零能耗建筑实例调研论文

课程设计（学年论文）说明书课题名称：专业班级：学生学号：学生姓名：学生成绩：指导教师：课题工作时间：2013.12.30 至2014.01.08零能耗建筑实例调研XX摘要：随着世界能源资源的愈发紧张，以及人们对居住环境日渐提高的要求，零能耗建筑的发展已蔚然成风，本文结合国内外多处典型案例，简要说明目前零能耗建筑的技术方案。

关键字：零能耗建筑，被动式采暖，光伏发电，地源热泵，弗莱堡，贝丁顿零能耗发展项目，“太阳谷”Abstract:As the world energy resources increasingly tense and people are to improve the living environment, the development of zero energyconsumption construction has become a common practice,based onthe domestic and foreign many typical cases, a brief description ofthe technical scheme of zero energy buildings.Keywords：Zero energy buildings,Passive heating, Photovoltaic power generation, Ground source heat pump, Freiburg, Beddington zero energy development,"Sun valley"1.何为零能耗建筑零能耗建筑，是指不消耗常规能源的建筑，完全依靠太阳能或者其它可再生能源。

建筑运行所需的能量来源于建筑上安装的可再生能源系统，与建筑一体化的可再生能源系统产生的能量与建筑运行所消耗的能量相抵为零。

这种建筑基本不消耗煤炭、石油、电力等不可再生能源，就能维持建筑的正常运转需要。

零能耗建筑根据具体的设计目标还有几个派生概念。

如果以降低温室气体排放为设计目标，则此零能耗建筑也可称为零碳排放建筑(Net Zero Emissions Building)。

如果从用户角度讲，其最关心的可能是所缴的电费和煤气费等能耗费用。

如果一年之中，建筑的可再生能源输回电网所得收入正好抵消该建筑从城市能源供应系统购买能源的费用，那么该建筑又可以称为零能耗费用建筑(Net Zero Cost Building)。

零能源建筑的主要特点是除了强调建筑围护结构被动式节能设计外，将建筑能源需求转向太阳能、风能、浅层地热能、生物质能等可再生能源，为人们的建筑行为，为人类、建筑与环境和谐共生寻找到最佳的解决方案。

2.发展零能耗建筑的意义一个国家或地区建筑能耗在总能耗中的比例，反映了这个国家或地区的经济发展水平、气候条件、生活质量，以及建筑技术水准。

现代建筑的能耗大致体现在两个部分，一个部分包括制造建筑材料和建筑产品时的能源消耗、将其从产地运往工地的运输能耗，以及建造过程中的能耗。

另一个部分是建筑在运行过程中的采暖、空调、用能设备、热水、烹饪等消耗的能源。

根据统计，美国的建筑能耗占到总能耗的近40％，建筑用电则占全国总用电量的70％，与建筑相关的温室气体排放量占38％。

零能耗建筑发展背景是从发达国家过来的。

全球由于建筑消耗全球能源的40%，给能源安全、能源可持续发展带来挑战。

随着城市建设的高速发展,我国的建筑能耗逐年大幅度上升,已达全社会能源消耗量的32%,加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%,建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%。

我国现有建筑面积为400多亿m2,绝大部分为高能耗建筑, 且每年新建建筑近20亿m2,其中95%以上仍是高能耗建筑。

占全世界每年新建筑的近50％。

由于中国目前80％的能耗还是源于燃煤，能耗的增加直接加深了对环境的破坏并增加了温室气体的排放。

如果继续执行节能水平较低的设计标准,将留下很重的能耗负担和治理困难。

庞大的建筑能耗,已经成为国民经济的巨大负担。

由此可见，发展零（微）能耗建筑对世界能源与生态的保护有着重要的意义。

发展零（微）能建筑，并不是将节能建筑材料及设备在建筑中简单组合，而应从建筑物的设计上着手，将相关节能科技、设备及材料进行有机的结合，使单幢建筑的节能发挥到最大限度，直至达到对不可再生能源的零能耗目标。

3.零能耗建筑的现状零能耗建筑的概念其实并不新，许多欧美国家如瑞士、加拿大及德国都已发展零能源建筑。

一些区域国家如日本、泰国和马来西亚也开始零能耗建筑工程。

比如欧盟规定到2020年成员国要达到新建建筑零能耗的基本目标。

美国提出到2030年新建建筑要达到零能耗。

日本、韩国、澳大利亚都有类似目标。

在目前零能耗建筑的发展项目中，最具影响力的项目就是美国近十年建设的美国国家可再生能源实验室。

这个零能耗建筑外形很大，它有能源的目标，就是和我们现在建筑能源消耗可以用一句话来表达就是可能的最小，也就是说现有的技术手段它能够达到建筑的能源消耗是尽可能的最小。

对于已经应用于生活中的零能耗建筑的典型则非贝丁顿零能耗发展项目（BeddingtonZero Energy Development）莫属。

其理念便是展示如何既能将住宅区域工作区相结合，又能与周边郊外住宅区的居住密度相匹配，从而切实提供啊小区整体的宜人性。

在我国，零能耗建筑的发展也是蒸蒸日上。

中国建筑科学研究院在中美节能项目合作框架下，建设了一个节能办公楼——当今建筑节能最先技术和最实用的技术在这个楼里都有示范和展示。

建筑中集成的技术有很多，太阳能技术、辐射供冷技术，二层三层用不同的辐射供冷技术，既有意大利辐射板，又有国内滤网，包括空气处理解决PM2.5的一系列，光这个楼传感器达到一千多个传感器。

这是外形，光伏体系，可再生能源技术等。

4.零能耗建筑技术零能耗建筑的设计理念和技术核心是尽可能利用自然条件和环境，减少或不用化石能源，通过采取高效的节能措施，提高建筑物的保温性和气密性，减少室内热(冷)量的散失，并利用可再生能源实行采暖和制冷。

零能耗建筑的设计需要综台考虑规划、建筑、结构、能源系统、暖通等各方面因素，提出初步的生态节能方案并在后续的设计中综台建筑、规划、景观、结构、暖通空调、给排水、建筑电气与楼宇控制、室内设计等各个专业通过各专业密切协作，对建筑自身特点及区域自然资源、环境进行深入分析，根据气候特点和产品需求，综合采用成熟的高新技术及产品，才能形成整套可行的、适台的、内部有机相连的生态节能体系。

在实现建筑零能耗的诸多技术当中，太阳能的诸多利用技术占有绝大的比例。

如在结构设计中，设置被动式阳光间，它既可以向房间输送太阳热能，又可以作为一个热缓冲区，减少房间的热损失，使建筑物与阳光间相邻的部分获得一个温和的环境。

白天当阳光间内空气温度大于相邻房间温度时，通过门窗的通风，将阳光间的热量通过对流窜入相邻的房间，其余时间关闭。

当然，在零能耗建筑的设计中，对于太阳能的利用还远不止于此。

对于太阳能最为充足的屋顶，还有以下三种利用方式：第一种是太阳能被动制冷屋顶，在夏季以空气或水为媒介，夜间利用屋顶的辐射冷却板冷却室外空气，然后送入室内，或通过屋顶设水池，夜间通过向空中散发辐射制冷，白天关闭水池盖板，水吸收室内热量，从而达到制冷作用。

第二种为太阳能热水器屋顶，利用集热器吸收太阳光，将光能转化为热能，并通过储水箱将热水储存，这类屋顶集热效率高、保温性能好、使用寿命长，较适合日照丰富的地区。

第三种为太阳能光电屋顶，利用太阳能组件将太阳能转变为电能，其光电电池可以与外装饰材料结合使用，运行时不产生噪音和废气，目前，已经实现了将光伏发电元件与建筑材料或建筑结构一体化，具备发电、建筑、装饰三位一体的太阳能光电屋顶。

除去取之不尽的太阳能资源之外，在零能耗建筑的设计中，对地热能源的利用也是极为高效的。

地源热泵是一种利用浅层地热资源（也称地热能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效无污染节能型空调设备。

地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低温位热能向高温位热能转移。

地热能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地热能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地热能中去。

在零能耗建筑的设计当中还有许多先进的结构设计、材料应用、暖通空调系统的优化，以及先进的自动控制设计等等。

5.零能耗建筑的实例分析弗莱堡案例本项目为1992年，德国于弗莱堡落成的实验项目——全零能耗建筑。

这个设计方案使用了很多实验性技术，都是当时太阳能研究的第一流技术。

而最精妙的部分要算是氢/氧系统，它可以根据季节不同对太阳电能进行储存。

本建筑设计时想要证明，在中欧气候条件下，太阳能能提供足够的能源，也能满足一个居住单元中全年的能源需要。

不仅采暖能源不需要由建筑外部系统提供，生活所需要的全部能源都能由建筑自身的系统从太阳能和地热等资源中取得，所以也叫能源全自给太阳能建筑（das energieautarkeSolarhaus）。

案例分析本建筑在利用太阳能方面运用了多种技术措施。

建筑北外墙由240mm石膏砂砌块和240mm普通保温材料Isofloc层（纤维素纤维保温材料，由旧报纸及废木材组成），表面由木质板覆盖。

在建筑结构初步完成时，通过压缩空气吹入预留空腔中。

在一定的气压作用下，形成一个无缝均匀保温层，具有很好所密性。

将建筑南向外墙改为东南和西南向，并在此上用透明保温材料。

这种平面形式在最大程度争取太阳辐射的同时，尽可能减少了建筑外表面的散热面积。

南外墙TWD（TransparentenWarmedaemmun）系统：南面墙壁内侧采用300mm硅酸钙砖，隔热层由透明聚碳酸酯蜂窝状隔热材料构成(透明毛细管状合成纤维保温材料)，外侧有木质结构层。

透明保温材料和安装在铝制框架中的外层单甚玻璃窗之间的空间内装有编织百叶窗帘。

将透明保温材料与外墙结合时，将微细管方向与墙体垂直，便形成一个类似普通集热墙的系统。

与普通集热墙相比，透明的部分，也就是太阳能保温性能明显改善，因而整个系统的效率得到相应的提高。

建筑的其他供热来源为安装在屋顶的高效太阳能集热器(14m²)它负责向l000升的储水箱提供热水。

这种新型的集热器采取任太阳能板后安装双抛面反射器，将太阳光反射到每一个侧面上，而每一面部采用透明保温材料进行保温处理。

为了不让建筑受到过度加热，自动控制的升降窗帘可以盖在集热器上起到保护作用。

为了在没有阳光的情况下满足能源需求，设计者为建筑安装了氢/氧储存系统。

在夏天，这个装置可以靠光电管所提供的电量，通过电解的方法将水分解成氧气和氢气。