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    2013年十大建筑節能前沿技術

    放大字體  縮小字體 瀏覽次數: 發布日期:2013/12/7 13:45:22

                        中國絕熱節能材料網  [2013/11/28]  
    2013年《國務院關于加快發展節能環保產業的意見》政策出臺后,全國各地的建筑節能政策紛紛出臺,鼓勵建筑節能發展,建筑節能技術與綠色建筑也如雨后春筍冒出,下面盤點2013年的十大建筑節能技術。

      1、德國漢堡建全球首座藻類發電建筑

      據國外媒體報道,德國漢堡正在建造世界上第一座藻類發電建筑。這座建筑由西班牙工程公司Arup設計,正面的鑲嵌玻璃裝有生物反應器,內有微藻類。這些藻類能夠產生生物量和熱量,是一種可再生能源。此外,這一系統還能為整座建筑隔熱保溫,隔離噪音。

      目前,這座建筑的西南面和東南面已安裝了129臺生物反應器,尺寸為2.5米×0.7米。這些反應器由一個能量管理中心控制。能量管理中心負責收集太陽的熱量而后存儲起來,用于產生熱水。Arup公司歐洲研發部門負責人加恩-烏爾姆表示:“利用建筑正面內的生物化學過程形成蔭蔽和能量是一個真正意義上富有革新性的想法。這是一種具有可持續性的解決方案,可用于城市的能量生產。能夠在現實生活中驗證這種想法讓人感到欣慰!

      Arup報告中最令人難以置信的預測是:未來建筑將成為類似大腦的智能建造系統的受益者,這種系統能夠自動進行調節,滿足居民的需要。利用有關能源消耗、天氣和居民需求的數據。它們能夠做出合理的決定,在利用資源方面實現最優化。

      Arup公司設計的這座建筑正面——可利用陽光發電——可以施以納米粒子涂層,用于中和空氣中的污染物和捕獲二氧化碳。巨大的有機LED等元件允許建筑的所有表面在夜間提供照明,打造一種全新的街道照明方式。報告稱:“借助于強大的陽光吸收能力,這項技術能夠讓凈能耗的人工照明成為一種可能!

      2、新加坡的再生混凝土建筑材料

      三和環保大樓位于新加坡北部一個工業區。這棟三層樓高的辦公室在工業區內乍看并不起眼,但走進樓里,給人不一樣的感覺:環保,卻也不失注重綠色的現代風格。這棟大樓2010年竣工,同年即獲得新加坡建設局頒發的綠色建筑標志白金獎,迄今已接待數千慕名而來的參觀者。

      三和環保大樓最大的特色是大量采用混凝土建筑廢料循環生成的混凝土骨料,也就是大小不一的回收石子和碎塊。

      三和環保大樓的第一層在建設時也并非是用百分之百的再生混凝土碎塊,而是在建設完第一層經過測試發現效果很好,于是提高比例,到第三層的時候最終決定嘗試采用100%的再生混凝土骨料。

      為了監測使用再生石子的混凝土能否保證建筑物的性能,研究團隊在大樓的支柱等結構性部位安裝了光導纖維感應器,以監測混凝土的各種性能,如耐壓性。何玉榮解釋,從建成以來的監測數據來看,使用再生石子的混凝土性能已趨于穩定。

      3、納米涂層“智能窗”問世

      美研究人員研發了一種嵌入了納米晶體薄涂層的更加智能的玻璃“智能窗”,能通過動態控制照進的光線,提升居住舒適度而且環保節能。該消息有望為國內環保節能材料制造商帶來新的市場機遇。

      據美國媒體周四報道,能源部勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)的科研人員研發了這項技術,該納米涂層可對可見光和產生熱量的近紅外光(near-infrared)進行選擇性控制,以便在任何天氣情況下,都可最大程度地節約能源,而且能增加居住者的舒適度。

      “在美國,我們要花總能源的四分之一來照明、加熱、以及冷卻我們的建筑物”實驗室主要研究人員DeliaMilliron表示,“而這種新材料,將會對建筑節能產生重大影響!

      DeliaMilliron的研究小組此前曾因研發“智能窗“技術而廣為人知,該技術可在不阻擋可見光的情況下阻止近紅外光。

      而團隊的最新發現可對可見光和近紅外光同時提供獨立控制,這無疑使他們的研究更上層樓。這項發明令研究團隊得到2013年R&D100的大獎。目前研究人員正在對這項創新進行早期的商業化操作。

      對近紅外光的獨立控制,意味著居住者在室內擁有自然光的同時,感受不到光照帶來的熱量,這將減少空調和人工照明的需要。

      同時,“智能窗”同樣可切換至同時阻止光和熱的黑暗模式,或者切換到完全透明的模式。

      4、瑞典公司設計“吸管摩天大樓”可發電夜晚能變色

      據英國媒體報道,這座摩天大樓設計與眾不同,從外觀上看非常像戴著巨大的假發。然而,專家指出,它將成為未來高層建筑設計新寵兒,不僅具有景觀性,還是一座環保建筑,可以產生電能,甚至夜晚整個大樓能夠發光。

      事實上,這種建筑的“毛發”是纖細的纖維,在風中吹動時能夠將動能轉變為電能,充分利用高層建筑的風力資源。它是由瑞典設計公司BelatchewArkitekter設計的,這個項目稱為“吸管摩天大樓”,將建造在城市中心地帶。

      公司指出,吸管摩天大樓未來將成為城市風力發電廠,通過使用壓電技術,大量纖細吸管通過風流輕微飄動產生電能。這將形成一種新型風力發電站,開啟建筑體產生能量的巨大潛力。

      該公司指出,這種奇特的建筑覆蓋物甚至可作為一個旅游景點。持續飄動的吸管從外觀上形成一種波浪狀景觀,被認為處于靜態的摩天大樓突然間變得生動起來,甚至整個建筑體能夠“呼吸”。

      吸管結構在風中飄動使摩天大樓的外觀處于變化之中,在夜晚這些吸管會發光,使整個建筑大樓不斷變換色彩。

      5、零能耗建筑:利用電子技術及傳感器節能減排30%

      “充分利用能量采集技術,應用‘無電池’開關”,這是戶田建設公司力爭實現“零能耗建筑”(ZEB)所采取的三大舉措之中的首項舉措,然而,在就此向建筑業界相關人士進行說明時,對方必定會提出這個問題。

      作為無電池開關,看中了德國易能森公司(EnOcean)開發的產品。其工作原理是,借助人用手指按壓開關按鈕產生的作用力,啟動內部磁鐵,利用電磁感應發電。使用所發電力發送無線信號,打開或者關閉開關。而且,作為第2款無電池開關,還開發出利用村田制作所壓電元件的產品,擴充了產品陣容。

      無電池開關采用了將人按壓無線開關的壓力通過電磁感應轉變為電力的技術。

      通過利用易能森的技術,無需進行布線。這對于本公司來說也是一個非常大的好處。雖然無電池開關的價格非常高,但卻具備可大幅縮短工期的特點。

      三大舉措的第二項,是利用低功耗無線ZigBee的傳感技術及照明控制。在這方面,能量采集也掌握著關鍵。我們計劃使能量采集與零能耗建筑相結合,實現“工作照明及周圍照明系統”

      戶田建設公司在工作照明和周圍照明系統(Task&Ambient)中,采用了利用ZigBee網關的無線通信技術,以及基于能量采集技術的無電池開關(無線通信采用EnOcean),目前正在驗證這種系統在實際空間中是否耐用。

      關于第三項舉措“利用二氧化碳傳感器等,使空調換氣系統實現節能化”,戶田建設目前正與村田制作所合作,在戶田建設的技術研究所共同進行著相關實證實驗。一定面積以上的建筑必須對換氣量進行控制,使房間中央的二氧化碳濃度低于1000ppm。通過利用二氧化碳傳感器進行控制,可削減約30%的換氣量。如果是1萬平方米左右的辦公樓,年用電量有望削減約1萬千瓦時。

      
    6、神奇的建筑“繃帶”從“應急措施”變為“根本治療”

      東日本大地震發生4天之后,在地震烈度達6弱的宮城縣仙臺車站前,當地的櫻野百貨商店已經迅速地在相鄰一棟建成40年的辦公樓一角設置臨時店鋪,開始了營業。實際上,其大廈是車站周邊地區最老的建筑之一,卻在猛烈的地震之后很快恢復了使用。

      仙臺車站周邊的許多建筑在地震后都出現了裂縫等,有可能倒塌,因此不得不暫時停止使用,需進行大規模維修,在這種情況下,櫻野百貨商店大廈和上文提到的辦公樓卻幾乎毫發無傷,其原因何在?其實,這主要得益于兩棟大廈都在2010年采用了五十嵐開發的抗震加固技術。其名為“繃帶加固施工法”。

      繃帶加固施工法是在鋼筋混凝土支柱表面涂覆粘合劑,然后像繃帶一樣在柱子上一圈圈纏繞聚酯纖維“加固帶”。其正式名稱是“SRF(=SuperReinforcementwithFlexibility)施工法”。

      繃帶加固使用的材料僅有加固帶和粘合劑2種,非常簡單。施工時僅需將加固帶螺旋狀地纏繞在柱子上即可,因此無需特殊的技術及施工器材。作為加固帶材料的聚酯纖維本身也一種常見材料,已經被應用于汽車安全帶、游艇帆及登山繩等。加固帶的強度是汽車安全帶的5倍,拉長約10%也絕不會斷裂。

      另一方面,粘合劑是使用聚氨酯制造的單組份無溶劑產品,由于沒有使用有毒的甲醛及溶劑,因此不會散發出粘合劑特有的刺鼻氣味,不會對身體健康及環境等產生不良影響。由于該粘合劑凝固速度較慢,因此施工人員可仔細進行加固施工,凝固后的強度也比較高。

      7、大和房建上市2代節能住宅,停電也能正常生活一天

      日本大和房建工業公司于4月1日上市配套使用太陽能發電系統、蓄電池及家庭能源管理系統(HEMS)的獨戶住宅“SMAEcoOriginalII”。這是該公司繼2011年10月上市的“SMAEcoOriginal”之后,推出的第2代節能住宅商品。比較第1代產品,新產品增加了蓄電池容量,并對家庭能源管理系統的功能進行了擴充。

      新產品采用的蓄電池是日本ELIIYPower公司制造的、使用鋰離子充電電池單元的“POWERiE6”。容量為6.2千瓦時(kWh),輸出功率為3.0千瓦(kW)。其容量很大,為第1代產品采用的蓄電池(容量為2.5千瓦時)的2倍以上。關于太陽能發電系統,推薦使用夏普產品。平時,將單價較低的深夜系統電力以及太陽能發電系統所發的電力儲存在蓄電池中,在向家庭供給電力的同時,將剩余電力出售給電力公司。

      大和房建工業估算,停電時將蓄電池作為緊急電源,可滿足最長24小時左右的做菜及看電視之類日常生活需要。該公司還表示,在可以利用太陽能發電系統進行發電的情況下,甚至可以滿足停電數日時的用電需求。(詳情)

      8、自動控溫節能又低碳的未來房子

      在許多廠家看來,未來的智能化家居將會給人們帶來更加方便、更加舒適的生活體驗。谷歌公司在2011年就提出了智能家居計劃,這一計劃的本質是能夠讓用戶通過手中的手機或平板電腦對家用電器進行控制。當然,不管是微軟還是谷歌,他們的智能家居都還只是雛形,實際應用還需假以時日。但是現在,日本一家公司已經推出了智能房子。

      從事電氣工程教學研究的天津大學電氣與自動化工程學院王繼東副教授表示:“智能家居是一種利用了先進的計算機、網絡通信和自動控制技術而形成的家庭自動化系統,它將各類家用電器、傳感器以及相關控制設備有機地結合到一起,為用戶提供各種智能化的服務,營造一個經濟、舒適、安全、可靠、便利、互動、環保、節能的居住環境。一般來說,智能家居的主要功能包括家電控制、環境監控、安全防范、影音控制、家庭網絡和能量管理!边@樣看來,智能家居同傳統家居相比,主要的特點在于實現了家庭主要電器設備的網絡連接與監控,也就是家庭范圍內的物聯網。用戶可以通過終端設備在現場或者遠程控制各類家用電器,并通過網絡內連接的各類傳感器,監測家庭的溫濕度、照明亮度等環境參數,進而智能地控制相應的空調、燈光、門禁等設備,保證室內環境的舒適和安全。

      9、華工學生造出負能耗手智能化控制小屋

      6月24日,經過歷時一年多的設計、施工,華南理工大學在中建四局、中國興業太陽能技術控股有限公司、中建鋼構有限公司等13家單位的幫助下,其設計的太陽能房屋E-concave在廣州赤沙工地舉行竣工儀式。

      節能、環保,是這座占地僅88平方米的太陽能小屋最大特點。它通過利用被動式的節能技術,強調了建筑的能源和資源節約。如墻體使用了甘蔗渣回收制成的聚氨酯保溫材料,同時結合性能極高的真空絕熱板,達到了很高的保溫系數,如同一件厚厚的外衣,抵御寒冬的北風和低溫,保證了房屋的保溫性能。此外E-concave的室內外都采用環?苫厥绽玫牟牧,包括竹木材料、木材、鋼材等等。通過竹木材料的運用,創造出自然舒適的居住空間。

      E-concave雖小,但科技含量卻很高。屋頂鋪設了光伏板,每天能發電超過60度。據測算,一年下來可產生自身消耗兩倍多的電量,即使是在陰雨和大雪天氣,也能保證房屋用電的正常運行,真正實現房屋的“負能耗”。此外,房屋采用光伏光熱一體化的光熱板,產生電量的同時能加熱熱水,滿足房屋正常的熱水所需,達到了太陽能電能300%的利用率。E-concave大部分家用電器及設備能實現智能控制。通過手機、平板電腦,就能看到房屋的能耗使用情況、室內的溫濕度情況,同時控制房屋的燈光、電視、投影儀、窗簾、天窗開啟。結合kinect系統,房屋能通過識別人體的手勢實現房屋燈光不同模式的控制。

      10、竹中工務店開創利用室內環境振動發電節能新技術

      日本竹中工務店公司日前開發出了一種新技術,可將人的步行及設備機器的運轉等,建筑物內日常產生的環境振動的能量轉換成電力,用作傳感器電源,F已將該技術應用于監控建筑物內環境的無線傳感器網絡系統。竹中工務店力爭使這種監控系統實現實用化,從而在翻修時無需進行布線施工,實現節能,提高環境舒適性和用戶滿意度。

      竹中務工店在其技術研究所內,實施了利用空調管道微振動的辦公空間溫濕度監控實證實驗,通過半年時間,確認了電源自立型系統的運轉情況。今后,將根據應用對象及用途,討論與各領域元件廠商開展業務合作,推廣利用振動發電的技術及系統。

      利用振動發電的能量采集元件和無線傳感器元件是在三美電機公司的協助下開發的,二者現已集成為一體。發電時使用“調諧質量阻尼器”(TunedMassDamper,TMD)元件,該元件可將環境振動中較多的12~41赫茲振動高效轉換成電力。如果設備機器和管道產生振動,無需使用電池即可連續供電。


     

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