丹麦的净零能耗建筑生命之家

在某些情况下, 这座房子似乎能感受到我们的想法。例如, 当我眯起眼睛，百叶窗就会自动下降；而太阳破晓之前, 百叶窗又会自动打开。如果没搞清楚状况的话，说不定有人会认为这座房子是和我们的神经系统相连的。”---Home for Life体验住户

丹麦在2010年建成了一座名为Home for Life（生命之家）的建筑，不仅能耗为零，甚至建筑本身的产生的能量还超过了其消耗的能量。一个家庭曾被邀请在这里生活了14个月，并记录他们在这里的生活情况。设计团队会根据他们在这里的活动数据，对设计进行完善。

来源：velux.com

Home for Life位于丹麦奥胡斯市以北10公里处。这座占地190平方米的一层半建筑，主体为木质结构，立面采用天然板岩，地砖则由回收玻璃制成。该建筑窗户采用最新的节能玻璃技术，且整体窗户面积占总面积的40％，是传统单户住宅窗户面积的两倍。建筑朝南的屋顶上安置了太阳能光伏板，太阳能热水系统，以及天窗。系统原理图，来源：archdaily.com

Home for Life集舒适性，高能效及设计感于一体，为住户创造了一个健康的生活环境。同时由于其零碳排放零能耗特点，也有利于促进整体社会的可持续发展。

Home For Life设计亮点

外观设计

建筑外墙及屋顶均采用天然板岩-耐用、低碳排且基本不用担心维护问题。从美学上来看, 这样的建筑立面与屋顶深色的太阳能光伏板及窗户搭配在一起更为和谐。

立面可根据季节和需求调节光线和温度, 朝南的屋顶的挑檐也起到了功能性作用, 优化了冬季的采暖和夏季的遮阳。

太阳能设计

充足的阳光可以在保证健康生活的同时减少对能源的使用。设计团队选择在四个外墙以及屋顶安装节能玻璃窗, 以确保整个房屋都能有有充足的自然光线。

Home for Life使用的窗户, 可以将太阳光线传送到房间深处。除此以外，每个房间至少有两扇不在同一面墙上的窗户，保证了屋内良好的采光。

窗户的大小和位置是设计团队在研究了太阳位置、地区气候、能源优化方案和居住者需求后决定的。主要生活区的落地窗创造了一种与周边世界的连接感, 而搭配百叶窗则为了在需要时为居住者提供隐私--并有助于隔热。

来源：archdaily.com

窗户的大小和位置是设计团队在研究了太阳位置、地区气候、能源优化方案和居住者需求后决定的。主要生活区的落地窗创造了一种与周边世界的连接感, 而搭配百叶窗则为了在需要时为居住者提供隐私--并有助于隔热。

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即使在阴天, 太阳光也对Homefor Live的能量平衡做出了很大贡献,而节能玻璃窗则成为实际的热源。事实上, 这座建筑大约50% 的太阳能供暖需求都是通过玻璃窗来完成的。电力、热水和供热则是通过太阳能电池、太阳能热水器和热泵产生。

能耗优化设计

Home for Life产生的能量超过其消耗，能量盈余约为9kWh / m² /年，据统计，在40年后，Home for Life产生的能量即可抵消当年建造这座房子时所消耗的能量。到那时候，Homefor Life将成为真正的可持续建筑。

更加智能的是，当室内没人，Home for Life的自动系统会关掉电灯，并把窗户打开保持自然通风。屋顶窗内置遮光帘，外部配备了电控防护遮阳罩，避免窗户出现冷凝现象。电控防护遮阳罩利用io-homecontrol®设备控制，夜间关闭起保温作用，最大程度地降低了能量损失。窗户和遮光窗帘的操作单独由太阳能电池驱动。

来源：velux.com

通风系统设计

在取暖季，新鲜空气可以通过机械通风系统引入室内；在非取暖季，新鲜空气则可以通过自然通风系统引入室内。每个房间的温度都可以独立调节控制。

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居室功能与屋顶窗的设计

1号卧室：这个房间在北向较高位置安装了两个屋顶窗，稍低的位置是一组斜加立组合屋顶窗。卧室采光需要方便且具有可调节性，屋顶窗从北侧引入的柔和光线让房间的“阁楼卧室”受益匪浅，让空间明亮、舒适、适用。因为可以利用自然通风（烟囱效应），保持室内气候健康舒适。

2号卧室：这个卧室可以接受三个不同方向的自然光，即北侧屋顶窗的漫射光线，南侧大窗户的温暖日光，西侧较低位置的直射光。夏季，南侧悬挑式屋顶可以阻止过多热量进入室内；其他季节，太阳照射角度较低时，温暖的阳光可以倾泻到房间内部深处，有助于保持房间的热量平衡，实现被动取暖。西侧窗户可以让傍晚的阳光深深射入房间内部，形成层次性美感。

开放式的厨房：位于一层的厨房餐厅开放式一体化设计，南向较高位置安装有上下组合式屋顶窗。通往建筑上层的楼梯直接设置在西向屋顶窗下部，用户走在自然光充足的阶梯上，可以获得十分惬意的感受。置身露台或沿楼梯而下，用户可以通过屋顶窗看到屋外风景和远处的Århus海湾。

宽阔的南侧屋顶为利用太阳能提供了良好的自然条件，在两个屋顶窗之间，安装了6个同样规格的威卢克斯太阳能集热器，能够满足建筑整体65%的能源需求，包括取暖和热水供应，同时为建筑热泵提供动力，每年产生的电能约为2000千瓦时。

太阳能热量的产生，对维持房屋能量平衡具有积极作用。这一设计在夏季以外的季节里效果极其明显，但夏季还需要避免室内过热，所以需要利用太阳能促使居室降温，因而屋顶窗配备了太阳能电池驱动的电控室外防护遮阳卷帘，它可以降低90%的太阳照射热量，提高窗体的隔热性能。

舒适性

在取暖季，新鲜空气可以通过机械通风系统引入室内；在非取暖季，新鲜空气则可以通过自然通风系统引入室内。每个房间的温度都可以独立调节控制。

对于中国的借鉴作用

根据中国建筑节能协会发布的《中国建筑能耗研究报告（2016）》 建筑节能数据预测，2030年中国建筑存量将接近800亿m2，建筑总能耗将达到14.6亿t标准煤。研究表明，如果采用相对容易实现的中等强度的节能减排情景路线，到2030年可将建筑能耗控制在10.2亿t标准煤左右，到2035年左右建筑能耗达到顶峰。这意味着，到2030年，建筑面积增加近40%，而建筑能耗总量增加不到20%。建筑节能已经进入存量节能、实物量节能和总量控制的新阶段。如果维持现在的能耗强度，就要求有一半的新建建筑能耗为零。因此，根据中国能源结构和减排承诺，需要发展净零能耗建筑。

结合中国的国情来看，建立净零能耗建筑，除了考虑净零能耗，还要考虑净零排放，即建筑生产的零排放可再生能源等于或大于它所使用的产生碳排放的能源(有部分可再生能源例如生物质气也会产生一定的温室气体排放)。同时，还要考虑降低建筑运营成本，始终保持净零能耗建筑的增量成本在可接受的水平上。

过去40 年里，丹麦通过政策先导、立法护航、公私合作、技术创新、教育为本等关键要素，制定并执行了一套完整的能源发展和能源安全战略和具体措施，在科技创新发展的框架内，在财富创造、可持续发展、保障能源供给安全之间，形成了稳定平衡的三角形结构，实现了社会以及人与自然的和谐良性发展，并继续向2050 年全面建成“零碳社会”的目标稳步迈进。

丹麦国情与中国不同，但国内一些城市群的体量和发达程度与丹麦有直接的可比性，而且丹麦40 年前的传统能源结构与我国基本相似，都是以煤炭和油气等化石能源为主。丹麦寻找解决能源问题根本出路所坚持的“节流”与“开源”并举的基本理念，实际上与我国的传统的商业智慧是相通的；在此过程中所不断加深强化的全民节约文化，与我国历史上形成的勤俭节约的传统美德也是一致的。从这个意义上讲，丹麦过去数十年对于零能耗零碳排的转型，对于我国正在走向城镇化的部分城镇和地区有较大的可比性和实际的借鉴作用。

什么是净零能耗建筑

所谓净零能耗建筑，是指全年总能耗量近似等于在现场或在其他地方所生产的可再生能源量的建筑。

在技术上，净零能耗建筑可以分为2种，即：

1) 净零现场能耗建筑。只考虑现场能耗，不考虑输入能源(电力、热力和燃气)的损失，建筑全年可再生能源产能等于或大于全年用能。

2) 净零一次能源能耗建筑。考虑一次能源能耗(包括电力、热力系统的损失)的条件下，建筑全年可再生能源产能等于或大于全年用能。

今年1月24日，住房和城乡建设部发布了“关于发布国家标准《近零能耗建筑技术标准》的公告”，《近零能耗建筑技术标准》GB/T51350-2019自2019年9月1日起实施。《标准》提出的围护结构和能源设备与系统等技术指标，较国内现行标准大幅提升，整体上达到了国际先进水平。以外窗为例，传热系数的要求较现有标准大幅提高，与同纬度发达国家先进水平基本一致，如北京所在的寒冷地区居住建筑外窗传热系数限值为1.2 W/（m2·K），基本与德国外窗传热系数限值1.1 W/（m2·K）持平。以气密性为例，首次在国家标准中进行明确规定并给出检测方法。

我国近零能耗建筑试点示范自国际科技合作开始起步，2002年开始的中瑞超低能耗建筑合作，2010年上海世博会的英国零碳馆和德国汉堡之家是我国建筑迈向更低能耗的初步探索。2011年起，在中国住房和城乡建设部与德国联邦交通、建设及城市发展部的支持下，住房城乡建设部科技发展促进中心与德国能源署引进德国建筑节能技术，建设了河北秦皇岛在水一方、黑龙江哈尔滨溪树庭院、河北省建筑科技研发中心科研办公楼等建筑节能示范工程。

2013年起，中美清洁能源联合研究中心建筑节能工作组开展了近零能耗建筑、零能耗建筑节能技术领域的研究与合作，建造完成中国建筑科学研究院近零能耗建筑、珠海兴业近零能耗示范建筑等示范工程，取得了非常好的节能效果和广泛的社会影响。

2017年2月，住建部《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》提出：积极开展超低能耗建筑、近零能耗建筑建设示范，引领标准提升进程，在具备条件的园区、街区推动超低能耗建筑集中连片建设，到2020年，建设超低能耗、近零能耗建筑示范项目1000万平米以上。

随后，我国山东省、河北省、河南省、北京市、石家庄市等省市针对超低能耗建筑示范推广的政策不断出台，纷纷提出发展目标，并给与财政补贴、非计容面积奖励、备案价上浮、税费和配套费用减免、科技扶持、绿色信贷等方面的政策优惠。

《近零能耗建筑技术标准》的颁布实施是贯彻党中央国务院关于加强节能减排和提升节能标准要求的具体体现，是开展建筑节能标准国际对标的需要，是建筑节能行业发展的需求导向，将为住建部2016-2030建筑节能新三步走的战略规划提供技术依据。

参考文献：

https://spectrum.ieee.org/green-tech/buildings/denmarks-netzeroenergy-home

https://www.archdaily.com/889593/home-for-life-aart-architects

https://www.velux.com/innovation/demo-buildings/home-for-life-denmark

http://www.efchina.org/Reports-zh/report-20170710-1-zh

http://www.cabee.org/site/content/22960.html

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