陕西女博士造节能房，0碳取暖，不花一分钱电费

近来，全国多地急遽降温，很多人开起了空调、暖气。

一条曾报道过三座节能宅，夏天、冬天不开空调，低耗能、低电费。

陕西女博士在老家渭南乡郊造“低耗能”自建房，整栋房子基本可以实现零碳取暖。她和团队用尽各种心思寻找节能的“平替”方案，270㎡宅子，总造价40万元，全年几乎零电费。

设计师孙元亮在苏州古城中的自宅，不仅将中国山水浓缩在了自己的院子里，‍而且整个家没有采暖、制冷设备，一年四季保持恒温恒湿，耗电量比常规房屋至少少一半。

天津大学的教授任军，在北京大兴的半壁店村打造了这栋“零舍”，不仅冬暖夏凉，还能自己发电，内院的景观水池能供给日常生活用水，院门口的镜面装置甚至可以直接给手机充电。它是中国第一栋拿到“近零能耗”标识牌的民宅。

01 陕西女博士造“低耗能”自建房，全年几乎零电费

▲房子入围有“建筑界奥斯卡”之称的美国建筑A+大奖的可持续私人住宅类别，全球只有5栋房子入围 主创设计师：高博、王怡琼

以下是王怡琼的自述。

我们这次设计的是一个“低配版节能房”，对于在乡村推广节能房，可能更有意义。

▲房子的新材料与技术应用

设计都是从问题出发的。原来的房屋是关中传统的窄合院，进深长，采光不好、昏暗阴冷，由于是平顶，屋顶的渗水问题严重。改造时，我们就从热、风、光、水、电几个方面来处理。

房子延续了关中传统的格局，由宅前地、门房、前院、正房和后院来构成。总占地面积1000多平，主体建筑200平方。

▲阳光间，像是给房子穿了一件保暖的衣服

关中地区全年气温偏冷，冬天最低只有5度左右。我们就在既有建筑上增加了一个南向的C型腔体，像是给房子穿了一件舒适的厚衣服。同时，它也可以作为一个阳光间，人可以坐在里面晒太阳、看书。

▲绘画背后的相变蓄热材料，可以调节室内热量

阳光间里，我实验性地放置了三幅带有“黑科技”的手工装饰画，画布的背面是相变蓄热材料，当室内温度高于17度的时候，它可以吸热，低于17度，可以放热，从而去调节室内热量。

加建二层的时候，我们借鉴了关中传统“厦子房”（意为偏房）坡屋顶的形式，体现了“房子半边盖”的民居特点。

▲中国传统的民居建筑里，屋顶一般都是“人”字型结构，但在关中地区， 屋顶经常是“人”字型的一半，这样可以让左右两家的墙贴在一起，更加利于保温

我们还引入了关中传统的闷顶，在坡顶与屋内的顶棚之间加建一个“天花板”，变出一个空心保温层。

起居室、卧室的外墙采用了内保温材料，可以抵挡北向的寒风；外窗采用了Low-E中空玻璃，冬季可以防止暖气外逃。整栋房子基本可以实现零碳取暖。

▲玻璃顶，同时解决了采光和通风问题

原有的房屋采光不好，我们就拆除了屋顶的一块楼板，在上面做了玻璃顶，不仅改善了采光，还利用热压形成了拔风筒效应，促进室内通风。

这个玻璃顶也充当了天井的作用。天井是传统民居中的一个精神空间，如今，村子里的亲戚经常聚在这里唠嗑、晒太阳。

▲房子建成后，很多朋友都不敢相信它的造价只有40万

▲传统的坡顶，利于太阳能板追随太阳的角度

屋顶之上，我们放置了18块光伏太阳能板，平均下来一天可以发18度电，我们把发的电卖到国家电网，再从国家电网平行购买。折算下来，一年基本不需要另花电费。

▲一家人在院子里掰玉米

传统的村落里，家族生命力的延续靠的就是盖房子。曾经，我的爷爷在实践；后来，我的父亲在实践；到了我们这一代人，是我在实践；也许下一次房子的更新和改造，会由我的儿子实践。

房子的生命周期，就是一代人与下一代人之间的间隔，它会不断地更新迭代，像细胞一样生长。

02 苏州古城的节能大宅，一年四季恒温恒湿

▲冬天的䒻园

以下是设计师孙元亮的自述。

我们正式搬进䒻园是2022年的冬天，苏州的冬天雪很少，住进来没几天，突然下了一场大雪。雪落在院子里很快就融化了，但可以在古城屋顶的瓦片上停留很久，小猫跑过去踩下脚印，深深浅浅的。

▲孙元亮与友人在茶室聊天、小憩

1999年我来到苏州，到现在20多年了。我找了六年多，看了将近有五六十套宅子，最终一眼相中了这里。它在观前街北端，邻近狮子林、苏州博物馆，建筑结构还保留着前厅、中院、后院一层一层的叠级关系。

这个宅子从南到北有30多米，面宽将近10米，占地面积350平，花园在100平，建筑一共三层。改造历经两年多，整个造园大约花了600万。

我夫人给它取名为“䒻园”，是希望能实现置身于山林的状态。

▲䒻园内的景致

苏州的留园对我设计䒻园起到了启蒙的作用。䒻园“五进四开”，空间慢慢地叠进，引人入胜。实现了“宅中有园，园中有屋，屋里有院，院中有树，树上见天”。

▲阴天即使不开灯，空间仍然很明亮

䒻园的房屋是一个主动式建筑，我们屋里是没有空调的，但是可以做到一年四季恒温恒湿。温度可以维持在23度到25度，湿度50%上下。

由于没有采暖、制冷设备，所以整个房屋的耗电量比常规房屋至少少一半。

总结下来，䒻园的保暖主要靠：1.原有房屋结构上做聚氨酯层，跟地气完全隔离；2。墙体内部结构上做了一个将近3~5公分的保温层；3.中央新风；4.室内设有五恒取暖系统；5.顶面有辐射板；6.有两个燃木壁炉。

一楼的地面原来与土地层直接接触，我在原有基础上做了聚氨酯层，让它跟地气完全隔离开。在墙体内部结构上做了一个将近3~5公分的保温层，就像给整个房子穿了一件衣服，夏天隔热，冬天保温。

▲“被动式窗”可以隔高温、隔音

原始老宅是人字形的斜坡顶，拆除后形成挑空，我在室内开了六个天窗，天光进来，可以补充光照，阴天的时候，即使不开灯，空间仍然很明亮。而且白天可以透过它看到蓝天、白云，夜晚还可以坐在底下看星星。

同时天窗可以形成“烟囱效应”，（即温度较高的室内空气上升通过高位开口流向室外，同时温度较低的室外空气则由低位开口进入室内）当我在一楼开一扇门的时候，它会自然形成“拔风”效果（热压作用下的自然通风），对空间的通风起到辅助。

▲空间通透、明亮

我还增加了新风能源一体机，它对主动式建筑最大的帮助就是提高舒适度。室内定时置换室内空气，实现气流循环，足不出户也能呼吸到新鲜空气。

改造后，主体建筑可以做到五衡：恒温、恒湿、恒氧、恒洁、恒静，舒适性远高于传统节能建筑。梅雨季节里，屋外下着雨，在䒻园的室内，人是非常闲适、舒服的，这也契合了主动式建筑“以人为本”的出发点。

▲室内重新利用再生材质

室内我还用了一些再生材质，比如墙面的开关面板、柜体的隔板都是用施工过程中裁切下的地板小样制作的，让原本废弃的材料重新循环利用。

䒻园就是我们给自己造的一个小世界，可以回归自然，回归自我，和它共同生长，相互依存。

03 天津大学教授造自发电房子

以下是屋主任军的自述。

我是天津大学建筑学院的老师。2015年，我参与了一个政府项目，到北京大兴区做乡建。简单直接地说，就是用更节能的设计，让整个农村变得更干净。

在建筑领域，绿色节能其实一直是很小众的研究。我属于少数一直在坚持研究的，也通过各个渠道去筹集资金。

▲零舍门前的公共花园里种满了月季花

到了2019年，我在想能不能在农村把节能环保这件事做得更极致？正好看到了这个废弃的三合院，它的主人是一对兄弟俩，已经去城里打工了。我通过村委会，向他们租下了房子，结合自己的课题研究，开了一场等待20年的实验。

2020年，零舍刚造完不久，中国“近零能耗标准”正式颁布了，经过一道道审核，零舍成为第一个授牌的建成项目，还拿了好几个国际大奖，一下子成了业内关注的热点。

零舍的建筑面积是400㎡，建造和装修一共花了280万，有一部分科研课题经费，也有企业赞助。我算过一笔账，建一栋同样面积的普通农宅花费大约是150万。当然，如果装修很考究的话，也可能要300万。

近零能耗的房子虽然建造费用高一些，但是后期使用真的很省钱，因为它几乎可以完全不用电费，更重要的是健康舒适：干净的空气、不透风的恒温，住过的人都能真切地感受到。

来这里的人，说的最多的一句话就是：“真舒服啊！”夏天舒爽、冬天暖和，四季都很安静。

▲零舍用了3种保温层：岩棉保温板、石墨聚苯板、挤塑聚苯板

节能首先要克服的问题是“保温”，不管暖气还是冷气，一旦室内达到某个温度，就不会轻易改变。

零舍的房子分为三个部分：前院、中堂、后屋。我用了三种25厘米厚、不同结构的保温构造，就连地面也全部剖开，填充了保温。

整栋房子就像包裹了一件厚厚的“羽绒服”，脚上穿着“羊皮靴子”，头顶上也戴着“防风帽”，全面保温。

▲任军把零舍建筑体“切”成9个剖面，制作成装饰展示

搞定了墙体，就要面临门窗的难题。一方面用更多的玻璃，可以让室内更明亮，少开灯，还能吸收太阳热量；但另一方面，门窗会耗散房子的超过50%以上的热/冷气。

我通过计算做了一个平衡，采购了大量“被动门窗”。这是一种气密性特别好的门窗，有三层玻璃，中间充氩气，表面镀LOW-E低辐射膜。它可以吸收更多热量和光线，同时防止室内的温度流失。

所谓“被动”就是，我不主动买能源，而是“被动”地等着大自然给我能量。

▲被动门窗搭建的前院花房

▲采光和保温性都更好的“被动天窗”

村民们最感兴趣的就是这种“被动门窗”，因为他们家里哪怕是新盖的房子，到了冬天也总会在缝隙里有漏风。所以在这里体验过后，都说以后装修也想要用。虽然价格是普通门窗的3倍，但却是实实在在的舒服。

零舍没有空调，也没有供暖，但是安装了一种“新风能源一体机”。因为保温到位，只要传统房子1/4的电量，就能冬暖夏凉。而且，这1/4的电量，也几乎是靠自己发电的。

▲光伏瓦

未来，全世界的建筑行业都有一个大趋势：产能建筑，也就是建造的房子不但能节约能源，还能生产能源。

我在零舍的设计里，最大程度地利用了“光伏”发电。屋顶上的每一块瓦片都是玻璃的，里面藏着光伏发电薄膜。

▲彩色薄膜光伏玻璃与柔性光伏艺术装置

门口可以充电的艺术装置，用的是一种镜面“柔性光伏纸”，也可以吸收阳光转化成电能。

所有光伏产生的电量，一年大约有8000度。我计算过，如果零舍天天有人住，大概一年的用电量是10000度左右，相当于80%可以“自产自用”。

▲检查、计算能耗数据是任军在零舍最重要的活动

我去国家电网办了一个简单的手续，就把零舍的电并入了国网，自动结算。比如我只是偶尔周末来零舍居住，一年的电量根本用不完，还能通过卖电挣钱。这是一个公开的政策，任何房子都可以去办理。

关于环保，很多人会忽视建造的过程。零舍设计了7、8个月，但建造装修仅仅用了3个月。我尽量减少现场搅拌水泥、切割等操作，避免灰尘的污染。

▲后排危房被改造成80㎡的2室1厅

可以预制的结构就全部在工厂做完，就像定制积木一样，送到现场再安装。比如最后一排80㎡的房子，我做成了一个常规的两室一厅。

在工厂定制好模块，送到现场7天内就能全部拼装好。这个做法唯一的缺点是，模块的尺寸会限制运送的范围。如果要做的话，可以尽量寻找附近的工厂。

其实低能耗的技术已经很成熟，从2019年开始，国家大力推动建筑的节能低碳。光伏、被动门窗的价格一直在降，普通人也能用得起。

无论是在郊外盖一栋新的建筑，还是在城市里装修房子，零舍的做法都可以借鉴——

1、给房子穿棉袄

在建造一栋别墅时，可以考虑采用保温性更好的墙体，比如“岩棉保温板”、“石墨聚苯板”、“挤塑聚苯板”。可以向你的建筑师咨询，当地更适合使用哪一种材料。

2、被动门窗

其实城市装修也特别适合用“被动门窗”，它们不仅有极好的保温效果，隔音能力也很棒。阻挡车水马龙的噪音，让家里更安静，这对放松很有好处，也是一种对心理健康的注重。

3、让屋顶发电

“光伏”是一种太阳能发电系统，举例来说，一块1.6㎡的光伏板，可以提供1个冰箱、1个洗衣机、1个电视机和1台电脑的用电量。如果家里有电动汽车，每天行驶20公里的话，大概需要2块光伏板。

以前很少有住宅会采用，是因为造价很高，这两年的价格已经跌了80%。在装修时，还可以查看所在城市是否享有国家补贴。

本文来自微信公众号“一条”（ID：yitiaotv），作者：一条，36氪经授权发布。