碳中和实战：丹麦第一座碳中和公共建筑案例分享

绿色灯塔是丹麦第一座碳中和公共建筑。这座建筑是在不到一年的时间里由公私企业合作建造的。

这是一座圆形的雕塑建筑，有高高的天花板和开阔的大平面。它的设计方式是利用可再生能源、自然通风和光线将建筑能耗降低70%，并具有高效节能的外围护系统。

太阳是建筑的主要能源，可以为建筑提供被动太阳能增温、生活热水以及电力。高能效窗户将透明部分的外围护热量损失降至最低，同时将被动太阳能增益最大化。绿色灯塔的倾斜屋顶在建筑的能量分布中扮演着积极的角色。它就像一个发电厂，利用太阳能电池板和太阳能电池捕捉太阳能。

这座两层的公共建筑既健康又可持续，它依靠区域供暖、太阳能电池、太阳能供暖和制冷、季节性储存和创新的建筑来创造一个华丽的、碳中和的建筑。

一、主要能效特征

   （1） 日光设计:从建筑的角度来看，设计的灵感来自日晷和太阳在建筑周围的运动。房子是圆形的，有一个内部核心，同时容纳中央楼梯，通过自然的烟囱效应提供通风，并从屋顶窗户吸引大量的阳光穿过房子。这种日光与建筑构件和材料的结合是该建筑能耗非常低的主要原因。

  （2） 能源概念:绿色灯塔能源概念的目的是使建筑运行不产生二氧化碳排放。绿色灯塔是一个全新的实验，能源供应是区域供暖、太阳能电池、太阳能加热和冷却以及季节性储存的结合。这意味着该建筑利用可再生能源，在夏季使用太阳能为建筑降温，在冬季提高热泵的效率。太阳能热泵系统也用于建筑的地暖，多余的能量甚至可以储存起来。使用太阳能和地热能的热泵可以加热和冷却建筑。如果大楼的太阳能热用完了，大楼可以用区域供热代替电力来驱动热泵。COWI开发的这一创新解决方案进一步降低了建筑的CO2的影响。

（3）室内气候:遮阳和防晒是获得最佳室内凉爽气候的关键。这里有一个动态防晒的原理，户能够通过外部活动百叶窗的调整获得一个舒适的工作环境。百叶窗的设置是可变的，这意味着直射的阳光可以被阻挡，而百叶窗仍然可以将阳光输送到建筑的进深处。百叶窗被漆成白色，以优化这种传播光线的效果。自然通风也是实现舒适室内气候的一个关键组成部分。在较冷的月份，备用的机械通风系统可以从外面引入新鲜空气，但还是需要建筑的外窗在一年的大部分时间里为建筑提供自然通风。在绿色灯塔建筑中，来自建筑侧面的新鲜空气在通过中庭顶部的屋顶窗户排出之前，先流经中心空间。

• 项目位置：

绿色灯塔位于哥本哈根大学理学院(哥本哈根塔根斯韦杰16号)。

•  项目管理(公私伙伴关系)：

建筑物所有者:哥本哈根大学和丹麦大学及财产局，

战略合作伙伴:VELFAC和VELUX集团(私营公司)以及哥本哈根市。

• 承包商：

联合体:

-建筑师:克里斯滕森建筑师事务所

-能源设计:COWI

-交钥匙承包商:Hellerup Byg a/s

客户顾问:兰博尔和格罗特米/卡尔·布罗。

组件和材料:WindowMaster、Faber、Knauf Danogips、Veksø和Rockwool。

• 项目规划、交付和控制：

• 伙伴关系战略的编制和定义:从2007年12月开始

• 设计(投标过程):2008年3月至7月

• 施工:2008年10月-2009年5月

• 交付和启用:2009年10月

•  表面积/建筑用途：

一楼总面积(GFA):950平方米

为理学院学生建造的2层公共建筑。

• 底层和一楼:行政/迎新办公室，学生可以在这里得到从职业规划到截止日期和考试等所有问题的帮助。

• 二楼:教师休息室，用于与研究人员和其他来自校园的人会面。

• 建设成本

建筑成本:ca.5M€(DKK 3700万):

• ca.470.00 €建筑组件和技术，来自WindowMaster、Faber、VELFAC和VELUX。

• ca.67.00 €，材料来自岩棉、威克斯、可耐福、达诺吉普斯。

• 哥本哈根大学支付的大楼使用费(金额不详)。

• 鉴于正在收集经验并被用作学习研究案例，变电站收到了建设该建筑的创新资金(金额未知)。

• 能耗：

一次能源消耗(估计值根据丹麦能源计算工具BE 06计算):

• 在不考虑可再生能源生产的情况下计算的消耗量:30kwh/m2.a

• 太阳能和光伏系统的消耗量:3kwh/m2.a(太阳能和光伏系统)

• 标准建筑消耗:60kwh/m2.a

能耗明细(估计值根据丹麦能源计算工具BE 06计算):

• 建筑能源需求:供暖14kwh/m2.a；照明7kwh/m2.a；通风3kwh/m2.a；热水4kwh/m2.a；建筑安装2kwh/m2.a。

• 可再生能源生产:20kwh/m2.a来自光伏(太阳能电池)；7kwh/m2.a来自ST(热泵、季节性储存和太阳能热)。

• 高效化石能源生产:城市电网3kwh/m2.a。

实际能源计费成本(2010)

• 能源成本:约2.000€/年(来源:建筑21)

• 实际最终能耗:44kwh/m2.a(来源:建筑21)

• 热工设计性能：

总平均值为0.08W/m2.K

单个元素的详细信息:

• 外墙U值:0.095W/m2.K

• 外部表皮覆盖着瑞士纤维面板，由30%玻璃和70%聚合物的复合玻璃纤维材料制成，非常轻和坚固。事实上，整个立面只有6吨重。相比之下，瓷砖中的类似解决方案重量超过175吨，而且厚度相当大。

• 屋面U值:0.084 W/m2.K

• U值楼板，地面和一层有热激活能力(热损失U值):0.084W/m2.K

• 露台屋顶U值:0.13W/m2.K

• 入口牛腿U值:0.106W/m2.K

二、室内设计表现

 房子的建筑概念是类似日晷：这座房子跟随着太阳的轨迹。这也适用于窗户设计，其中外立面的窗户和外部的防晒遮阳措施跟随太阳的轨迹。用户可以跟随季节的变化，从而适应室内气候。房子的所有楼层都充满了阳光，中央中庭有一种“大教堂效应”，用户可以从超过2500lx的体验中受益，这增加了用户的室内舒适性、总体幸福感和工作效率。

• 其他一些次要规格:

• 计算的室内CO2浓度:700 ppm

• 测量的室内CO2浓度:平均650 ppm

• 计算热舒适度:EN 15251 2级

• 日光系数(DF):平均值为5%，所有工作站至少为3%，走廊至少为2%

能源性能

绿色灯塔建筑依赖于以下能源性能:

• 35%的太阳能来自屋顶的太阳能收集器，并通过热泵将太阳能储存在地下

• 65%的生态友好型区域供热，由于热泵的使用，利用率提高了30%

• 建筑物的照明、通风和水泵100%供电，屋顶覆盖光伏太阳能电池

• 基于集中热泵的创新建筑装置能够通过从90%可再生能源生产中获得的热量来满足建筑能源需求):

• 来自22个太阳能热板(ST系统)的季节性储存(位于地球变暖管中)。

• 由76平方米的光伏板(光伏系统)供电。

• 仅在冬季，城市区域供热(可再生能源的35%份额)，

能源系统

• 供暖和DHW系统由太阳能热系统和区域供暖系统供热。

• 冷却和通风系统由蒸汽发生器系统和一种特殊的索特公司的吸附式制冷机组组成，通过高效的流体流动将热量转化为冷量。此外，当天气条件不允许自然通风时，可以自然通风或热回收。

• 电力和照明系统仅由光伏系统供电。

• BMS:融合了窗户遮阳和防晒的经典建筑管理系统。根据EN 15 251的说法，基于相对舒适的原则。用户在视觉上与室外相连，在舒适度方面也是如此。在冬季，室内空气质量(IAQ)基于机械通风和热交换系统达到一个恒定的效果，在夏季，用户享受自然通风，结合夜间冷却效应。

• 奖励和认可

授予

• 2010年绿色优秀设计奖得主，从来自46个国家的数千份作品中选出。

• 2010年哥本哈根市优秀美丽建筑奖。

• 2009年丹麦工业联合会建筑材料创新合作奖。

提名:

• 2010年丹麦照明奖

• 2010年巴塞罗那世界建筑节教育与学习类

• 2010年世界气候解决方案大会气候杯合作伙伴奖

• 2011年，欧盟委员会认可该建筑为官方推广伙伴。