談示范建筑綠色建筑評價節(jié)能設(shè)計

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[摘要]隨著能源與資源的緊缺，可持續(xù)發(fā)展成為當(dāng)今社會的主旋律，建筑節(jié)能的綠色建筑發(fā)展也逐漸登上歷史的舞臺。本文結(jié)合綠色建筑理念，對某示范建筑的綠色建筑設(shè)計進(jìn)行分析，對其中的暖通和給排水專業(yè)的綠色節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了分析和總結(jié)。該建筑利用有組織的自然通風(fēng)、太陽能熱利用、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)等技術(shù)手段，旨在充分利用可再生能源，達(dá)到降低建筑能耗指標(biāo)，構(gòu)建一種健康、舒適、節(jié)能、綠色建筑環(huán)境的目的?？晒┩愋晚椖吭O(shè)計人員參考，在類似建設(shè)項目中推廣綠色建筑理念，更好地利用相關(guān)綠色節(jié)能技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]綠色建筑；公共建筑；暖通空調(diào)；節(jié)能；可再生能源

綠色建筑主要指在全壽命期內(nèi)，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現(xiàn)人與自然和諧共生的高質(zhì)量建筑。建筑節(jié)能在定義上有廣義與俠義之分。在我國，所謂的建筑節(jié)能主要目的是在于，提高建筑中的能源利用率，從而達(dá)到減少能耗的效果[1]。當(dāng)今“綠色”與“可持續(xù)”已經(jīng)成為建筑行業(yè)發(fā)展的共識，綠色建筑不僅指建筑本身的綠化，更是一種對建筑環(huán)境進(jìn)行全面系統(tǒng)設(shè)計的新型環(huán)保理念[2]。建筑能耗一直在能源消耗中占據(jù)非常高的比重，其中暖通空調(diào)系統(tǒng)耗能占建筑能耗比重最大，是建筑能耗的最大組成部分[3]，故而暖通空調(diào)的節(jié)能規(guī)劃設(shè)計顯得尤為重要。中國水資源缺乏，因此水資源節(jié)約和利用也是給排水專業(yè)規(guī)劃設(shè)計重點之一。如何做好暖通空調(diào)和給排水等方面的綠色建筑節(jié)能技術(shù)，是每一個建設(shè)項目設(shè)計人員都應(yīng)該認(rèn)真考慮的事情。下面以一個公共建筑項目為例，對暖通和給排水等相關(guān)綠色節(jié)能技術(shù)的設(shè)計進(jìn)行分析和總結(jié)。

1項目概況

本項目位于甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)黃河北岸中心灘西側(cè)，主要由國際會議中心、國際辦公、實驗研發(fā)、國際太陽能技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)四類功能組成，總建筑面積為13977m2，其中地下1579m2，地上12398m2，建筑基底面積為3355m2，容積率為0.52。該項目綜合集成了被動式太陽能建筑、光伏、光熱、水源熱泵、LED綠色照明等7項太陽能等可再生能源新技術(shù)。建筑實景，如圖1所示。該項目獲得了全國綠色建筑創(chuàng)新獎二等獎，教育部優(yōu)秀建筑工程設(shè)計三等獎，以及綠色建筑二星級運行標(biāo)識，是目前國內(nèi)外可再生能源技術(shù)與建筑結(jié)合的典范，受到國內(nèi)外同行的關(guān)注和學(xué)習(xí)，也為今后太陽能建筑一體化及綠色建筑的推廣起到了積極的示范引領(lǐng)作用。

2綠色建筑評價節(jié)能設(shè)計分析

《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》為貫徹落實綠色發(fā)展理念，推進(jìn)綠色建筑高質(zhì)量發(fā)展，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，滿足人民日益增長的美好生活需要而制定[4]。綠色建筑評價指標(biāo)體系中的內(nèi)容包括節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材等。下面以該示范建筑的綠色建筑評價相關(guān)的一些綠色節(jié)能技術(shù)設(shè)計情況進(jìn)行說明。

2.1節(jié)地與室外環(huán)境

該示范建筑選址坐北朝南，自然采光和通風(fēng)條件優(yōu)越，周圍無任何遮擋物。采用了屋頂綠化和垂直綠化，以及透水地面（嵌草磚）設(shè)計。屋頂可綠化面積為420m2。屋頂綠化面積占屋頂可綠化面積的100%。室外地面面積為7731.77m2，室外透水地面面積為3323m2。室外透水地面面積比為43％。透水地面設(shè)計可增加雨水入滲，減少雨水徑流量，涵養(yǎng)地下水。地下建筑面積與建筑占地面積之比為11.3%。

2.2節(jié)能與能源利用

該示范建筑的節(jié)能與可再生能源利用選用的綠色節(jié)能技術(shù)設(shè)計包括：直接受益式太陽能采暖系統(tǒng)、光伏建筑一體化、太陽能熱水系統(tǒng)加空氣源熱泵輔助、地下水源熱泵供熱空調(diào)系統(tǒng)、太陽能鐘等。（1）綜合建筑等其他專業(yè)設(shè)計改善建筑的熱工性能，從而降低采暖空調(diào)負(fù)荷實現(xiàn)節(jié)能。如：建筑南向通過大面積高性能玻璃形成直接受益式太陽能采暖系統(tǒng)，充分地利用太陽能資源和水平南側(cè)遮陽，如圖2所示。采用百葉式的可調(diào)節(jié)外遮陽方式，加強外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱措施，選用斷橋隔熱窗等。（2）光伏建筑—體化（即BIPVBuildingIntegrat-edPV，PV即Photovoltaic）。該示范建筑將屋頂做成一個大的試驗臺和展示臺?？煞譃椋汗夥疥嚺c建筑的結(jié)合（屋頂安裝光伏電站，如圖3所示），光伏方陣與建筑的集成（透光屋頂，如圖4所示）。總裝機容量111.44kW，年發(fā)電量可達(dá)13.45萬kW•h。每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約53.77t，減排二氧化碳134.01t。該系統(tǒng)采用并、離網(wǎng)發(fā)電相結(jié)合的供電方式，可基本滿足建筑內(nèi)辦公、科研、培訓(xùn)教學(xué)等日常用電需求?？梢娢菝婀夥仃嚨募茉O(shè)不僅能起到節(jié)能減排的作用，也可作為建筑構(gòu)件發(fā)揮其本身的構(gòu)件屬性，為建筑提供有效的增益[5]。太陽能熱水系統(tǒng)技術(shù)是較成熟的可再生能源技術(shù)。本項目屋頂安裝的太陽能熱水系統(tǒng)（空氣源熱泵輔助），采用直徑70mm、長度1800mm的熱管式真空管，總裝機1080支，總集熱面積為182.2m2，效率＞50%，太陽能系統(tǒng)保證率＞58%。每天提供約50℃熱水16m3，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約25t，減排二氧化碳約62t。（4）熱泵技術(shù)是使用可再生的低品位熱源，從而獲得高位品位的熱源，能減少能源的消耗，并減少污染物排放等。熱泵技術(shù)分為空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵等。我國地?zé)崮苜Y源豐富，且存在著許多技術(shù)優(yōu)勢，因此熱泵技術(shù)在暖通行業(yè)中也越來越受重視。淺層地?zé)崮艿睦?，主要方式是以淺層地?zé)崮苡米骼錈嵩矗纬傻卦礋岜?。換熱方式可分為，地下水換熱，地表水換熱和埋管式換熱。該示范建筑采用地下水源熱泵系統(tǒng)。地源熱泵又被稱為中央空調(diào)，采用冬季供熱、夏季制冷的一種空調(diào)系統(tǒng)。其使用地球儲藏的太陽能作為冷熱源，實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換。地源熱泵無污染，并且更加節(jié)能環(huán)保。采暖制冷面積13977m2，熱泵的COP（值）＞4.3。該示范建筑的可再生能源示范應(yīng)用部分，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約78.77t，減排二氧化碳196.01t。2010年投入使用至今，累計可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約787.7t，減排二氧化碳1960.1t，其中不包括被動式太陽能建筑及采用LED光源的減排量。建議在設(shè)計過程中，要有詳盡的地質(zhì)勘探資料，合理地利用資料，因地制宜，注意在過程中保護(hù)資源不受污染。

2.3節(jié)水與水資源利用

該示范建筑的節(jié)水與水資源利用選用的綠色節(jié)能技術(shù)設(shè)計包括：非傳統(tǒng)水源利用、節(jié)水灌溉（噴灌式）技術(shù)、用水分項計量等。設(shè)計下沉式50m3鋼筋混凝土雨水收集池，采用雨水集流光伏提水工程，用于院內(nèi)外周圍綠化灌溉用水；建筑內(nèi)的衛(wèi)生器具合理選用節(jié)水器具，能達(dá)到很好的節(jié)水效果。大樓內(nèi)各功能區(qū)分功能計量，好的分析計量設(shè)置可以有效較少使用浪費，及時發(fā)現(xiàn)管道漏損，減少運維人力資源。屋頂綠化和中心院內(nèi)綠化，全部采用了噴灌式灌溉技術(shù)。

2.4節(jié)材與材料資源利用

建筑用材需實現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能、無污染。示范建筑主體工程混凝土全部采用預(yù)拌混凝土?？稍傺h(huán)材料使用重量占所有建筑材料總重量比例的計算量為14.27%；裝飾性構(gòu)件造價占工程總造價比例為3.16‰；運距500km以內(nèi)的鋼材使用比例為總用鋼量的70.48%。

2.5室內(nèi)環(huán)境

在適宜的氣候條件和自然條件下，通過保溫隔熱和氣密性更好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)等節(jié)能技術(shù)，最大限度地降低建筑供熱采暖及空調(diào)通風(fēng)的需求，并充分利用可再生能源，以更少的能源消耗達(dá)到建筑室內(nèi)環(huán)境的舒適性[6]。（1）該示范建筑四周無任何遮擋物，日照條件充足，南向辦公室滿足滿窗采光要求；夜景照明未采用亮度過高的泛光照明及輪廓光照明。外墻玻璃幕墻玻璃采用光反射比小于0.3的材料，不對周邊環(huán)境造成光污染。（2）該示范建筑辦公區(qū)域設(shè)計光伏透光屋頂，北向采光窗及地下室采光井，內(nèi)樓梯采光窗等技術(shù)措施，保證了一層辦公大廳及地下空間及功能區(qū)的自然采光效果。會議中心采用外廊式環(huán)形走廊直接對外采光設(shè)計，實現(xiàn)人員沿廊遠(yuǎn)目眺望外景的目的。（3）建筑設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計有促進(jìn)自然通風(fēng)的措施，小進(jìn)深平面布局結(jié)合內(nèi)院與“生態(tài)中庭”形成“抜風(fēng)井”，最大限度利用風(fēng)壓與熱壓實現(xiàn)建筑的自然通風(fēng)，并極大提高了獲得直接自然采光的房間比例。（4）采用中央空調(diào)系統(tǒng)，房間內(nèi)的溫度、濕度、風(fēng)速等參數(shù)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)要求。同時設(shè)置了可調(diào)節(jié)的空調(diào)末端，可提高人員舒適性。（5）會議中心和集中辦公場所采用全新風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)置通風(fēng)換氣裝置，保證了空氣質(zhì)量。

2.6運營管理

（1）制定分類收集和處理廢棄物管理等系統(tǒng)物業(yè)管理制度，防止收集和處理過程中無二次污染；（2）利用弱電控制強電技術(shù)，使智能化系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)與計算機網(wǎng)絡(luò)運行正常，保證綜合樓運行系統(tǒng)的正常工作及安全保衛(wèi)工作的開展；（3）物業(yè)管理部門與專業(yè)廠家簽訂維護(hù)、保養(yǎng)合同，定期對水源熱泵機組、電梯等設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)、維護(hù)，避免事故發(fā)生；（4）物業(yè)管理部門與專業(yè)能源回收公司簽訂協(xié)議，保證餐飲垃圾回收利用；（5）綜合樓辦公區(qū)域與培訓(xùn)接待區(qū)域?qū)嵭蟹诸愑嬃?，使大樓?nèi)用水、用電、用氣，供暖分類計量，使節(jié)能、節(jié)水、節(jié)電等資源節(jié)約常態(tài)化，建立了綠化管理制度；（6）采取餐廳廢水隔油池和屋頂廢氣排煙風(fēng)道措施，保證餐廳廢水、廢氣處理達(dá)標(biāo)排放。

3結(jié)語

（1）建筑設(shè)計建議盡早進(jìn)行綠色規(guī)劃設(shè)計，提前做好規(guī)劃才能確保綠色技術(shù)與建筑實施效果有機地結(jié)合起來；（2）最大限度地利用自然條件實現(xiàn)建筑的采光與通風(fēng)，加強自然通風(fēng)組織措施改善室內(nèi)環(huán)境，從而降低運行能耗需要。不僅對于建筑的節(jié)能具有重要價值，同時也可以有效提高建筑使用者的健康水平與工作效率，減少建筑綜合癥的發(fā)生與危害，是綠色建筑設(shè)計的重要方面；（3）太陽能是一種可再生的清潔能源，可因地制宜，通過合理利用使建筑達(dá)到“冬暖夏涼”的效果。綠色建筑設(shè)計及評價，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚝妥匀毁Y源條件，充分利用太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉础?/p>

參考文獻(xiàn)

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[2]尹鵬，李德英，張思健.暖通空調(diào)系統(tǒng)在綠色建筑中的設(shè)計與應(yīng)用[J].建筑節(jié)能，2018，46（4）:74-77.

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[4]GB/T50378-2019，綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)[S].

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[6]劉蕾，李雷立.地域差異背景下被動式節(jié)能技術(shù)分析[J].建筑節(jié)能，2019，47（9）21.

作者：康宏 徐平 劉葉瑞 劉孝敏 楊一棟 單位：甘肅自然能源研究所