高效能和可持續(xù)的預制住宅

  建筑物是社會最大的能源消耗者和二氧化碳排放者。在大多數(shù)工業(yè)化國家，40%的社會能耗來自于建筑物。其中有三分之二用于供熱和制冷。33%的CO₂排放來自于建筑物，17%的淡水使用來自于建筑物。25%的使用時間用于建筑物，以及40%-50%的原材料消耗來自建筑物。因此，在建造中更持續(xù)而高效地利用能源將對世界環(huán)境和經(jīng)濟產(chǎn)生極為重要的影響。

  使用高效能和可持續(xù)的預制住宅的主要目的在于將項目轉(zhuǎn)型成為比正常住宅更便宜，且可迅速建成比傳統(tǒng)住宅更高質(zhì)量的大批量定制住宅（產(chǎn)品）。這種理念很符合建造高效節(jié)能的房屋要求。

  中國―丹麥合作平臺FISH China已經(jīng)開發(fā)出一種基于舊集裝箱改造成高效能可持續(xù)住宅（別墅和聯(lián)排別墅）的房屋平臺。

  集裝箱住宅或模塊化住宅將設(shè)置成基本住宅（根據(jù)中國建筑法規(guī)），綠色住宅（超出中國規(guī)范要求，可作為能耗15kwh/m2的被動式房屋），和可測量運營中的能耗、電耗、碳排放、室內(nèi)氣候和總經(jīng)濟性能的智能住宅。這些數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)絡(luò)和iPhone上向用戶顯示。

  主體

  Worldflexhome （WFH） 是一種由三個海運集裝箱疊放而成的導出型住所。這種碳中性和能源中性的預制住宅由一個丹麥系統(tǒng)供應(yīng)商團體開發(fā)而成，以Anders Thomsen為發(fā)展項目的項目經(jīng)理。

  今天它作為我們的創(chuàng)新平臺置于丹麥，在中國將制造并于2013年10月送達無錫。

  Worldflexhome的設(shè)計是通過使用升級回收的集裝箱作為鋼架、可持續(xù)竹表面、雨水收集系統(tǒng)、太陽能電池包裝的綠色屋頂和透氣性涂料，制造多于消耗的能源。天窗和最佳朝向也配合靈活性結(jié)構(gòu)以適應(yīng)包括地震多發(fā)區(qū)在內(nèi)的全球場地環(huán)境。模塊單元可以適應(yīng)從例如WFH住宅的獨棟別墅到多層聯(lián)排別墅的各種形式。預制形式的可持續(xù)概念首次超越國際環(huán)境建筑標準的主動房屋要求。受益于縮短的工期，這種可拆卸的住宅能以真正的“從開始到開始”的方式跟隨業(yè)主。就項目而言，該項目圍繞著一個包含廚房、臥室和餐廳的多用途雙高度空間而組織。玻璃門加重了房間內(nèi)點亮區(qū)域的透光，將室外綠植引進尺寸狹小的建筑空間。雖然有無限種配置方式，但是結(jié)構(gòu)的基本形式只是由兩排40英尺長的高質(zhì)量模塊組成，再細分成臥室和閣樓平臺。這樣做的結(jié)果是一個既是驚人的自容空間，又是一個展現(xiàn)無縫連接建筑及其鄰近總體環(huán)境的建筑潛能的見證。

  主動房屋是一種著眼于提供大于獲取的房屋開發(fā)，這種房屋是一種更健康和舒適的建筑，保護氣候與環(huán)境，提供健康室內(nèi)空氣。主動房屋聯(lián)盟把有興趣的組織以一種平衡而整體的方式聯(lián)合在一起，開展研究，產(chǎn)品開發(fā)，建筑設(shè)計。目前國內(nèi)的許多組織和公司都加入了主動房屋聯(lián)盟，決心讓主動房屋成為未來世界新建筑和創(chuàng)新的準則。主動房屋聯(lián)盟研發(fā)了國內(nèi)主動房屋的規(guī)范，細化了三個等級的主動房屋：第3級消耗30kwh/m2；第2級消耗15kwh/m2；第1級消耗0 kwh/m2。

  關(guān)于FISH

  FISH集群的意思是未來工業(yè)化可持續(xù)房屋。FISH項目的整體愿景是提供一種創(chuàng)新的可讓中―丹公司和組織能在中國發(fā)展、制造和銷售可持續(xù)節(jié)能住宅（別墅，聯(lián)排別墅和高層公寓）和可持續(xù)節(jié)能工業(yè)園區(qū)的新商業(yè)模式。

  FISH中國是一種商業(yè)協(xié)作平臺，經(jīng)營范疇包括：

  （1）住宅（別墅，聯(lián)排別墅和高層公寓）

  （2）工業(yè)園區(qū)/技術(shù)園區(qū)（辦公樓，制造和研發(fā)中心）

  （3）醫(yī)院/養(yǎng)老院

  建造主動房屋的技術(shù)和建筑特色太陽屋頂系統(tǒng)

  在太陽能屋頂?shù)募夹g(shù)解決方案的幫助下，一套優(yōu)秀的自然通風和PV板輔助通風系統(tǒng)建立起來。此解決方案也將帶來基于使用煙囪效應(yīng)和內(nèi)置夜間制冷功能的自動化控制系統(tǒng)的有效遮陽和日光性能。

  太陽能屋頂方案也包括供熱的太陽能集熱器和生活用水以及PV板/太陽能板，以提供與最優(yōu)化能源供應(yīng)方案結(jié)合的太陽能電源。

  成效明顯的熱回收通風系統(tǒng)具有一個可在夏季制冷冬季供熱的內(nèi)置地面耦合熱/冷交換機。在每個住宅的分區(qū)制冷和供熱的熱交換機的幫助下，全年都可享受到健康的室內(nèi)環(huán)境。

  PV板和設(shè)備將在屋頂上安裝，并與建筑的整體造型集成，以成為建筑整體的一部分。

  主動房屋將安裝一套智能控制和調(diào)查系統(tǒng)，來測量和控制能耗和可再生能源供應(yīng)，而這些也可以記錄在“零能耗”建筑詳單中。

  綠色屋頂

  綠色屋頂是能給予建筑“綠色身份”的強建筑特性，為房屋和所處區(qū)域增添美學元素。雖然被稱為綠色屋頂，實際上屋頂上的植物可以有從棕色，紅色，黃色到綠色等各種顏色。

  除了在屋頂上使用熱材料之外，建筑具有良好的隔熱性，以降低外部高溫下的熱吸收和外部低溫下的熱流失。

  綠色屋頂吸收雨水，緩慢地向污水系統(tǒng)中排水。這樣一來就延遲了水流向污水系統(tǒng)，能幫助避免污水系統(tǒng)在豪雨環(huán)境下的額外負擔。

  太陽能屋頂作為屋頂表面的一部分，與綠色屋頂整合在一起。

  屋頂?shù)膬A斜方向朝南，以便于太陽能光熱和光伏板能最大限度吸收陽光。

  配合光照最大化調(diào)整窗戶的位置和大小。

  由于日光對人體健康的重要性，住宅的光照環(huán)境尤為重要。這也有利于獲得太陽能。

  從天花板到朝向南、東和西的窗戶這樣的建筑元素，使日光能夠深入建筑的內(nèi)部。結(jié)合太陽能棱鏡技術(shù)，建筑的大多數(shù)房間都可獲得光照。北向窗戶較小，以減少陰涼處的熱損失。

  確保日光的充足將使電需求降至最低，從而減少房屋的能耗。

  內(nèi)置遮陽

  對于低能耗的窗戶，外部遮陽的引進或在南向和西向窗戶中使用丹麥生產(chǎn)的“微遮陽”板可幫助對抗過熱現(xiàn)象。

  微遮陽是一種包含內(nèi)置2至3層玻璃的穿孔金屬片的遮陽系統(tǒng)。金屬片的孔洞角度能提供最大程度的遮陽效果。該系統(tǒng)讓100%自然光照進建筑卻仍能提供透過窗戶的無遮擋視野。這樣一來內(nèi)置的微遮陽便隱形了。

  因為微遮陽集成于玻璃之中，所以它能提供免于采取往往貴重且維護要求高的額外遮陽的建筑自由度。

  外墻保溫

  基本想法是使用一個木制或混凝土建造的集裝箱作為盒體，并與外墻保溫系統(tǒng)結(jié)合來阻斷冷橋和空氣泄漏。外墻保溫可利用建筑外表面系統(tǒng)（中國的集裝箱房屋將使用竹制外表面系統(tǒng)），以提高成本優(yōu)勢。外表面可以用不同材質(zhì)和顏色裝飾以滿足建筑表達。

  相變材料

  相變材料（PCM）石膏板安裝在內(nèi)部天花板和/或墻上。相變材料能通過降低溫度峰值緩和每天房間溫度波動。這些波動因外部極端溫度變化而產(chǎn)生。

  相變材料在室溫下是固態(tài)。當空氣溫度升高時，相變材料液化并吸收和存儲熱量，冷卻房間。當夜間溫度降低時，這種材料會固化并散發(fā)熱量，從而提高房間溫度。

  地熱能源

  地熱能源是一種越發(fā)變得先進的可再生能源。此外，鉆探技術(shù)和熱提取方法的新發(fā)展培養(yǎng)了廣泛的市場空間。獲得地熱能源的標準技術(shù)是基于豎向鉆孔。豎向鉆孔一般消耗整體投資的50%，阻礙潛在客戶向地熱取暖系統(tǒng)投資。

  Geodrill （GRD）就是針對這些問題提出的。GRD是一種專利性的傾斜鉆孔方法，使用一個中央鉆孔室來安裝朝向四面八方角度各異的發(fā)散形熱管，甚至可以裝于已有建筑下方。這就像是一棵樹的根：所有的分支都是為了提供一個持續(xù)有效的能源供應(yīng)。結(jié)構(gòu)緊湊且便于操作的Geodrill 4R是唯一適用于三維工作方式的鉆孔機。

  其優(yōu)點在于：

  （1）大大降低了客戶投資成本。

  GRD鉆孔機易于運輸，且在很短時間內(nèi)能完成準備工作其緊湊的結(jié)構(gòu)適用于局限性空間，例如靠近項目的地方

  （2）熱管道：便于操作的技術(shù)

  （3）對地面或花園的最小傷害

  GRD系統(tǒng)在以下方面具有優(yōu)勢：

  （1）當供熱系統(tǒng)需要更換的時候

  （2）在局限性區(qū)域

  （3）在開發(fā)的新項目

  GRD結(jié)合水平安裝的地面集熱器和豎直安裝的熱管道的優(yōu)勢。該系統(tǒng)使用項目范圍內(nèi)的所有可用地面。深層的飲用水層不受影響。此外，GRD技術(shù)基于最小化技術(shù)設(shè)備需求，能顯著降低安裝熱管道的總體花費。GRD是針對于下至地下40米的方法。地下溫度經(jīng)常處于 10 °C 1°C左右。地下深度的頭20米的溫度遵循季節(jié)性氣候的變化。換句話說，寒冷天氣里面的熱量流失在炎熱天氣下得到“再生”。再者，由保溫和雨水滲漏導致的平均大氣熱流，即反向流動的熱量（從地球內(nèi)部向表面）約等于 0.065 W/m²。大氣能量的輸入比地球內(nèi)部提供的能量高出2600倍。

  熱需求

  地下系統(tǒng)的布局取決于熱需求。這種需求受到建筑面積，保溫，供熱和制冷系統(tǒng)及其年運營時期的影響。

  冷需求

  該系統(tǒng)也可用于制冷。如果在夏季制冷，確保地面儲存的熱平衡很重要，以防止地表溫度上升。地面溫度和冷卻溫度之差是決定鉆井冷卻效果的一個重要參數(shù)。

  提取性能

  地面的地質(zhì)條件決定熱提取性能。能產(chǎn)生有效和持久的熱提取的最理想土壤是軟且濕的，或石頭。帶有地下水的底層是最適合的。因此獲得能提供關(guān)于地質(zhì)參數(shù)的詳細且可靠信息的地質(zhì)圖很有必要。

  地下水冷卻和加熱

  在這種技術(shù)的幫助下，冷卻能源可以節(jié)省90%的成本，加熱能源可以節(jié)省50%的成本?；旧嫌捎阢@孔成本，該技術(shù)對于冷卻需求在650W及以上有用。利用地下水/吸收太陽能的植物，地區(qū)供熱和制冷均可以提供給房屋。地下水作為一種冷卻和加熱的資源使用，其目的是創(chuàng)造地下水源全年的熱平衡。