輕型“三零”房屋產生比消耗更多的能量

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紐約——在德國南部斯圖加特市,一座四層樓的現代玻璃房屋像環境可持續性的燈塔一樣矗立著。它建於 2000 年,是“三零”建築系列中的第一座,該概念由德國建築師兼工程師 Werner Sobek 提出,它表示該建築物是能源自給自足的(零能源消耗)、產生零排放,並且完全由可回收材料製成(零浪費)。

自第一座三零房屋建成以來,位於斯圖加特的 Werner Sobek 工程和建築公司已在德國設計並建造了另外五座,第七座計劃在法國建造。這些建築物(包括 Sobek 居住的四層塔樓)使用的能源來自太陽能電池地熱供暖


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三零系列最新增加的房屋提高了能源效率的標準:它產生的能量比消耗的能量更多,Sobek 說。這座似乎漂浮在松樹背景前的一層玻璃房屋,“是一個微型發電廠[它]向公共電網輸送電力,”他在 12 月 2 日的一次關於其工作的講座中說。講座庫珀聯盟科學與藝術促進會舉行。

Sobek 認為,規劃者、建築商和政策制定者必須考慮如何在減少建築物的環境影響的同時,努力減少汽車和其他行業的足跡。Sobek 說,建築業佔世界能源消耗和碳排放量的 35%,以及北美和歐洲產生的廢棄物的 50%。他的工程師和建築師正在努力減少維護房屋、辦公樓、機場和橋樑所需的能源,以及建造和拆卸這些結構所用的能源。

在 1979 年石油危機之後,德國工程師開始建造“Passivhauses”,即被動式房屋。這些建築物在不使用主動加熱和冷卻系統的情況下保持舒適的室內溫度。相反,被動式房屋在冬季透過朝南的窗戶和地下風道從陽光中獲取熱量,而氣密密封件則防止夏季暖空氣進入。但是由於窗戶數量稀少且具有 300 毫米的隔熱絕緣材料,“你就像生活在泡沫塑膠箱裡,”Sobek 說。

Sobek 力求與被動式房屋的效果截然相反,使用更薄的牆壁和更大的窗戶,或者在三零房屋的情況下,使用全玻璃牆。“我發明了所謂的‘Aktivhaus’ [或主動式房屋]——可以開啟你的靈魂、開啟你的思想、開啟你的心靈的建築,”Sobek 說,他還是斯圖加特大學輕型結構和概念設計研究所 (ILEK) 的負責人,並且是伊利諾伊理工學院的密斯·凡·德羅教授。然而,這些玻璃牆仍然提供隔熱效果,因為它們是三層玻璃,這意味著它們有三層玻璃,層與層之間有空氣空間。

為了實現三零房屋的輕型特性,Sobek 和他的建築師和工程師儘量減少鋼和混凝土的使用,這兩種材料的製造都需要消耗大量能源。Sobek 說,生產混凝土中的一種成分水泥造成的碳排放量大於航空業的排放量。Sobek 解釋說,在他的公司,工程師開發了一種向混凝土中注入氣泡的技術,從而使混凝土的使用量減半。三零房屋也使用更少的鋼材。例如,Sobek 的房屋有一個薄鋼框架,其中包括玻璃面板之間的電纜。

或許,真正使三零房屋與零能源建築區分開來的是它們材料的組合方式。儘可能避免使用膠水,因為在拆除建築物時,膠水使得難以拆卸材料進行回收利用。“在被動式建築中,15 到 20 種材料……都粘在一起。這只不過是劇毒廢物,”Sobek 說。“沒有人會整理這些材料,所以結果就是你把它們扔到垃圾堆裡,希望下一代不要找到它們。”

相反,Sobek 認為建築物的回收要求不應低於德國法律對其國內製造的汽車的規定:德國汽車的 90% 的零件必須是可回收的。借鑑汽車的組裝策略,Sobek 的工程師和建築師使用不鏽鋼螺栓將三零房屋組裝在一起,只需使用扳手即可擰下螺栓。Sobek 說,這些建築物與傳統建築物一樣安全。

雖然 Sobek 的三零房屋目前僅在德國存在,但僅使用可再生能源的零能源建築已開始在美國、英國和中國的部分地區湧現。在倫敦南部薩頓自治市的一個名為BedZED的社群,零能源房屋由玻璃和其他可回收材料製成,並具有提供電力的太陽能光伏電池。在科羅拉多州博爾德,開發商計劃建造12 棟新的零能源房屋,這將是該國首批“生態社群”之一。

三零建築物內部的圖片,由flickr.com提供

Carina Storrs is a freelance writer in New York City. The Pulitzer Center on Crisis Reporting provided travel support for this story, which originally appeared in Nature.

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