在国家“碳达峰和碳中和”政策的指引下，建筑设计如何更加有效地节能减碳，从能源的消耗者转变成能源的生产者至关重要。加快低碳零碳建筑行业发展步伐，利用高科技以及绿色生态、数字化技术对碳排放实现管控迫在眉睫。

下面小编给大家分享四个项目案例，大家可以学习借鉴，从而更好地发展低碳和零碳建筑。


一、布鲁内尔大厦—伦敦


图片来源：Archdaily

位于伦敦的布鲁内尔大厦（Brunel Building）是由Fletcher Priest设计的17层高的办公建筑，可俯瞰大联合运河和帕丁顿车站，并且紧邻布鲁内尔的桥梁，高架的A40高速公路经过，新的跨伦敦铁路伊丽莎白线在附近停靠，一百年前的地铁隧道在场地下方延伸。设计方案从周围建筑物中汲取灵感，钢制外骨骼的结构设计既是为了创造一个引人注目的地标，也是对下方管状隧道的复杂地面条件的回应。除了帮助使用者创造丰富的体量和光线（包括 3.47m 的地板到天花板高度）外，它还实现了无柱楼面空间，为住户的装修提供了极大的灵活性。


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该设计以服务社区为重点，无论是居住者还是游客，都利用了直接面向运河和新的牵引路段的机会—这一关键特征为所有人提高了建筑的舒适度。为了补充这一点，建筑引入了超大的滑动式机库门，以便接待区和双高餐厅可以直接与运河一侧互动。


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可持续性是布鲁内尔大厦设计的核心，复杂的外部隔墙结构可为外墙提供20％的阴影，有助于减少能源需求。带有两个四十层深井眼的含水层热能存储（ATES）提供低碳的供暖与降温系统。淋浴产生的中水被回收利用。低能耗风机盘管可以单独控制，以提高能耗和舒适度。结构化预制的混凝土地板是由当下最先进的机器人工厂制造的，有助于营造室内舒适的体感温度及环境，并增加人均使用面积。保持天花板的外露，其使用的材料贮藏了至少540吨以上的碳元素。建筑中所使用的混凝土材料中超过90％是回收利用的建筑废料、钢铁生产废料、高炉矿渣等，有助于降低项目的碳足迹。


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该建筑在早期阶段就已完成了运营和具体碳评估，在整个设计过程中减少碳排放的机会。与典型 Econ19 办公室装修的能源基准相比，预计运营能耗可提高 71%，与良好实践装修相比可提高 54%。在内部和外部暴露结构有助于减少隐含碳。该大厦在施工期间更是采用可持续采购政策，要求承包商负责任地采购材料，采购具有高回收含量的材料、当地材料以及废物最小化和可回收利用的可持续性材料。该建筑获得了 BREEAM 2014“优秀”评级和LEED“金”评级。


二、Brattørkaia能源大楼—挪威


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位于挪威的Brattørkaia能源大楼充分利用当地的太阳光照量差异，从而进行可再生能源的生产和存储。该大楼共计18000平方米，毗邻港口，大楼的尽头通过一座人行桥与中央火车站相连。建筑师将临水的立面设计得极其轻薄，与周边的建筑风格、环境相协调。大楼的立面被黑色铝和太阳能面板所覆盖，这栋能源大楼所产生的电量，远超其每日的消耗量。因而，大楼也就能在保障自身供电的情况下，通过当地的微电网，给周边社区、电力公交、新能源汽车和轮船等提供再生能源。


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该项目共有三个设计目标，一是将大楼本身产生的清洁能源做到最大化；二是尽可能地减少大楼运行所要消耗的能源；三是为大楼附近的居民和社区提供舒适的环境氛围。建筑师在大楼的选址上展开了充分的考量，旨在确保能源大楼一年四季暴露于阳光之下。因而，建筑师在大楼倾斜的五角形屋顶和立面的上半部分布置了3000平方米的太阳能面板，以使太阳能的生产量达到最大。据估计，这栋能源大楼一年会产生大约50万千瓦时的清洁再生能源。而这，也使得这栋大楼成为了城市中间的一个小型发电站。大楼脚下配套设计有空间充足的储电室，可以解决大楼夏冬两季光照时间极端化的气候局限。


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同时，建筑师还利用了一系列的绿色科技手段，以减少大楼日常运行所消耗的能源，一是将大楼的隔热效率提到最大、安装空气流通的智能设备，减少供热需求；二是制定通风和灰水（除卫生间外的所有废水）的热回收策略；三是利用海水进行制冷和供热、以及节能电器的大规模使用等；四是提出“液体光”的设计概念，即楼内的人工照明系统可以根据内部人员的活动差异，柔和地调节自身的光照亮度；五是在新鲜空间与热舒适度间寻求平衡策略，楼内的通风系统不光可以给室内提供舒适清洁的空气，还可以最大程度地适应当地温暖湿润的气候条件。此外，建筑师还在大楼的结构系统中，运用了低排混凝土，并在天花的切口处将其露出，以吸收并维持室内的冷热条件，从而在不使用电能的前提下，调节楼内的温度。




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该能源大楼在照明上所消耗的能源，大约是目前同等规模商业大楼消耗量的一半。基于大楼所采用的种种节能策略，使其当之无愧的获得了英国建筑研究院环境评估方法的“杰出级”环保认证，给未来的办公空间和人居环境提供了教科书般的示范。


三、Lodsi“森林精华” 社区项目—印度


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“森林精华”Lodsi 社区项目坐落在印度瑞诗凯诗的喜马拉雅山麓，沿着恒河河岸。设计充分利用当地地形、气候和周边环境，在原有建筑结构的基础上在场地内展开布局。此外，场地的位置特殊性和资源有限性决定了项目的预算和建筑限制。因此，设计师拟通过集成设计方法建造净零能耗的碳中和建筑，从而产生一个自由运行和离网的生产单元。


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建筑的设计灵感来源于当地的传统民居。沿着东西轴线的建筑体量中规划了一个中央入口，将设施分为两个部分。需要较冷环境的功能（草药研磨、包装和存储）位于一楼，而具有较高内部热量增益的准备功能则布置于上层。


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南北向的屋顶设计仿佛蝴蝶的翅膀一般，不仅符合现代美学，而且使用可开闭的落地窗，利用盛行的东北风和东南风，自然通风及采光。高体积的空间和可操作的天窗帮助缓和室内温度。中央采光井取代了走廊，为使用者提供了一个通透的公共空间。




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施工过程中将当地传统建造技术融入到当代可持续性技术中，被动式的设计策略为建筑提供了强烈的视觉冲击力，并创造了共生关系的空间。对立面遮阳、WWR（窗墙比）和建筑材料进行了分析和优化，以提供较高热质量的表皮，从而形成一个节能的建筑围护结构。此外，一个50kWp的太阳能屋顶不仅抵消了化石能源的需求，还产生了剩余绿色能源供应给国家电网，从而获得“能源+”特质。


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使用可再生能源有助于节约投资，并抵消建筑对能源和水的需求。设计建造了一个雨水蓄水池，以满足设施的用水需求。工地上的所有剩余和废弃材料全被重新利用，用于整个设施，例如，回收的木椽作为灯具，废弃檩条部分作为灯管支架，石凿作为门把手，连接成脸盆底座的钢筋等。这使得建筑在能源、水的消耗和废弃物方面几乎完全为零。


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当地材料、技术和劳动力的使用构成了该建筑的场所精神，使其成为当地人的项目，由当地人所建造，并为当地人提供就业机会。该建筑高效节能且能够消耗及吸收项目在建设运营过程中排放的所有碳，充分利用可再生能源提供动力。


四、ARUP碳中和塔楼—香港


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香港的零碳商业塔楼设计方案由ARUP公司提出，塔楼高230米，名为“太古绿丝带（Taikoo Green Ribbon）”，意在推动香港于2050年实现碳中和的城市目标。塔楼将技术与自然融为一体，打造出全新的可持续工作空间，建立出一套完整的都市生态系统。塔楼立面为弧形PV材质，顶层建造有阶梯状的空中生态可持续性绿色花园，外立面由藻墙装饰而成，融合了各种可再生能源，助力实现碳达峰碳中和目标。


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Arup公司遵循着“脱碳”的设计理念，并充分利用了其在可持续性、技术和循环设计上的专业度，为碳中和建筑的发展树立一座灯塔。塔楼的形态设计意在与场地对话、与建筑对话、与人对话，尽最大可能地加入绿色空间，于内部形成了一条贯穿上升的路径。这一路径网络在较低的楼层还设有水冷花园与广场，并包含配备动力设施的景观空中跑道、可食用植物的自然通风花园、以及可容纳500人的屋顶太阳能剧院等。


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塔楼的办公楼层被偏心核心筒和中庭所切割，而绿色空间则将不同高度的工作区域串联在一起。塔楼几乎是完全自然通风的，提供了一个健康的办公环境。自动空气感应装置还会辅助室内的空气流通，同时人工智能控制的立面系统可帮助过滤空气并适应塔楼的微气候。塔楼东西侧立面配有PV板的自操作窗户，以及回收塑料瓶作为原材料的3D打印遮阳元素。南侧立面包含一系列包裹在弯曲PV中的管状模块化单元，可容纳会议空间、咖啡馆和其他相关设施等。


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项目是对高新技术和绿色材料的一次探索，包含超过40种不同的能源系统，足以产生大量的过剩能源，得以提供给附近的建筑、公共设施等。此外，项目广泛的绿色空间网络系统在场地面积上创造了350%的绿化率。这样一来，建筑也能作为能源工厂，推动绿色未来发展。


编译：专筑网逸希，小R