日本的能源不得不依赖进口。与其他经合组织国家相比,日本的能源自给率处于较低水平。
正因为能源的自给率较低,所以设计低能耗的建筑物显得尤为重要。
将现有的建筑材料、设备技术与常年积累的设计方法进行巧妙结合,要实现ZEB已不再是一件困难的事情。
在本专栏中,我们将介绍一些ZEB的案例以及一些用于实现ZEB的方法。
久米设计独创的“LCB”(Life Continuity Building)建筑设计标准能够实现“在灾害时,当市政供给被切断的情况下,也能确保建筑内部的中长期能耗独立性”。我们认为,能源消耗量较少的ZEB能够在市政供给中断时,更好地保障建筑功能不受影响,因此积极推进ZEB的发展也成为了必然的趋势。
在建筑中,能源消耗量较大的是“空调”、“照明”、“通风”系统,我们对这些系统实施的能耗降低手法如下。
降低空调系统的能耗
降低照明系统的能耗
降低通风系统的能耗
对于政府办公建筑来说,ZEB Ready是必须实现的目标。
在水户政府办公大楼项目中,阳台设于南侧,东西两侧通过限制开窗面积来减少空调负荷。
引进分离潜热和显热的室外空气处理空调系统,采用室内二氧化碳来控制新风量,并通过采用室外气温较低时的新风导入和自然通风的“呼吸外墙”、以及利用基坑来进行新风输送等节能手法,与标准能源消耗相比,成功减少了69%的能耗。
在嘉麻市政府办公大楼项目中,通过采用紧凑的正方形平面以及控制层高的方式,实现了外墙面积的最小化,从而降低了贯流式热负荷。
此外,通过在日照负荷较大的西侧布置核心筒,建筑结构采用外露框架式外立面设计等节能手法,巧妙地运用了水平百叶(扁平梁)和竖向百叶(扁平柱)来降低夏季的太阳辐射。
嘉麻市政府办公大楼的“呼吸外墙”作为室内窗边空调系统,可以引导各个方向的风进入室内,实现有效的自然通风。框架式的外立面设计起到了“Wind Catch”的作用,我们在建筑中央处规划了生态空隙作为纵向通风的路径。
海城学园新理科馆项目是实现ZEB Ready的优秀案例,在面向东西侧和南侧的教室中设置了采光所需的大面积玻璃窗。
通过对竖向百叶的巧妙布置实现了良好的遮阳效果,玻璃采用高性能Low-e玻璃来减少空调负荷。
在选择空调设备时,通过分析学校课程并结合考虑教室的同时使用率,将设备容量控制在最低限度。
在引入室外新风时与室内排风进行热交换,从而减少了调节室外空气温度所需的能源。
在阶梯教室中安装地送风空调系统,通过仅对有效空间进行设备布置,与空间整体的布置相比,能源消耗有所减少。
另外,在排风方面,室内的排气系统不直接连通到室外,而是排放到地下室走廊,用于配电室和仓库的通风换气,将有效的能源尽可能地充分利用到极致。
在停电时仅靠发电机燃料运作的情况下,为了不影响室内环境的舒适度,适当引入外部空气是至关重要的。
水户市政府办公大楼和嘉麻市政府办公大楼均采用被称为“呼吸外墙”的多功能外墙系统,该系统可在三种运行模式之间灵活切换,夏、冬季可以实现隔热保温,春、秋季可以实现室外气温较低时的新风导入和自然通风。
水户市政府大楼(左)采用了将风机盘管组合切换阀门的地送风空调系统,而嘉麻市政府大楼(右)则采用了将室外窗边空调组合切换阀门的空调系统。该类系统也可应用于其他政府大楼项目。
为了实现以少量的能源维持舒适的室内环境,我们需要有效利用自然能源来对夏季和冬季的室外空气进行冷却与加热处理。水户市政府办公大楼(左)、爱知县环境调查中心・卫生研究所(右 下称 调查中心・研究所)项目均通过基坑来实现室外空气的导入。
水户市政府办公大楼成功将夏季30℃的室外气温降至22℃。
调查中心・研究所则成功将夏季35℃的室外气温降至24℃,将冬季2℃的室外气温升至14℃。
在本次的专栏中,我们介绍了一些实现ZEB的节能手法和具体案例。
如今,我们已经迈入了能够“在不经意间实现ZEB的时代”。在今后,我们还将为大家介绍更多“租赁办公楼”的项目案例。
在LCB方面,本次我们主要针对“通风”进行了着重介绍,但在室内环境中还有一项非常重要的元素——“光”。其中还包含了对自然光的有效利用、高效照明和照明控制等节能手法。
与建筑相关的温室气体(GHG)有两种,一种是来自电力和天然气消耗的温室气体(Operational Carbon)、另一种是来自建筑材料制造、建筑工程和建筑拆除相关的温室气体(Embodied Carbon)。为了减少Embodied Carbon的排放,我们需要考虑建筑的结构、建筑材料的选择以及积极思考废弃材料的二次利用。
久米设计将灵活运用各类专业的知识与智慧,实现“能够为所有生命带来幸福的建筑设计”。