丹麦碳中和生态住宅-生命之家
VELUX model home 2020之Home for Life
一:项目概况
物业业主:VKR控股公司
合作伙伴:威卢克斯(VELUX)和威尔法科(VELFAC)
设计单位:丹麦阿科迪玛建筑事务所(AART)
能源设计创意:埃斯本森工程咨询公司(Esbensen Rådgivende Ingeniøre
研究机构:奥尔胡斯工程学院,亚历山大研究所,奥尔胡斯建筑学院
建筑机构:威尔法科(VELFAC), 威卢克斯(VELUX),WindowMaster, Sonnenkraft公司
图一:位于丹麦奥胡斯市北郊的“生命之家”节能示范住宅项目
生命之家是迄今为止丹麦的第一个按照碳中和理念设计的住宅建筑。此项目是威卢克斯集团“VELUX-ModelHome 2020” 六个未来示范项目中,第一个完成的生态可持续节能示范建筑。生命之家位于丹麦奥尔胡斯市北部,两层建筑,建筑面积为190平米。
生命之家项目是一个名副其实的跨学科工程,它将能耗、舒适度、视觉美感等各项参数进行了统筹考虑,使它们相互协调促进,从而实现了家居生活质量和住宅周围环境的价值最大化。
二:生命之家的能源设计
生命之家充分考虑自然采光和太阳能地利用,产生的能源不仅可以满足一家四口的使用,还能产生多余的能源提供给公共电网。
1. 尽量使建筑的总体能耗控制在最小水平,做法是在满足建筑功能要求的前提下,尽量减少体型系数,尽量提高外墙、门窗等维护结构的保温系数,设置活动的木质幕墙,来提高大面积玻璃的保温能力。整座建筑使用了威卢克斯极具保温隔热性能的节能窗、智能电控窗、电控遮阳产品,以及太阳能动力系统,使建筑整体热量损失降低到最小程度。
2. 建筑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个同样规格的太阳能集热板,这些集热板能够满足建筑整体65%的能源需求,包括取暖和热水供应,并且同时为建筑热力泵提供动力,此6块集热板每年产生的电能约为2000千瓦时,预计该项目投入使用30年以后所生产的剩余能量累计总额,将与生产所使用的所有建材所耗费的能量相等。(见图二)
3. 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。(见图二)
4. 室内安装电力操控的遮阳卷帘,住户自由可以控制光照强度,同时进一步增强了隔热性能。遮光卷帘、防护遮阳卷帘都由io-homecontrolò设备控制,屋顶窗及这些电控设备,都由独立的太阳能电池驱动。
5. 开窗位置是该项目能量设计中考虑的一个关键因素,为确保能源技术和建筑外观的完美结合,窗户的设置数量和位置确保了采光、通风和热能吸收达到最佳状态。该建筑的开窗面积相当于楼层面积的40%。
图二:屋顶太阳能电动窗及室外遮阳帘
三:生命之家的建筑设计
这个示范性建筑的外观设计,试图对未来家居“能源机器”型住宅概念做一个诠释,建筑师通过设计,努力实现建筑与环境,自然与室内生活之间的良性互动。
该建筑的部分建筑立面可以活动,用户可以根据季节变化和不同需求进行调节。所有房间都至少在两个方向上设置了窗户,这样做的目的是既可以引入自然光,又可调节室内通风。
图三:活动的木制墙板在寒冷时可以为大面积玻璃窗保温
四:生命之家的舒适性
在取暖季节,新鲜空气可以通过机械通风经过加温后引入室内;在非取暖季节,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。
总而言之,生命之家,是想在舒适性、节能和建筑美观方面力图建立一个平衡。
Home for life: 生命之家
Energy:能量Comfort:舒适
Aesthetics:美感
图四:生命之家力图在节能、美观、舒适方面建立平衡
五:生命之家的居室功能与采光设计
朝向选择
为了避免夏天的阳光直射,生命之家选择了将主立面朝向东南的设计。这样,可以在一定程度上,降低夏天的太阳辐射热。
图五:生命之家的房间布局情况
卧室1
卧室采光需要方便且具有可调节性,这个房间北向较高位置安装有电动采光天窗,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,且可以利用自然通风(烟囱效应),保持室内气候为最佳且健康舒适。
卧室2
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。通往直接设置在西向天窗下部,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,餐厅已成为现代家庭成员集中活动的中心。
图六:生命之家的餐厅、厨房位于家庭的核心
图七:餐厅已成为现代家庭成员集中活动的中心
图八:电控室内外遮阳帘有效调整室内采光量
图九:活动的木制墙板,在寒冷时可以为大面积玻璃窗保温
生命之家项目已于2009年4月竣工,现在已经由一对夫妇带着两个孩子试住,进入了采集真实生活数据的阶段。该项目成为未来低碳住宅建筑的样板工程。