天友設(shè)計 | 天友零舍——國內(nèi)首座近零能耗建筑的設(shè)計實踐
天友設(shè)計在北京大興魏善莊那個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，這也是國家標(biāo)準(zhǔn)《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51350-2019正式實施后國內(nèi)第一座建成并獲得評價標(biāo)識的近零能耗建筑。
從村口看建成前后的對比
近零能耗評價標(biāo)識
零舍-nZEB（nearly Zero Energy Building）
我們希望通過零舍的改造可以探索一種低成本的近零能耗農(nóng)宅的實現(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？
通俗來講，近零能耗建筑是通過被動式建筑設(shè)計最大幅度降低供暖、空調(diào)、照明需求，通過主動技術(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，其能耗水平較國家標(biāo)準(zhǔn)降低60%~70%以上。
零舍室內(nèi)的綠色書屋
TWO
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技術(shù)上如何實現(xiàn)近零能耗？
▍ 被動式超低能耗技術(shù)
天友·零舍項目為單層鄉(xiāng)居改造項目，原建筑體型系數(shù)較大，節(jié)能不利。性能化設(shè)計是近零能耗建筑設(shè)計的基本方法，通過性能優(yōu)化，我們一方面在原建筑基礎(chǔ)上增設(shè)被動式陽光房、樓梯間等過渡聯(lián)系空間，降低建筑的體型系數(shù)，另一方面采取被動房標(biāo)準(zhǔn)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能來保證建筑的節(jié)能效果。
性能化設(shè)計的優(yōu)化過程
一系列的技術(shù)措施都是有針對性地面向鄉(xiāng)居建筑的特點(diǎn)。針對鄉(xiāng)村一層建筑，更注重地面和屋面的保溫；針對改造建筑氣密性處理的難題，將建筑分為三個氣密區(qū)；針對無熱橋，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)的被動式太陽房，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，而上屋面的樓梯間，做成了一個銅表皮的風(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·零舍不僅希望實現(xiàn)近零能耗，還希望在該項目中探索不同結(jié)構(gòu)體系實現(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。
立面的三個體量對應(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能光伏瓦，而被動式陽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，從而實現(xiàn)近零能耗。
光伏瓦及彩色薄膜光伏
陽光透過彩色薄膜光伏頂落在陽光房的墻面上
院墻用柔性光伏紙制作了一個藝術(shù)裝置，可以給村民手機(jī)充電
THREE
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空間上如何實現(xiàn)鄉(xiāng)村風(fēng)貌？
零舍的功能復(fù)合了展示、辦公、圖書、會議以及居住，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
被動太陽房作為聯(lián)系的公共空間
木結(jié)構(gòu)的門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)置幾個主題庭院——南側(cè)的太陽能花園、中心的水院、北側(cè)的零碳花園以及樹林菜園。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舊磚舊瓦等廢棄材料設(shè)計而成，中間種了一棵穿過二層平臺的樹，以碳匯實現(xiàn)這個小花園的零碳。北側(cè)沿建筑設(shè)計了錯落的模塊式菜園，成為村口大樹下的景觀。
中心的水院，把原民居拆下來的屋面瓦鋪到了池底
零碳花園
樹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，因此彩色光影、廢棄材料、原始墻繪、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
打開收集的舊窗是大師油畫的效果圖
有機(jī)玻璃切片般的并置了十幾個零舍剖面
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)上如何實現(xiàn)可接受的造價？
▍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目，我們提出：“探索鄉(xiāng)村的近零能耗建筑？”，這個決定的直接影響是建造成本的增加，那么問題來了：
“錢從哪里來”？
“省錢”+“贊助”！
所以，在項目初期無論是建筑材料、施工隊伍、門窗、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目（被我們挾持）的材料供應(yīng)商們。
PART 2 關(guān)于施工
受項目成本影響，我們選用地方施工隊來施工（其實，有過建造經(jīng)驗的施工隊，好貴），我們是第一次設(shè)計近零能耗建筑，他們是第一次施工近零能耗建筑，我們聯(lián)手開啟了這段神奇的旅程。
既然省了錢，總要費(fèi)點(diǎn)力氣才能平衡的。為了能更好的讓老黃（現(xiàn)場施工隊總管）更直觀的了解近零能耗建筑無熱橋、高保溫、氣密性等節(jié)點(diǎn)做法，我們的建筑師詳細(xì)到每一個施工步驟、每一個節(jié)點(diǎn)控制都用圖示化的方式表現(xiàn)，并在現(xiàn)場進(jìn)行施工交底，再次感謝施工隊伍超強(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)計進(jìn)行的施工控制
終于，在廠家、設(shè)計及施工隊伍完美的配合下，天友·零舍項目順利竣工，項目平米造價也完美的控制在正常近零能耗建筑平米造價的65%左右。
設(shè)計施工過程中的油畫草圖
項目信息：
項目策劃：天友設(shè)計、天津大學(xué)建筑學(xué)院
建設(shè)單位: 天友設(shè)計
建筑師：任軍、郭潤博、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：北方國興
施工管理：中建六局
供應(yīng)商：
太陽能光伏：漢能
裝配式模塊：博遠(yuǎn)箱房
被動門窗：極景門窗
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
太陽能熱水：四季沐歌
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