哈佛首個(gè)零能耗建筑實(shí)驗(yàn)室

2019-01-07 11:56來源：綠色建筑研習(xí)社作者：谷德

哈佛綠色建筑和城市研究中心（CGBC）于日前推出了首個(gè)零能耗建筑實(shí)驗(yàn)室HouseZero，為日后的發(fā)展提供了建筑原型。其內(nèi)部先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)施使用了前沿研究成果，旨在改變建筑的設(shè)計(jì)和運(yùn)行模式。

項(xiàng)目概覽

哈佛大學(xué)設(shè)計(jì)研究生院（GSD）的下屬機(jī)構(gòu)哈佛大學(xué)綠色建筑與城市研究中心（CGBC）日前宣布，他們已經(jīng)完成了HouseZero的建造。HouseZero位于劍橋，改造前是一座建于20世紀(jì)40年代前的建筑，曾作為CGBC的研究總部。

如今，建筑師們希望將它打造為一個(gè)意義重大的生活實(shí)驗(yàn)室和節(jié)能建筑的正面原型，以便于大眾從新的角度來看待建筑。HouseZero的設(shè)計(jì)從一開始就有宏大的目標(biāo)，其中包括了將近零能耗的供暖和制冷系統(tǒng)、日間零人工照明、百分之百的自然通風(fēng)，以及零碳排放等。

建筑的翻修和后期運(yùn)營(yíng)皆是耗能的過程，因此該建筑旨在在其使用期限內(nèi)，使產(chǎn)出能量遠(yuǎn)超于消耗能量，實(shí)現(xiàn)其零能耗建筑的目標(biāo)。該項(xiàng)目由Sn?hetta擔(dān)任首席建筑師，Skanska Teknikk Norway擔(dān)任首席能源工程師。

研究室外觀

HouseZero不僅是工作室，更是一個(gè)研究工具。CGBC在HouseZero的所有構(gòu)件內(nèi)都嵌入了數(shù)百個(gè)傳感器，傳感器將數(shù)百萬的信息數(shù)據(jù)傳輸回去，以供CGBC持續(xù)監(jiān)測(cè)其建筑性能。這些數(shù)據(jù)還將為哈佛大學(xué)的研究人員提供一個(gè)前所未有的、研究復(fù)雜的建筑行為的機(jī)會(huì)。反過來，這些數(shù)據(jù)將推動(dòng)計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)，幫助CGBC開發(fā)新系統(tǒng)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)算法，從而提升建筑的能源效率、健康安全和可持續(xù)性。

研究室正立面透視

“HouseZero內(nèi)的設(shè)施十分靈活，皆由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，這使我們能夠進(jìn)一步揭開建筑自身行為的神秘面紗，同時(shí)設(shè)計(jì)出下一代高能效建筑，”哈佛大學(xué)綠色建筑和城市研究中心（CGBC）的創(chuàng)始人兼主任、HouseZero項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人Ali Malkawi這樣說道。“通過建立一個(gè)用于長(zhǎng)期研究的建筑原型和基礎(chǔ)設(shè)施，我們希望激起業(yè)界對(duì)高能效建筑改造項(xiàng)目的興趣，同時(shí)促使建筑設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)模式發(fā)生一種重大轉(zhuǎn)變?！?/span>

窗戶夏季保護(hù)HouseZero免受太陽直射，減少室內(nèi)制冷所需能量，冬季將陽光引入室內(nèi)空間，減少季節(jié)性的能源需求

“哈佛的HouseZero項(xiàng)目是效率和設(shè)計(jì)變革時(shí)尚一個(gè)意義重大的物理模型，”哈佛大學(xué)GSD的院長(zhǎng)兼Alexander and Victoria Wiley資深榮譽(yù)教授Mohsen Mostafavi說道。“作為一個(gè)生活實(shí)驗(yàn)室，它為哈佛的學(xué)生和研究人員提供了一個(gè)無與倫比的、創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)施。學(xué)校師生們可以利用HouseZero項(xiàng)目來進(jìn)行建筑探索和研究，因?yàn)樵诓贿h(yuǎn)的將來，他們將肩負(fù)起建筑師的社會(huì)責(zé)任，在世界各地設(shè)計(jì)并建造新一代的可持續(xù)建筑和城市。”

太陽能通風(fēng)口促進(jìn)室內(nèi)和地下室活動(dòng)空間的通風(fēng)，還有助于為再生磚的整體熱元件進(jìn)行充電和將陽光引入進(jìn)樓梯間

作為一個(gè)研究原型，HouseZero致力于解決當(dāng)今世界上最大的能源問題之一，即現(xiàn)存建筑效率低下。美國(guó)的建筑能耗占全國(guó)能耗的40%，而住宅類建筑就占了其中將近四分之一。為了給住宅供暖、制冷和供電，業(yè)主每年都要花費(fèi)超過2300億美元在住宅上。CGBC所提出的建筑能效低下的問題，一旦得以解決，將會(huì)為遏制氣候變化提供巨大的機(jī)會(huì)。HouseZero通過一種超高效的建筑改造策略，為降低能耗需求和節(jié)約業(yè)主成本描繪了一幅未來藍(lán)圖。

開放式的平面和淺色的室內(nèi)材料更加突出了空間的開放感

“HouseZero項(xiàng)目為我們展示了如何通過優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)來解決現(xiàn)有能源問題，從而實(shí)現(xiàn)一種前所未有的高建筑性能。”Malkawi說道?！癏ouseZero促使我們跳脫出建筑設(shè)計(jì)和運(yùn)行的固有模式，重新思考如何提高使用周期內(nèi)建筑的能效，以為如何為住戶創(chuàng)造一種高質(zhì)量的生活空間。”

零碳排放——使用具有高性能的當(dāng)?shù)夭牧?，保持空氣的質(zhì)量和均衡的室內(nèi)氣候環(huán)境，

HouseZero的超高能效在于將其尖端技術(shù)與已使用的低端建筑設(shè)計(jì)措施相互交叉，使它們共同作用于建筑上。例如本項(xiàng)目所涉及的自然通風(fēng)。它由一個(gè)窗戶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制，通過采用精細(xì)復(fù)雜的軟件和傳感器來控制窗戶的自動(dòng)開合，從而確保內(nèi)部空間全年都享有一個(gè)高質(zhì)量的生活環(huán)境。建筑本身致力于創(chuàng)造最舒適的生活空間。此外，住戶也可以人為控制窗戶的開合，以便于確保個(gè)人的舒適感。

100%自然通風(fēng)——由電子控制的自動(dòng)開合窗戶系統(tǒng)確保內(nèi)部空間全年都享有一個(gè)高質(zhì)量的生活環(huán)境

建筑師和研究人員將通過HouseZero項(xiàng)目，來探討如何重新從根本上定義建筑，使其不僅能夠與周邊環(huán)境聯(lián)系，更能利用自然環(huán)境來打造一個(gè)高效健康的內(nèi)部空間環(huán)境。HouseZero的建筑表皮和材料通過一個(gè)更加自然的方式與季節(jié)和室外環(huán)境相結(jié)合，而不是一個(gè)簡(jiǎn)單的“密封的盒子體量”。此外，該建筑會(huì)不斷調(diào)整其自身形態(tài)，有時(shí)甚至每分每秒都在改變，以達(dá)到住戶需求的熱舒適度。

100%自然采光——白天里，每個(gè)空間都最大限度地利用太陽光，不使用人工照明

通過這個(gè)生活實(shí)驗(yàn)室，研究中心的工作人員將享受到可控的舒適環(huán)境。隨著時(shí)間的推移，通過在世界范圍內(nèi)的新建建筑項(xiàng)目和建筑改造項(xiàng)目中廣泛使用以HouseZero為原型的建筑模式，建筑行業(yè)對(duì)環(huán)境的影響將有可能大大降低。