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标杆分享 | 哥本哈根大学“绿色灯塔”低碳建筑的碳中和之路
时间:2021-02-07 来源:本站
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一、建筑的基本介绍
      丹麦第一个按照碳中和理念设计的公共建筑是哥本哈根大学的“绿色灯塔”建筑。它是哥本哈根大学科学系学生的学习、生活、就业监管咨询中心。同时,它也是2009年在哥本哈根召开的联合国气候峰会(COP15)的一个献礼性建筑,以此向世界展示:凭借自己的技术和材料,完全可以实现碳中和的设计目标。所谓碳中和就是补偿和抵消二氧化碳排放量,将净排放量降为零。


图 | 哥本哈根大学的“绿色灯塔”建筑

      “绿色灯塔”的设计理念是:“尽量减少能耗、使用可再生能源、高效使用化石能源”,以此来实现碳中和的目标。并希望建筑成为哥本哈根、丹麦乃至整个欧洲环保建筑的榜样,因此命名为“绿色灯塔”。
二、建筑的外观设计
      “绿色灯塔”的整体外观设计来源于中国的“日晷”。它是一个3层的圆形建筑,其圆柱外加倾斜顶面的造型,充分展示了建筑与太阳之间的密切关系,能实现良好的采光。在颜色设计上,“绿色灯塔”采用外绿内白的方案。同时,它还采用了大中庭设计,带来了开阔、通透的空间感官,还能达到自然通风的效果。
      它的地基采用我们所谓的满堂红片筏基础(满堂红基础是指建筑物的基础是一个整体的梁或者板,一般情况下用于基础地质情况不是很好而上部荷载又比较大的建筑物,高层建筑也经常采用);它的上部结构采用钢结构作为主要承重结构;围护结构采用预制件,预制件在工厂加工完成后,在现场进行吊装;同时,建筑的顶部还设置了一定数量的智能电控屋顶窗,这无疑给建筑的中庭,带来了巨大的光照度的变化。
三、建筑的能源设计

      绿色灯塔的能源设计由丹麦最富盛名的科威(COWI)咨询公司负责。丹麦科威咨询公司成立于1930年,是丹麦绿色工程技术咨询领域的领先者,2016年南京高新区新地标零碳建筑——“南京绿色灯塔”,就是这家咨询公司按照哥本哈根大学“绿色灯塔”项目为模板建造的,倡导的是环保、节能、可持续的理念。


图 | 南京绿色灯塔
      哥本哈根大学“绿色灯塔”建筑的能耗设计是以实现CO₂零排放为目标。它的总体思路,一是降低能源需求,二是尽量使用可再生能源,三是高效使用化石能源。其能源设计方案如下:
      (1)良好的保温性能。
      由于哥本哈根地处北欧,气候比较寒冷,建筑使用了温保性围栏建筑节能设计。为了解决夏天光照强、冬天光照弱的问题,设计采用与窗户相匹配的多种智能电控室内外遮阳、隔热窗帘等产品。
      (2)配备有太阳能集热板、光伏电池和蓄热设备。
      近300平方米的南向屋顶面积,除了少部分用作屋顶天窗采光外,大部分用于安装太阳能集热板和光伏电池。太阳能集热板除了能满足自身建筑的热水使用外,还可以将剩余的来自太阳的热量通过管道传入地下的季节性蓄热设备,等到阳光不足时可以使用。屋顶上的光伏电池,可以满足照明、通风和维持热泵的运转需求。
      (3)设有热泵。
      主要用来作为太阳热能及地热能的循环利用,实现建筑物的供热和制冷,从而保证了季节性储热的优化利用。
      (4)安装热敏地板。
      建筑内的热敏地板可以将可以用作热储存器,可以将白天的热量储存取来晚上用。同时考虑到舒适性,地板供热比起空气供热要好得多。
      (5)建筑内还配有能源中控系统和能耗记录系统。
      在不同的区域内设有光感、温感、风感、CO₂等若干个探头,对这些区域进行监控,一旦发现有需要则通过自控系统,采取开关窗、启闭窗帘、启闭电灯等措施,来改善室内气候。同时,能源的使用记录系统,还将随时记录各个区域的供热、热水、通风、照明等项的耗能情况,以供分析和研究。
      “绿色灯塔”通过合理使用日光设计解决能源供应需求,其中,35%为可再生能源太阳能,来自于屋顶上的太阳能光伏电池;65%为热泵驱动的区域热能,由储存在地下的太阳能热能供给,这个建筑设计可以使能耗降低几乎75%。
四、带给我们的思考
      城市区域是应对气候变化的起点,因为城市产生了超过75%的全球温室气体排放,建筑又是最大的能源终端用户,产生了1/3左右的碳排放,消耗所有电力的50%左右。因而,建筑是温室气体的主要来源,实现绿色建筑是实现碳中和的有效途径。
      “绿色灯塔”作为丹麦第一个碳中和理念设计的建筑,是丹麦进行的首次新尝试,是一次有意义的试验。虽然它的设计仍需要改善,但是它给我们对低碳建筑的发展起到了参考意义。
目前低碳建筑已逐渐成为国际建筑界的主流趋势,“绿色灯塔”建筑带给我们以下思考:
      (1)在建筑设计中加入能源设计,积极开发和实践应用,逐步向低碳建筑发展;
      (2)制定完善的绿色建筑评价体系,有利于低碳建筑的完善与发展。
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