天友設(shè)計(jì) | 天友零舍——國(guó)內(nèi)首座近零能耗建筑的設(shè)計(jì)實(shí)踐
天友設(shè)計(jì)在北京大興魏善莊那個(gè)叫半壁店的小村莊已經(jīng)有五年了,從低能耗農(nóng)宅到農(nóng)村廁所革命,摸索了零煤耗的鄉(xiāng)村能源系統(tǒng),探討了裝配式的衛(wèi)生公廁。鄉(xiāng)村建筑能不能更進(jìn)一步,實(shí)現(xiàn)近零能耗呢?
天友·零舍

低能耗零煤耗農(nóng)宅改造

裝配式節(jié)水廁所
2019年,在半壁店的村口,一座農(nóng)宅被改造成了近零能耗建筑——零舍,這也是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51350-2019正式實(shí)施后國(guó)內(nèi)第一座建成并獲得評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)的近零能耗建筑。


從村口看建成前后的對(duì)比
近零能耗評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)
零舍-nZEB(nearly Zero Energy Building)
我們希望通過(guò)零舍的改造可以探索一種低成本的近零能耗農(nóng)宅的實(shí)現(xiàn)方式,保留農(nóng)宅的傳統(tǒng)建筑特色,在農(nóng)宅內(nèi)引入新的功能,實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換與鄉(xiāng)村復(fù)興。
ONE
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什么是近零能耗建筑?
通俗來(lái)講,近零能耗建筑是通過(guò)被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)最大幅度降低供暖、空調(diào)、照明需求,通過(guò)主動(dòng)技術(shù)措施最大幅度提高能源設(shè)備與系統(tǒng)效率,充分利用可再生能源,為使用者提供舒適室內(nèi)環(huán)境,其能耗水平較國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)降低60%~70%以上。
零舍室內(nèi)的綠色書(shū)屋
TWO
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技術(shù)上如何實(shí)現(xiàn)近零能耗?
▍ 被動(dòng)式超低能耗技術(shù)
天友·零舍項(xiàng)目為單層鄉(xiāng)居改造項(xiàng)目,原建筑體型系數(shù)較大,節(jié)能不利。性能化設(shè)計(jì)是近零能耗建筑設(shè)計(jì)的基本方法,通過(guò)性能優(yōu)化,我們一方面在原建筑基礎(chǔ)上增設(shè)被動(dòng)式陽(yáng)光房、樓梯間等過(guò)渡聯(lián)系空間,降低建筑的體型系數(shù),另一方面采取被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能來(lái)保證建筑的節(jié)能效果。
性能化設(shè)計(jì)的優(yōu)化過(guò)程
一系列的技術(shù)措施都是有針對(duì)性地面向鄉(xiāng)居建筑的特點(diǎn)。針對(duì)鄉(xiāng)村一層建筑,更注重地面和屋面的保溫;針對(duì)改造建筑氣密性處理的難題,將建筑分為三個(gè)氣密區(qū);針對(duì)無(wú)熱橋,將附加的建筑空間結(jié)構(gòu)體系獨(dú)立,與主體建筑脫離;針對(duì)鄉(xiāng)村紅磚建筑風(fēng)貌,外保溫的基礎(chǔ)上又砌筑了紅磚,形成夾心保溫,兼顧了建筑風(fēng)貌和建筑氣密性能。
附加在建筑南側(cè)的被動(dòng)式太陽(yáng)房,形成氣候緩沖空間
氣密區(qū)分區(qū)及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造
夾心保溫墻體外觀
通過(guò)天窗和風(fēng)塔改善鄉(xiāng)村建筑天然采光和自然通風(fēng)的不足。天窗可以看到北側(cè)高大的楊樹(shù),而上屋面的樓梯間,做成了一個(gè)銅表皮的風(fēng)塔。
威盧克斯天窗改善了室內(nèi)的光環(huán)境


透空的上人屋頂和樓梯間風(fēng)塔
天友·零舍不僅希望實(shí)現(xiàn)近零能耗,還希望在該項(xiàng)目中探索不同結(jié)構(gòu)體系實(shí)現(xiàn)近零能耗的技術(shù)路徑和構(gòu)造節(jié)點(diǎn)。因此我們分別采用磚木結(jié)構(gòu)(保留單元)、輕木結(jié)構(gòu)和模塊結(jié)構(gòu)(新建單元)三種結(jié)構(gòu)體系。
立面的三個(gè)體量對(duì)應(yīng)了三種結(jié)構(gòu)體系
三種結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用及近零能耗工程做法示意圖
磚木結(jié)構(gòu)的零舍改造室內(nèi)
輕木結(jié)構(gòu)室內(nèi)
裝配式模塊單元采用SMART-6輕鋼裝配單元結(jié)構(gòu)體系,內(nèi)填外貼兩種保溫材料,以保證系統(tǒng)的傳熱系數(shù)和氣密性,在工廠完成結(jié)構(gòu)及內(nèi)裝修,整體運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)完成安裝及外裝飾。
模塊居住單元室內(nèi)
▍ 可再生能源補(bǔ)充
零舍實(shí)現(xiàn)了光伏建筑一體化的有機(jī)結(jié)合。屋面結(jié)合傳統(tǒng)民居雙坡形式選擇的非晶硅太陽(yáng)能光伏瓦,而被動(dòng)式陽(yáng)光房的玻璃屋頂采用了彩色薄膜光伏,總裝機(jī)為7.1kWp,以并網(wǎng)的方式為建筑提供電能。居住模塊設(shè)置太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)為廚房衛(wèi)生間提供熱水。超低能耗的建筑盡可能地減少耗能,再借助可再生能源的產(chǎn)能,從而實(shí)現(xiàn)近零能耗。
光伏瓦及彩色薄膜光伏
陽(yáng)光透過(guò)彩色薄膜光伏頂落在陽(yáng)光房的墻面上


院墻用柔性光伏紙制作了一個(gè)藝術(shù)裝置,可以給村民手機(jī)充電
THREE
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空間上如何實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村風(fēng)貌?
零舍的功能復(fù)合了展示、辦公、圖書(shū)、會(huì)議以及居住,可以成為鄉(xiāng)村創(chuàng)客、低碳展示的使用空間。在空間模式上,保留了原始兩進(jìn)院落的布局,用太陽(yáng)房、樓梯間風(fēng)塔等即作為聯(lián)系空間,又作為氣候緩沖空間。
復(fù)合功能的平面布局
被動(dòng)太陽(yáng)房作為聯(lián)系的公共空間
木結(jié)構(gòu)的門(mén)廳連接居住和辦公部分
景觀延續(xù)的生態(tài)和低碳的主題,設(shè)置幾個(gè)主題庭院——南側(cè)的太陽(yáng)能花園、中心的水院、北側(cè)的零碳花園以及樹(shù)林菜園。水院成為雨水收集的景觀水池,而零碳花園則利用原有建筑拆下來(lái)舊磚舊瓦等廢棄材料設(shè)計(jì)而成,中間種了一棵穿過(guò)二層平臺(tái)的樹(shù),以碳匯實(shí)現(xiàn)這個(gè)小花園的零碳。北側(cè)沿建筑設(shè)計(jì)了錯(cuò)落的模塊式菜園,成為村口大樹(shù)下的景觀。
中心的水院,把原民居拆下來(lái)的屋面瓦鋪到了池底
零碳花園
樹(shù)林下的模塊式一米菜園
零舍的綠色技術(shù)更希望以藝術(shù)化的方式呈現(xiàn)出來(lái),因此彩色光影、廢棄材料、原始?jí)L、垂直綠化都成為建筑表現(xiàn)力的手段。
改造的展廳中有一系列技術(shù)的藝術(shù)化展示
打開(kāi)收集的舊窗是大師油畫(huà)的效果圖
有機(jī)玻璃切片般的并置了十幾個(gè)零舍剖面


木絲板吸聲墻DIY了一幅水墨山水
圍墻上用拆除的舊窗做出了LOGO
夾心保溫重繪了局部的原建筑山墻的墻繪,仿佛它們一直存在
FOUR
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經(jīng)濟(jì)上如何實(shí)現(xiàn)可接受的造價(jià)?
▍施工:摸索中前行(一把辛酸淚)
PART 1 關(guān)于成本
天友·零舍是北京市科委課題的示范項(xiàng)目,我們提出:“探索鄉(xiāng)村的近零能耗建筑?”,這個(gè)決定的直接影響是建造成本的增加,那么問(wèn)題來(lái)了:
“錢(qián)從哪里來(lái)”?
“省錢(qián)”+“贊助”!
所以,在項(xiàng)目初期無(wú)論是建筑材料、施工隊(duì)伍、門(mén)窗、設(shè)備系統(tǒng)等,我們都是貨比三家,成本省了再省,既要保證建成效果又要控制成本,好難。
再次感謝支持我們項(xiàng)目(被我們挾持)的材料供應(yīng)商們。
PART 2 關(guān)于施工
受項(xiàng)目成本影響,我們選用地方施工隊(duì)來(lái)施工(其實(shí),有過(guò)建造經(jīng)驗(yàn)的施工隊(duì),好貴),我們是第一次設(shè)計(jì)近零能耗建筑,他們是第一次施工近零能耗建筑,我們聯(lián)手開(kāi)啟了這段神奇的旅程。
既然省了錢(qián),總要費(fèi)點(diǎn)力氣才能平衡的。為了能更好的讓老黃(現(xiàn)場(chǎng)施工隊(duì)總管)更直觀的了解近零能耗建筑無(wú)熱橋、高保溫、氣密性等節(jié)點(diǎn)做法,我們的建筑師詳細(xì)到每一個(gè)施工步驟、每一個(gè)節(jié)點(diǎn)控制都用圖示化的方式表現(xiàn),并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工交底,再次感謝施工隊(duì)伍超強(qiáng)的領(lǐng)悟能力及超高的技術(shù)完成度。
裝配式模塊由設(shè)計(jì)進(jìn)行的施工控制
終于,在廠家、設(shè)計(jì)及施工隊(duì)伍完美的配合下,天友·零舍項(xiàng)目順利竣工,項(xiàng)目平米造價(jià)也完美的控制在正常近零能耗建筑平米造價(jià)的65%左右。
設(shè)計(jì)施工過(guò)程中的油畫(huà)草圖
項(xiàng)目信息:
項(xiàng)目策劃:天友設(shè)計(jì)、天津大學(xué)建筑學(xué)院
建設(shè)單位: 天友設(shè)計(jì)
建筑師:任軍、郭潤(rùn)博、邸揚(yáng)、姜楠
結(jié)構(gòu)師:于學(xué)增
設(shè)備師:劉冰、韓帥、劉衛(wèi)
項(xiàng)目管理:張寶軍、陸曉濤、郝林沖、肖榮彥
攝影師:賀之涵、任軍
施工單位:北方國(guó)興
施工管理:中建六局
供應(yīng)商:
太陽(yáng)能光伏:漢能
裝配式模塊:博遠(yuǎn)箱房
被動(dòng)門(mén)窗:極景門(mén)窗
天窗:威盧克斯
新風(fēng)一體機(jī):河北建科
能源監(jiān)控:北京逸海京通科技
銅板:華源銅板
仿磚水泥板:日吉華
麥秸板:諾菲博爾
石塑地面:LVT石塑地板
太陽(yáng)能熱水:四季沐歌
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