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水
作者简介 2010上海世博会伦敦案例零碳馆馆 长；上海零碳建筑科技有限公司董事长（上 海，200011）
人类面临的危机 随着时代的科技发展，机械化的文明大量 耗费不可再生资源，并导致大量温室气体排放 到大气中，制造出一个巨大的温室效应，在过 去的一百年地球的平均气温创造了历史最高纪 录。这一气象变化带来海平面上升，海水富营 养化等各种问题。 带着这种理念，我们与上海世博会结缘， 并以零碳馆作为一个全新的展现平台来诠释我 们的零碳理念，告诉人们：零碳在你手中，在 我手中，在我们大家每个人的手中，我们将共 同应对地球的气候变化，并共同承担该有的责 任，并将以我们自己的实际行动来减少碳的排 放，维护我们家园的和谐与美丽。
40 绿色建筑技术与设计 Green (Sustainable ) Architecture: Design and Technology / 南方建筑 / South Architecture 2010.5
3 零炭技术详解
产生微循环而获得所需热水。零碳馆通过太阳 能集热器提供室内生活用热水，并给新风溶液 除湿系统的溶液可再生提供动力。 热水能力： 6t/天。 九、利用江水源热泵系统为建筑制冷及采 暖。江水源热泵技术的工作原理就是：通过输 入少量高品位能源（如电能），实现低温位热 能向高温位转移。在夏季将建筑物中的热量 “取”出来，释放到水体中去，由于水源温度 低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给 建筑物室内制冷的目的；冬季通过热泵机组， 从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。 能效比（ COP）= 4～6。 十、为了保证室内在密闭的情形下也能有 清新的空气，零碳中心结合上海当地气候条件 设计了第三代的风帽系统，并运用于零碳馆建
零碳馆，一种高效率低能耗的生活方式的集中 呈现 传统的城市规划模型原理将人们的生活居 住、工作、游乐及商业设施等功能区分为不同 的组团，以交通贯穿联接这些组团区，人们在 这些交通体系中每日往返奔波劳碌，也由于此 排出了大量的二氧化碳。在零碳城市规划模型 中我们将居住空间、工作空间、娱乐商业空间 集合设计于一个规划整体，免去了人们一路舟 车劳顿之苦。这样的设计本身是集生活空间与 工作空间于一体的建筑，我们生活、工作在这 样的建筑内，与传统的居住与工作分开的生活 方式相比，减少上下班交通产生的CO2排放。 我们将建筑的主体功能从南至北进行了一个合 理的分布，从南到北依次为：（南侧）阳光 房——住宅——交通——工作区（北侧）。白 天人们在建筑的北侧工作，而南面的阳光房在 白天收集阳光所带来的热量，让人们在夜晚归 来时不那么明显地感觉到寒意。让我们一起来 看看零碳馆到底利用了哪些有效的技术手段来 达到零碳的舒适效果。
陈硕
Chen Shuo
摘要 21世纪如何让城市生活更美好？零碳 设计是对石油匮乏和气候恶化两个问题的智慧 应对。什么是零碳，如何实现零能耗？零碳中 心通过每天的实践，对技术进行创新的尝试和 测试，设计出与众不同的、经济的和零碳的建 筑，创造性实现了人与技术的平衡。2010上海 世博会伦敦案例零碳馆旨在展示零碳设计如何 应对人类文明进程中出现的能源及气候问题， 以及零碳设计如何帮助人们生活得更健康更幸 福。 关键词 零碳设计 气候变化 2010上海世博 会 零碳馆 Abstract How to create a better city and a better life for the 21st century? Zerocarbon design is the wise solution to fight against deterioration of oil scarcity and climate change. What is zero carbon? to achieve zero energy consumption? Zero Carbon system creates one of the most advanced technologies in the world through years of research to make zero-carbon comes true. During Expo Shanghai 2010, our ZED pavilion shows how zero-carbon design respond to the energy and environmental issues, and shows that zero-carbon technologies can make life healthier and happier. K eywords Z E D d e s i g n e d , c l i m a t e change, 2010 Shanghai Word Expo, ZED Pavilion 中图分类号 TU11; TU201 文献标识码 Ａ 文章编号 1000-0232(2010)05-0038-04
2010.5 South Architecture / 南方建筑 / Green (Sustainable ) Architecture: Design and Technology 绿色建筑技术与设计 41
4 2010上海世博会伦敦案例零碳馆实景
5 2010上海世博会伦敦案例零碳馆实景
6 零碳中心专利产品——风帽
量达到10kg/h。 十二、零碳馆利用屋面及阳台雨水，经专 用管道收集后排入设置于北楼北边的地下雨水 贮水池，经过集成式雨水处理设备处理后，贮 存于雨水清水池，处理后的雨水加压采用变频 系统，提供建筑用水量。零碳馆雨水回收系统 每年可收集到雨水大约1880m3，可以满足建筑 用水的60%的需求。 十三、在零碳馆内，所有的废弃物和生活 垃圾都成为获取能源的好材料，将其回收后进 入生物能锅炉，通过生物发酵及降解技术，燃 烧产生的沼气作为另一种能量供给的方式提供 给馆内生活所用。每立方米沼气发电量可达 2kwh。 十四、零碳馆辐射毛细管用于大厅墙面， 将江水源热泵制取的中温冷水或低温热水，经
7 零碳中心效果图
传输系统，传递到末端辐射模板的表面。通过 辐射和对流的方式（以辐射为主）直接与室内 环境进行冷热交换。这种以辐射方式为主的冷 热交换极大地简化了能量从冷热泵到终端用户 室内环境之间的传递过程。大大减少了不可逆 损失，提高了低品质自然冷热源的可利用性。 冷辐射量: 70W/m2。 十五、零碳馆利用能耗监控系统监视能耗 和建筑使用情况，并且协助建筑智能做出决 策。该系统可直接连接电表、水表、燃气表、 流量仪，实现高效的能量计量现场采集，同时 以有线和无线以太网方式进行实时传输，并且 在远程集中控制和管理。 十六、零碳馆内所有的照明都采用LED光 源。LED在实现同样照度的同时耗能仅仅是普 通灯的一半。同样零碳馆等场所属于对照明