綠色建筑設(shè)計(jì)案例-天津市節(jié)能管理中心

天津市節(jié)能管理中心綠色建筑設(shè)計(jì)

摘要：本文從綠色建筑全生命周期的概念出發(fā)，闡述天津市綠色建筑示范樓的設(shè)計(jì)思路。著重介紹了示范樓在節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材方面的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。其中，在節(jié)能方面主要研究了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇、遮陽方式的優(yōu)化、冷熱源的利用形式、空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能以及太陽能利用等。認(rèn)為綠色建筑應(yīng)該貫穿于規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理各個(gè)環(huán)節(jié)，才能有效地保護(hù)大環(huán)境、優(yōu)化小環(huán)境。

關(guān)鍵詞

：綠色建筑 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 節(jié)能

1 工程簡介

天津市建設(shè)節(jié)能管理中心坐落于天津市河西區(qū)梅江小區(qū)內(nèi)，建筑面積為7400m2，呈圓形結(jié)構(gòu)。它是一座在原有規(guī)劃基礎(chǔ)上功能改建的建筑，原有規(guī)劃為了和周圍環(huán)境保持合諧統(tǒng)一，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用玻璃幕墻形式。外圍被人造水池環(huán)繞，水池內(nèi)常年養(yǎng)殖觀賞魚，遠(yuǎn)處看像一朵蓮花盛開在水中，晶瑩剔透如圖1所示。本建筑從設(shè)計(jì)入手，將建成一座綠色建筑示范樓，于是設(shè)計(jì)者們從以下方面進(jìn)行了規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

圖1 天津市建設(shè)節(jié)能管理中心效果圖

2 綠色建筑的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)理念

建筑節(jié)能作為可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，已經(jīng)受到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾�。而綠色建筑作為一個(gè)整

體，需要從節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材各個(gè)方面進(jìn)行全方位的考慮。綠色建筑是從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建筑技術(shù)（施工過程中對(duì)環(huán)境的影響降至最低)和綠色建筑材料（為人們提供健康、舒適、低耗、無害空間，拆除后又對(duì)環(huán)境危害降到最低）方面進(jìn)行全面應(yīng)用和實(shí)施的高效集成建筑。有人把綠色建筑歸納為4“R”建筑，即“Reduce”，減少建筑材料、各種資源和能源的使用；“Renewable”，利用再生能源和材料；“Recycle”，利用回收材料，設(shè)置廢舊物回收系統(tǒng)；“Reuse”，在結(jié)構(gòu)允許的條件下重新使用舊材料

[1][2]。

綠色建筑應(yīng)全面貫徹“全生命周期”的概念，應(yīng)全面考慮建筑和所使用產(chǎn)品的生命周期。生命周期原指一種產(chǎn)品從在市場上出現(xiàn)到最終消失的過程，包括投入期、成長期、成熟期和衰落期四個(gè)時(shí)期。建筑的生命周期是指建筑從最初的規(guī)劃設(shè)計(jì)，到隨后的施工、運(yùn)行，直至最終的拆除、報(bào)廢的一個(gè)完整的壽命周期[2] [3]。而建筑所使用的材料，在生產(chǎn)時(shí)，從原材料的投入、制造、流通到使用都必須投入能量。關(guān)注建筑的全壽命周期，而且確保施工過程中對(duì)最低。

2.2 綠色建筑設(shè)計(jì)

本建筑結(jié)構(gòu)外傾，有效擴(kuò)大了室內(nèi)使用面積，地下室為機(jī)房和存車場；屋頂部分設(shè)為水箱間和設(shè)備間。其余屋頂部分陰面為觀光屋頂，陽面布置了太陽能電池板，充分利用了空間，滿足了節(jié)地要求。在節(jié)水方面，選擇感應(yīng)式水龍頭，衛(wèi)生間采用再生水沖廁，建筑周圍建有雨水收集系統(tǒng)，用于補(bǔ)充建筑周圍的湖水，可有效節(jié)約水資源。室內(nèi)建筑材料和裝飾材料的選擇充分考慮到了環(huán)保、節(jié)約的理念，做到對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量污染降到最低、拆除后可循環(huán)利用，有效貫徹了節(jié)材的要求。在節(jié)能方面進(jìn)行了如下規(guī)劃。

3 能源規(guī)劃與利用

本著節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、提高工作區(qū)域舒適度的原則，在節(jié)能方面進(jìn)行了如下工作： [4]

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

玻璃幕墻外傾70?，既可和蓮花的外型相對(duì)應(yīng)，又能盡可能多地反射太陽光，減少夏季太陽輻射熱。玻璃幕墻做成可呼吸式，外層采用普通的鋼化玻璃，內(nèi)層采用中空LOW-E玻璃。LOW-E玻璃的種類較多，比較有代表性的有普通LOW-E玻璃和溫屏玻璃。其性能指標(biāo)如表1。

表1 LOW-E中空玻璃和溫屏玻璃性能參數(shù)

由表中數(shù)據(jù)可見，溫屏玻璃的傳熱系數(shù)低，可見光的透射比高，太陽光的透射比小，而且性價(jià)比較好，故本建筑選用8-12-8mm溫屏玻璃。

呼吸式幕墻由內(nèi)外兩層組成，外層用普通鋼化玻璃，內(nèi)層采用溫屏玻璃。外層和內(nèi)層之間有1.15米的空氣夾層。外層幕墻上下各設(shè)置可自動(dòng)啟閉的通風(fēng)窗。冬季，窗戶關(guān)閉，太陽能通過外層玻璃加熱夾層內(nèi)的空氣。天津市標(biāo)準(zhǔn)年1月份8：00～18：00室外平均溫度為-0.94℃[5]。經(jīng)計(jì)算，由于太陽輻射的影響，夾層內(nèi)的空氣溫度比室外溫度平均高出3.4℃。以室內(nèi)溫度為18℃計(jì)算，有空氣夾層時(shí)，白天所消耗的熱量為無夾層時(shí)的77％，節(jié)能23％。過渡季節(jié)，窗戶常開，室外空氣經(jīng)湖面凈化冷卻后通過空氣夾層進(jìn)入室內(nèi)，用外界空氣冷卻夾層內(nèi)的空氣溫度，減少了進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱。

3.2 遮陽

每層樓板處都有出挑結(jié)構(gòu)，既起到水平遮陽的作用，又可滿足人工清潔幕墻的需求，而且在出挑處還可種植一些應(yīng)季花草，滿足人們親近自然、享受自然的需要。

考慮到幕墻太陽輻射大的特點(diǎn)，本建筑設(shè)計(jì)了移動(dòng)遮陽板。根據(jù)圓形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，遮陽板采用動(dòng)態(tài)形式，即隨著陽光的移動(dòng)，遮陽板自動(dòng)運(yùn)動(dòng)，以遮蔽陽光的正面輻射。遮陽板上貼附太陽能電池板，利用太陽能發(fā)電來驅(qū)動(dòng)遮陽板的運(yùn)動(dòng)，在歸位或陽光較暗時(shí)，市電補(bǔ)充。

3.3 冷熱源的選擇

能源形式多種多樣，但水源熱泵和地源熱泵是綠色環(huán)保的可再生能源形式。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，地源熱泵和水源熱泵在生命周期內(nèi)初投資和運(yùn)行費(fèi)用最小。而水源熱泵在回灌方面有一定的困難，考慮到本建筑面積較小，周圍湖底面積較大，可采用地源熱泵作為冷熱源。一般來說，采用地源熱泵，建筑物夏季向土壤排放的熱量要高于冬季從土壤中吸收的熱量，長時(shí)間運(yùn)行會(huì)形成土壤溫度逐步升高的趨勢。經(jīng)計(jì)算，本建筑冬季需要由地源熱泵提供的熱負(fù)荷為175KW，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于夏季420KW的冷負(fù)荷。為了滿足冬夏平衡的要求，冬季熱泵在滿足本建筑熱負(fù)荷的前提下，同時(shí)向鄰近一座面積2000多平米的辦公樓房供熱。這樣可以基本滿足冬夏平衡的需要。

3.4 空調(diào)方式

本建筑采用溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)，新風(fēng)機(jī)采用熱泵型溶液除濕降溫型式。夏季新風(fēng)經(jīng)溴化鋰溶液進(jìn)行除濕，與蒸發(fā)器換熱降溫后送入室內(nèi)。濃度低的溶液先與排風(fēng)進(jìn)行全熱交換，再吸收冷凝器的熱量來濃縮溶液，使溶液得到再生。熱量沒有浪費(fèi)，機(jī)組的COP值可達(dá)5.5左右。冬季改變四通閥方向，將新風(fēng)加熱加濕[6]。新風(fēng)量根據(jù)回風(fēng)中的CO2濃度來自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足室內(nèi)空氣質(zhì)量。

采用了獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)后，室內(nèi)空調(diào)末端就不必承擔(dān)濕負(fù)荷了。經(jīng)比較，采用干盤管形式，將傳統(tǒng)的7／12℃冷水提高到18／22℃，可使冷水機(jī)組的COP值大大提高，還可降低室內(nèi)送風(fēng)溫差，提高室內(nèi)的舒適度，同時(shí)避免了室內(nèi)各種病菌的滋生和蔓延。

3.5 玻璃幕墻不舒適性的改善

玻璃幕墻對(duì)比普通結(jié)構(gòu)墻體，夏季會(huì)對(duì)人形成熱輻射，冬季會(huì)形成冷輻射，舒適度較差。為此，在樓板300mm冬季利用熱空氣上升的原理，阻擋冷空3.6 太陽能利用

太陽能作為一種清潔能源，已經(jīng)受到人們的普遍關(guān)注。從利用效率上來說，太陽能熱水器效率高、投資小，本建筑的生活熱水采用此種類型。采用太陽能路燈和草坪燈，走廊和電梯前庭等暗區(qū)使用太陽能發(fā)電系統(tǒng)�？紤]到能源轉(zhuǎn)換效率和傳輸損失的問題，在3、4、5層屋頂平臺(tái)上分別設(shè)置太陽能發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)出的電就近使用。太陽能照明燈具采用白色發(fā)光二極管，一是因?yàn)樗鼔勖�長、光照度大；二是考慮到它可直接利用直流電，省去了逆變器，減少了初投資和能源轉(zhuǎn)換損失，節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用。 4 其它方面

在節(jié)水方面，衛(wèi)生間采用中水沖廁，使用節(jié)水型衛(wèi)生器具和洗浴設(shè)備。設(shè)置了雨水回收系統(tǒng)，將收集到的雨水通過處理排到建筑周圍的水池內(nèi)。

施工過程中，設(shè)置了物品回收箱，可回收利用的物品重新利用。建筑本身也考慮了垃圾分類系統(tǒng)，選用材料多為可循環(huán)利用型。

室內(nèi)裝修材料使用綠色環(huán)保、無污染型，以保證室內(nèi)的空氣質(zhì)量。

4 結(jié)論

本綠色建筑示范樓按照《綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則》中的各項(xiàng)建議進(jìn)行了全面規(guī)劃與設(shè)計(jì)。運(yùn)用全生命周期理論，從設(shè)計(jì)入手，在建筑選材、能源利用、施工組織以及廢物利用等方面進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)劃。無論對(duì)室外大環(huán)境，還是室內(nèi)小環(huán)境都將污染降到了最低。而且在節(jié)能方面也使用了清潔能源，提高了機(jī)組的

運(yùn)行性能。并按建筑照明的綠色建筑設(shè)計(jì)案例-天津市節(jié)能管理中心要求設(shè)計(jì)了功率適中的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，有效實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐波．營造綠色建筑，提高人居環(huán)境質(zhì)量[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社．2001．

[2] 匙靜，石立峰，王立群. “綠色建筑”全壽命周期分析[J]. 石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，17(1)：

67-69.

[3] 中國建筑承包公司.中國綠色建筑.可持續(xù)發(fā)展建筑國際研討會(huì)論文集［C]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001．

[4] 建設(shè)部、科技部，綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則[S]. 2005．

[5] 張晴原，Joe. Huang．中國建筑用標(biāo)準(zhǔn)氣象數(shù)據(jù)庫[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社．

[6] 劉曉華，江億．溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006．

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