談示范建筑綠色建筑評價節能設計
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[摘要]隨著能源與資源的緊缺，可持續發展成為當今社會的主旋律，建筑節能的綠色建筑發展也逐漸登上歷史的舞臺。本文結合綠色建筑理念，對某示范建筑的綠色建筑設計進行分析，對其中的暖通和給排水專業的綠色節能技術進行了分析和總結。該建筑利用有組織的自然通風、太陽能熱利用、地源熱泵空調系統等技術手段，旨在充分利用可再生能源，達到降低建筑能耗指標，構建一種健康、舒適、節能、綠色建筑環境的目的。可供同類型項目設計人員參考，在類似建設項目中推廣綠色建筑理念，更好地利用相關綠色節能技術。
[關鍵詞]綠色建筑；公共建筑；暖通空調；節能；可再生能源
綠色建筑主要指在全壽命期內，節約資源、保護環境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現人與自然和諧共生的高質量建筑。建筑節能在定義上有廣義與俠義之分。在我國，所謂的建筑節能主要目的是在于，提高建筑中的能源利用率，從而達到減少能耗的效果[1]。當今“綠色”與“可持續”已經成為建筑行業發展的共識，綠色建筑不僅指建筑本身的綠化，更是一種對建筑環境進行全面系統設計的新型環保理念[2]。建筑能耗一直在能源消耗中占據非常高的比重，其中暖通空調系統耗能占建筑能耗比重最大，是建筑能耗的最大組成部分[3]，故而暖通空調的節能規劃設計顯得尤為重要。中國水資源缺乏，因此水資源節約和利用也是給排水專業規劃設計重點之一。如何做好暖通空調和給排水等方面的綠色建筑節能技術，是每一個建設項目設計人員都應該認真考慮的事情。下面以一個公共建筑項目為例，對暖通和給排水等相關綠色節能技術的設計進行分析和總結。
1項目概況
本項目位于甘肅省蘭州市城關區黃河北岸中心灘西側，主要由國際會議中心、國際辦公、實驗研發、國際太陽能技術培訓服務四類功能組成，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。建筑實景，如圖1所示。該項目獲得了全國綠色建筑創新獎二等獎，教育部優秀建筑工程設計三等獎，以及綠色建筑二星級運行標識，是目前國內外可再生能源技術與建筑結合的典范，受到國內外同行的關注和學習，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作用。
《綠色建筑評價標準》為貫徹落實綠色發展理念，推進綠色建筑高質量發展，節約資源，保護環境，滿足人民日益增長的美好生活需要而制定[4]。綠色建筑評價指標體系中的內容包括節地、節能、節水、節材等。下面以該示范建筑的綠色建筑評價相關的一些綠色節能技術設計情況進行說明。
2.1節地與室外環境
該示范建筑選址坐北朝南，自然采光和通風條件優越，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％。透水地面設計可增加雨水入滲，減少雨水徑流量，涵養地下水。地下建筑面積與建筑占地面積之比為11.3%。
2.2節能與能源利用
該示范建筑的節能與可再生能源利用選用的綠色節能技術設計包括：直接受益式太陽能采暖系統、光伏建筑一體化、太陽能熱水系統加空氣源熱泵輔助、地下水源熱泵供熱空調系統、太陽能鐘等。（1）綜合建筑等其他專業設計改善建筑的熱工性能，從而降低采暖空調負荷實現節能。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，充分地利用太陽能資源和水平南側遮陽，如圖2所示。采用百葉式的可調節外遮陽方式，加強外圍護結構的保溫隔熱措施，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。可分為：光伏方陣與建筑的結合（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，年發電量可達13.45萬kW•h。每年可節約標準煤約53.77t，減排二氧化碳134.01t。該系統采用并、離網發電相結合的供電方式，可基本滿足建筑內辦公、科研、培訓教學等日常用電需求。可見屋面光伏矩陣的架設不僅能起到節能減排的作用，也可作為建筑構件發揮其本身的構件屬性，為建筑提供有效的增益[5]。太陽能熱水系統技術是較成熟的可再生能源技術。本項目屋頂安裝的太陽能熱水系統（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%，太陽能系統保證率＞58%。每天提供約50℃熱水16m3，每年可節約標準煤約25t，減排二氧化碳約62t。（4）熱泵技術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。熱泵技術分為空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵等。我國地熱能資源豐富，且存在著許多技術優勢，因此熱泵技術在暖通行業中也越來越受重視。淺層地熱能的利用，主要方式是以淺層地熱能用作冷熱源，形成地源熱泵。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。地源熱泵又被稱為中央空調，采用冬季供熱、夏季制冷的一種空調系統。其使用地球儲藏的太陽能作為冷熱源，實現能源轉換。地源熱泵無污染，并且更加節能環保。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用部分，每年可節約標準煤約78.77t，減排二氧化碳196.01t。2010年投入使用至今，累計可節約標準煤約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。建議在設計過程中，要有詳盡的地質勘探資料，合理地利用資料，因地制宜，注意在過程中保護資源不受污染。
2.3節水與水資源利用
該示范建筑的節水與水資源利用選用的綠色節能技術設計包括：非傳統水源利用、節水灌溉（噴灌式）技術、用水分項計量等。設計下沉式50m3鋼筋混凝土雨水收集池，采用雨水集流光伏提水工程，用于院內外周圍綠化灌溉用水；建筑內的衛生器具合理選用節水器具，能達到很好的節水效果。大樓內各功能區分功能計量，好的分析計量設置可以有效較少使用浪費，及時發現管道漏損，減少運維人力資源。屋頂綠化和中心院內綠化，全部采用了噴灌式灌溉技術。
2.4節材與材料資源利用
建筑用材需實現環保、節能、無污染。示范建筑主體工程混凝土全部采用預拌混凝土。可再循環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%；裝飾性構件造價占工程總造價比例為3.16‰；運距500km以內的鋼材使用比例為總用鋼量的70.48%。
2.5室內環境
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結構等節能技術，最大限度地降低建筑供熱采暖及空調通風的需求，并充分利用可再生能源，以更少的能源消耗達到建筑室內環境的舒適性[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，不對周邊環境造成光污染。（2）該示范建筑辦公區域設計光伏透光屋頂，北向采光窗及地下室采光井，內樓梯采光窗等技術措施，保證了一層辦公大廳及地下空間及功能區的自然采光效果。會議中心采用外廊式環形走廊直接對外采光設計，實現人員沿廊遠目眺望外景的目的。（3）建筑設計和構造設計有促進自然通風的措施，小進深平面布局結合內院與“生態中庭”形成“抜風井”，最大限度利用風壓與熱壓實現建筑的自然通風，并極大提高了獲得直接自然采光的房間比例。（4）采用中央空調系統，房間內的溫度、濕度、風速等參數符合現行國家標準要求。同時設置了可調節的空調末端，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系統，設置通風換氣裝置，保證了空氣質量。
2.6運營管理
（1）制定分類收集和處理廢棄物管理等系統物業管理制度，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，使智能化系統、安防監控系統、綜合布線系統與計算機網絡運行正常，保證綜合樓運行系統的正常工作及安全保衛工作的開展；（3）物業管理部門與專業廠家簽訂維護、保養合同，定期對水源熱泵機組、電梯等設備進行保養、維護，避免事故發生；（4）物業管理部門與專業能源回收公司簽訂協議，保證餐飲垃圾回收利用；（5）綜合樓辦公區域與培訓接待區域實行分類計量，使大樓內用水、用電、用氣，供暖分類計量，使節能、節水、節電等資源節約常態化，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道措施，保證餐廳廢水、廢氣處理達標排放。
3結語
（1）建筑設計建議盡早進行綠色規劃設計，提前做好規劃才能確保綠色技術與建筑實施效果有機地結合起來；（2）最大限度地利用自然條件實現建筑的采光與通風，加強自然通風組織措施改善室內環境，從而降低運行能耗需要。不僅對于建筑的節能具有重要價值，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生與危害，是綠色建筑設計的重要方面；（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到“冬暖夏涼”的效果。綠色建筑設計及評價，應根據當地氣候和自然資源條件，充分利用太陽能、地熱能等可再生能源。
參考文獻
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[2]尹鵬，李德英，張思健.暖通空調系統在綠色建筑中的設計與應用[J].建筑節能，2018，46（4）:74-77.
[3]江億.我國建筑能耗趨勢與節能重點[J].建設科技，2006，（7）:10-13.
[4]GB/T50378-2019，綠色建筑評價標準[S].
[5]薛一冰，湯兵.寒冷（A）區光伏建筑一體化設計與能耗影響分析[J].建筑節能，2019，47（9）:84-88.
[6]劉蕾，李雷立.地域差異背景下被動式節能技術分析[J].建筑節能，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