高效能和可持续的预制住宅

建筑物是社会最大的能源消耗者和二氧化碳排放者。在大多数工业化国家，40%的社会能耗来自于建筑物。其中有三分之二用于供热和制冷。33%的CO2排放来自于建筑物，17%的淡水使用来自于建筑物。25%的使用时间用于建筑物，以及40%-50%的原材料消耗来自建筑物。因此，在建造中更持续而高效地利用能源将对世界环境和经济产生极为重要的影响。

　　使用高效能和可持续的预制住宅的主要目的在于将项目转型成为比正常住宅更便宜，且可迅速建成比传统住宅更高质量的大批量定制住宅（产品）。这种理念很符合建造高效节能的房屋要求。


　　中国―丹麦合作平台FISH China已经开发出一种基于旧集装箱改造成高效能可持续住宅（别墅和联排别墅）的房屋平台。

　　集装箱住宅或模块化住宅将设置成基本住宅（根据中国建筑法规），绿色住宅（超出中国规范要求，可作为能耗15kwh/m2的被动式房屋），和可测量运营中的能耗、电耗、碳排放、室内气候和总经济性能的智能住宅。这些数据可以在网络和iPhone上向用户显示。

　　主体
　　Worldflexhome （WFH） 是一种由三个海运集装箱叠放而成的导出型住所。这种碳中性和能源中性的预制住宅由一个丹麦系统供应商团体开发而成，以Anders Thomsen为发展项目的项目经理。


　　今天它作为我们的创新平台置于丹麦，在中国将制造并于2013年10月送达无锡。


　　Worldflexhome的设计是通过使用升级回收的集装箱作为钢架、可持续竹表面、雨水收集系统、太阳能电池包装的绿色屋顶和透气性涂料，制造多于消耗的能源。天窗和最佳朝向也配合灵活性结构以适应包括地震多发区在内的全球场地环境。模块单元可以适应从例如WFH住宅的独栋别墅到多层联排别墅的各种形式。预制形式的可持续概念首次超越国际环境建筑标准的主动房屋要求。受益于缩短的工期，这种可拆卸的住宅能以真正的“从开始到开始”的方式跟随业主。就项目而言，该项目围绕着一个包含厨房、卧室和餐厅的多用途双高度空间而组织。玻璃门加重了房间内点亮区域的透光，将室外绿植引进尺寸狭小的建筑空间。虽然有无限种配置方式，但是结构的基本形式只是由两排40英尺长的高质量模块组成，再细分成卧室和阁楼平台。这样做的结果是一个既是惊人的自容空间，又是一个展现无缝连接建筑及其邻近总体环境的建筑潜能的见证。


　　主动房屋是一种着眼于提供大于获取的房屋开发，这种房屋是一种更健康和舒适的建筑，保护气候与环境，提供健康室内空气。主动房屋联盟把有兴趣的组织以一种平衡而整体的方式联合在一起，开展研究，产品开发，建筑设计。目前国内的许多组织和公司都加入了主动房屋联盟，决心让主动房屋成为未来世界新建筑和创新的准则。主动房屋联盟研发了国内主动房屋的规范，细化了三个等级的主动房屋：第3级消耗30kwh/m2；第2级消耗15kwh/m2；第1级消耗0 kwh/m2。


　　关于FISH
　　FISH集群的意思是未来工业化可持续房屋。FISH项目的整体愿景是提供一种创新的可让中―丹公司和组织能在中国发展、制造和销售可持续节能住宅（别墅，联排别墅和高层公寓）和可持续节能工业园区的新商业模式。


　　FISH中国是一种商业协作平台，经营范畴包括：
　　（1）住宅（别墅，联排别墅和高层公寓）
　　（2）工业园区/技术园区（办公楼，制造和研发中心）
　　（3）医院/养老院


　　建造主动房屋的技术和建筑特色太阳屋顶系统
　　在太阳能屋顶的技术解决方案的帮助下，一套优秀的自然通风和PV板辅助通风系统建立起来。此解决方案也将带来基于使用烟囱效应和内置夜间制冷功能的自动化控制系统的有效遮阳和日光性能。


　　太阳能屋顶方案也包括供热的太阳能集热器和生活用水以及PV板/太阳能板，以提供与最优化能源供应方案结合的太阳能电源。


　　成效明显的热回收通风系统具有一个可在夏季制冷冬季供热的内置地面耦合热/冷交换机。在每个住宅的分区制冷和供热的热交换机的帮助下，全年都可享受到健康的室内环境。


　　PV板和设备将在屋顶上安装，并与建筑的整体造型集成，以成为建筑整体的一部分。
　　
　　主动房屋将安装一套智能控制和调查系统，来测量和控制能耗和可再生能源供应，而这些也可以记录在“零能耗”建筑详单中。


　　绿色屋顶
　　绿色屋顶是能给予建筑“绿色身份”的强建筑特性，为房屋和所处区域增添美学元素。虽然被称为绿色屋顶，实际上屋顶上的植物可以有从棕色，红色，黄色到绿色等各种颜色。


　　除了在屋顶上使用热材料之外，建筑具有良好的隔热性，以降低外部高温下的热吸收和外部低温下的热流失。


　　绿色屋顶吸收雨水，缓慢地向污水系统中排水。这样一来就延迟了水流向污水系统，能帮助避免污水系统在豪雨环境下的额外负担。


　　太阳能屋顶作为屋顶表面的一部分，与绿色屋顶整合在一起。


　　屋顶的倾斜方向朝南，以便于太阳能光热和光伏板能最大限度吸收阳光。


　　配合光照最大化调整窗户的位置和大小。


　　由于日光对人体健康的重要性，住宅的光照环境尤为重要。这也有利于获得太阳能。

　　从天花板到朝向南、东和西的窗户这样的建筑元素，使日光能够深入建筑的内部。结合太阳能棱镜技术，建筑的大多数房间都可获得光照。北向窗户较小，以减少阴凉处的热损失。


　　确保日光的充足将使电需求降至最低，从而减少房屋的能耗。


　　内置遮阳
　　对于低能耗的窗户，外部遮阳的引进或在南向和西向窗户中使用丹麦生产的“微遮阳”板可帮助对抗过热现象。


　　微遮阳是一种包含内置2至3层玻璃的穿孔金属片的遮阳系统。金属片的孔洞角度能提供最大程度的遮阳效果。该系统让100%自然光照进建筑却仍能提供透过窗户的无遮挡视野。这样一来内置的微遮阳便隐形了。 　　


因为微遮阳集成于玻璃之中，所以它能提供免于采取往往贵重且维护要求高的额外遮阳的建筑自由度。


　　外墙保温
　　基本想法是使用一个木制或混凝土建造的集装箱作为盒体，并与外墙保温系统结合来阻断冷桥和空气泄漏。外墙保温可利用建筑外表面系统（中国的集装箱房屋将使用竹制外表面系统），以提高成本优势。外表面可以用不同材质和颜色装饰以满足建筑表达。


相变材料
相变材料（PCM）石膏板安装在内部天花板和/或墙上。相变材料能通过降低温度峰值缓和每天房间温度波动。这些波动因外部极端温度变化而产生。


　　相变材料在室温下是固态。当空气温度升高时，相变材料液化并吸收和存储热量，冷却房间。当夜间温度降低时，这种材料会固化并散发热量，从而提高房间温度。

　　地热能源
　　地热能源是一种越发变得先进的可再生能源。此外，钻探技术和热提取方法的新发展培养了广泛的市场空间。获得地热能源的标准技术是基于竖向钻孔。竖向钻孔一般消耗整体投资的50%，阻碍潜在客户向地热取暖系统投资。


　　Geodrill （GRD）就是针对这些问题提出的。GRD是一种专利性的倾斜钻孔方法，使用一个中央钻孔室来安装朝向四面八方角度各异的发散形热管，甚至可以装于已有建筑下方。这就像是一棵树的根：所有的分支都是为了提供一个持续有效的能源供应。结构紧凑且便于操作的Geodrill 4R是唯一适用于三维工作方式的钻孔机。


　　其优点在于：
　　（1）大大降低了客户投资成本。
　　GRD钻孔机易于运输，且在很短时间内能完成准备工作其紧凑的结构适用于局限性空间，例如靠近项目的地方


　　（2）热管道：便于操作的技术


　　（3）对地面或花园的最小伤害


　　GRD系统在以下方面具有优势：
　　（1）当供热系统需要更换的时候
　　（2）在局限性区域
　　（3）在开发的新项目


　　GRD结合水平安装的地面集热器和竖直安装的热管道的优势。该系统使用项目范围内的所有可用地面。深层的饮用水层不受影响。此外，GRD技术基于最小化技术设备需求，能显著降低安装热管道的总体花费。GRD是针对于下至地下40米的方法。地下温度经常处于 10 °C 1°C左右。地下深度的头20米的温度遵循季节性气候的变化。换句话说，寒冷天气里面的热量流失在炎热天气下得到“再生”。再者，由保温和雨水渗漏导致的平均大气热流，即反向流动的热量（从地球内部向表面）约等于 0.065 W/m2。大气能量的输入比地球内部提供的能量高出2600倍。


　　热需求
　　地下系统的布局取决于热需求。这种需求受到建筑面积，保温，供热和制冷系统及其年运营时期的影响。

　　冷需求
　　该系统也可用于制冷。如果在夏季制冷，确保地面储存的热平衡很重要，以防止地表温度上升。地面温度和冷却温度之差是决定钻井冷却效果的一个重要参数。


　　提取性能
　　地面的地质条件决定热提取性能。能产生有效和持久的热提取的最理想土壤是软且湿的，或石头。带有地下水的底层是最适合的。因此获得能提供关于地质参数的详细且可靠信息的地质图很有必要。

　　地下水冷却和加热
　　在这种技术的帮助下，冷却能源可以节省90%的成本，加热能源可以节省50%的成本。基本上由于钻孔成本，该技术对于冷却需求在650W及以上有用。利用地下水/吸收太阳能的植物，地区供热和制冷均可以提供给房屋。地下水作为一种冷却和加热的资源使用，其目的是创造地下水源全年的热平衡。