优秀!矿大这个团队打造“零能耗建筑”,助力冬奥!

原标题:优秀!矿大这个团队打造“零能耗建筑”,助力冬奥!

你相信有“零能耗建筑”吗?

你见过太阳能为唯一能源的高性能全尺寸房屋吗?

参赛作品

模型鸟瞰图

近日,中国国际太阳能十项全能竞赛(简称“SDC”)2021巡回路演第二站在徐州云龙湖畔举行。本次大赛以“光耀我能”为主题,来自中、美、法等十国的30所高校的参赛团队需参与十项指标评比和公众展示。

PART1.

这是一个什么比赛?

国际太阳能十项全能竞赛(Solar Decathlon,简称 SD)是一项由美国能源部发起的国际大学生建筑科技竞赛,有太阳能“奥林匹克”和绿色住宅“世博会”之称,竞赛要求每个团队设计、建造并运行一栋以太阳能为能源的高性能全尺寸房屋,依托十项指标的评比来选出优秀作品。目前在全球范围内已有美国、中国、欧洲、中东、非洲、拉美六大组委会。

自2002年以来,在全球已成功举办17届,吸引了全球200多支大学独立或联合赛队、35000多名高校学生参加,影响力涉及全球各国政府、企业及民众,累计有6000多个品牌赞助,100多个政府部门及专业机构鼎力支持,三百多万民众到场参观,媒体传播受众高达三亿,是一场影响大、水平高、创新强的国际赛事。

此次SDC竞赛,中国矿业大学与波兰克拉科夫AGH科技大学联合代表队设计“零能耗建筑”——太阳能绿建筑木质模型,该项目为将在北京举办的冬奥会而建,这套作品凭借预赛阶段的优异表现和出色的设计方案正式入选SDC2021竞赛的决赛圈,并将于9月份在张家口正式实施建造,完成后将作为张家口国家级可再生能源示范区应用技术产业园的一部分,服务于2022年的冬奥会。

PART2.

这是一个怎样的作品?

“这是一套零能耗住宅,主要使用太阳能发电板及太阳能集热器为房屋提供需要的所有能源。”中国矿业大学建筑系副主任姚刚介绍,“这套设计作品已经成功入围全球赛前15名,并且在中期评估时获得第四名的好成绩。项目利用可再生能源和建筑主体结构的被动式设计及主动式设备,实现建筑零能耗,这将助力实现2030年碳达峰及2060年碳中和的目标,具有很大的推广价值。”

模型内部图

在我校南湖校区花海处的建筑为我校团队在2019年建造的1.0作品。目前参赛的作品是在1.0的基础上,进行深化、升级而成的2.0版本。

团队此次的参赛作品T&A House为一栋单层建筑,建筑面积146平方米,容积率0.36,绿化率0.45,成本约300万元。

该作品不消耗常规能源,完全依靠太阳能光伏和集热器实现能源的自给自足,在能源系统有了实质性的创新。通过太阳能光伏板进行光电转换产生电能,满足建筑内日常照明、设备等运行上电能需求;利用管式集热器进行光热转换产生热能,通过保温水箱存储、地暖放热、吊顶冷却、SST墙选择性太阳光摄入,实现建筑内部温度适宜,满足洗浴等需求,在夏季将热能储存在存储到大地里面,冬季提取供热。定日镜可以自动调节角度来进行给建筑物内部进行适当地补光,也可以给光伏板来进行能量输送。其中SST墙与定日镜均为本团队的固有专利,在本建筑物的能源和建筑方面有着很好地展示。根据测算,全年建筑产能大于等于建筑耗能,完全实现建筑零能耗,甚至可将剩余的电能售卖给国家电网,实现盈利。

此外,该建筑还结合新时代的信息互联、智慧家居的设计理念,尽可能实现住宅系统自动化服务及可视化家用设备控制的目标。室内空间设计主要考虑了可变空间与模块化组合的模式,既有利于快速建造,又能够满足多样的空间需求。在达到居家便利、绿色节能标准的同时,提供一种新型健康、舒适宜人的生活环境。

它主要创新点在于:

1.在建筑设计上实现了经典北方四合院结构的现代诠释;

2.结构上运用了系列模块化构建技术,可实现产业化操作;

3.能源上集成了SST选择性被动集热和景观化廉价定日镜技术;

4.环境控制上综合运用了与景观一体化生物降解技术。

PART3.

这是一个怎样的团队?

这个参赛团队主要由建筑与设计学院、力学与土木工程学院、电气与动力工程学院、计算机科学与技术学院4个学院的师生组成。校内学生团队目前共有57人,包括建筑学、环境设计、艺术设计、工程管理、结构工程、电气工程、动力工程、环境工程、消防工程、英语等专业的32名本科生和25名研究生。与学校合作的波兰竞赛人员主要由十几名研究生和本科生组成,具体负责作品的建筑能源系统部分。

该团队是参照“国际太阳能十项全能”竞赛的真实题目而制定的高水平设计平台,其目的在于通过跨学科的联合设计,促进我校不同学科之间的融合,拓宽参研学生的知识结构和实践能力,最终形成高质量的设计作品。

谈及到参加比赛的初衷,学生团队负责人韩飞虎笑着说:“想通过这个比赛锻炼一下自己,同时也想把理论应用到实践中去,不仅仅浮于课本表面。”通过创新的形式,在前人的基础上做出新的东西去参加比赛。“我们是一个团结的大家庭,遇到困难的时候大家会坐下来,一起讨论,去探索解决问题的方法。解决不了的时候,会寻找老师的帮助,去不停地给企业打电话咨询。”当然,辛勤的耕耘也带来了好的成绩,在众多名校中,中期检查获得了第四名的好成绩,大家都很开心。

“这个竞赛是一个多专业融合的比赛,刚刚踏上了研究生的生涯,想要去尝试不同的东西”,团队的技术负责人黄心硕谈论到,“其实更多的也是兴趣驱使。”打造一个零能耗的建筑,不消耗其他传统能源,采用太阳能的方式为整个建筑提供电的来源,完成能源转型,这不仅对现在,对未来生活来说也是一件很有意义的事情。 “就像是自己养了很多年的孩子终于要长大了,这对我来说很有意义的。”

努力今朝,成功明朝!

愿在接下来的比赛当中

我校这支优秀的团队

再接再厉,再创佳绩!

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