建筑節(jié)能設(shè)計綠色建筑論文

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一基本條件研究

項目所在地基本條件研究是落實綠色建筑“因地制宜”原則的前置環(huán)節(jié)，本項目基本條件分析如下：

（1）氣象條件

福建省地跨夏熱冬暖地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)，夏季炎熱，年平均氣溫19.5℃，太陽高度角大、日照時間長、太陽輻射強(qiáng)烈，建筑遮陽需求較大，建筑隔熱需求較為迫切，以遮陽、采光、自保溫技術(shù)為主的被動式技術(shù)是圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計的首選措施。此外，福建省大部分地區(qū)全年平均風(fēng)速在1.5m/s以上，為建筑自然通風(fēng)提供了有利的條件。

（2）可再生能源條件

福建地區(qū)年日照時數(shù)1300~2500h，年輻射總量為4200~5000MJ/m2。隨著近年來氣候及環(huán)境的變化，福建地區(qū)太陽能資源強(qiáng)度呈逐漸上升的趨勢。從地表水和地下水資源資源分布來看，福建省屬于資源較豐富地區(qū)。依據(jù)現(xiàn)有條件，福建省可再生能源推廣和發(fā)展的重點是太陽能光熱、光伏利用和地源、水源熱泵利用技術(shù)。

（3）水資源條件

一方面，福建省年際降雨分布不均、各地水資源擁有量極不平衡、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)、沿海突出部及島嶼資源型缺水嚴(yán)重；另一方面，該地區(qū)年平均雨量在1159~2413mm之間，為雨水回收利用提供了前提條件。

（4）生態(tài)條件

福建省氣候適宜，野生園林植物種類多、生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)，是我國生物多樣性最為豐富的省份之一。這就為使用當(dāng)?shù)刂参镞M(jìn)行復(fù)層綠化、屋頂綠化和垂直綠化等創(chuàng)造了必要條件。

（5）其他條件

除了上述條件，項目所在地地質(zhì)條件、交通條件及其他外部配套條件等都是綠色建筑實施過程中需要考慮的因素。

二綠色建筑特征

1建筑設(shè)計構(gòu)思

本項目在建筑設(shè)計構(gòu)思時，充分借鑒了福建省院落式傳統(tǒng)建筑的特點，采用合院式庭院形式，有利于自然通風(fēng)、采光和遮陽；中間的院落還可以成為人們公共活動的場所，能夠為建筑內(nèi)部人居環(huán)境創(chuàng)造良好的條件。

2節(jié)地與室外環(huán)境

計算機(jī)室外環(huán)境優(yōu)化方面，本項目在規(guī)劃設(shè)計時，將多項計算機(jī)模擬分析技術(shù)應(yīng)用于自然通風(fēng)、聲環(huán)境、日照、采光等方面的優(yōu)化設(shè)計中，通過這些低成本綠色建筑技術(shù)的采用，使得本項目能與當(dāng)?shù)貧夂蚣碍h(huán)境實現(xiàn)較好的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。綠化與透水地面設(shè)計方面，本項目通過室外綠化、采用生態(tài)（透水）混凝土、透水磚等技術(shù)措施，室外綠化面積為8097m2，綠化率高達(dá)74.3％；透水混凝土和透水磚面積分別為190m2和1636m2，加上室外綠化透水面積，室外透水面積超過80％，可較好地降低熱島效應(yīng)，為建筑提供一個良好的外部環(huán)境。

3節(jié)能與能源利用

圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，本項目采用了多種本地適宜的節(jié)能技術(shù)措施。屋面采用種植屋面作為保溫隔熱措施，并配合無機(jī)保溫砂漿的采用，實現(xiàn)屋面節(jié)能。同時，為了加強(qiáng)示范意義，本項目在外墻節(jié)能材料的選擇上，與普通工程相比，頗具特色：選擇福建省當(dāng)?shù)氐湫偷慕ㄖ牧希畛鋲Σ捎眠m宜當(dāng)?shù)貤l件的外墻自保溫技術(shù)，在建筑的每層樓采用不同的自保溫砌塊或磚，如加氣混凝土砌塊、粉煤灰陶粒小型空心砌塊、PCB聚苯乙烯節(jié)能砌塊、煤矸石燒結(jié)磚、淤泥燒結(jié)磚等，砌筑成保溫隔熱的自保溫墻體，使外墻平均傳熱系數(shù)滿足節(jié)能要求。此外，本項目采用了多種類型的節(jié)能窗。建筑外遮陽設(shè)計方面，本項目采用了多種形式的活動外遮陽形式，如垂直卷簾遮陽、斜伸臂遮陽簾、中置空調(diào)百葉遮陽等，均可以依據(jù)需要進(jìn)行全開、全關(guān)、部分開啟等動作調(diào)整，滿足隔熱、采光和視覺舒適要求。高效空調(diào)系統(tǒng)與可再生能源應(yīng)用方面，本項目的可再生能源利用主要為地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)及太陽能光伏系統(tǒng)三部分。空調(diào)系統(tǒng)采用水源多聯(lián)式中央空調(diào)，主機(jī)是數(shù)碼渦旋機(jī)組，共設(shè)14臺主機(jī)，COP在5.5以上，系統(tǒng)能效比約為4.4；根據(jù)使用功能，整個空調(diào)系統(tǒng)分為14個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)均由一臺主機(jī)帶若干個室內(nèi)機(jī)，同時設(shè)有全熱交換新風(fēng)機(jī)，回收排風(fēng)中的能量，減少新風(fēng)負(fù)荷；整個空調(diào)系統(tǒng)使用靈活、高效節(jié)能。太陽能熱水系統(tǒng)安裝集熱器面積128m2，晴天日平均產(chǎn)55℃的熱水4.6t，太陽能熱水系統(tǒng)分為三個子系統(tǒng)，分別采用典型的平板，真空管，陶瓷三種類型；屋頂安裝有6.9kWp的光伏矩陣，使光伏板與屋頂天窗結(jié)合，真正做到了一體化設(shè)計，設(shè)計年發(fā)電6900kWh，約占大樓耗電量的的2.1%。

4節(jié)水與水資源利用

本項目水系統(tǒng)規(guī)劃方案考慮福州地區(qū)水資源情況，對用水定額、用水量估算及水量平衡、給排水系統(tǒng)設(shè)計、節(jié)水器具、非傳統(tǒng)水源利用等進(jìn)行了分析和規(guī)劃。本項目在建筑中全面采用各類節(jié)水器具，并在保證用水安全的前提下，利用雨水進(jìn)行沖廁、綠化灌溉等。

5節(jié)材與材料資源利用

本項目在建筑設(shè)計選材時，考慮了使用材料的可再循環(huán)使用，可再循環(huán)材料使用重量占所用建筑材料總重量的11.2％。本項目采用大開間靈活隔斷預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系，并實現(xiàn)土建與裝修工程一體化設(shè)計施工。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的采用，可顯著節(jié)約混凝土、模板，鋼筋等材料，降低了單位建筑面積建材消耗水平。同時本項目在裝修工程中采用了多種廢棄材料、可循環(huán)材料和有利于生態(tài)環(huán)保的建筑材料，如汽車包裝板、定向剖花板、廢棄飲料瓶隔斷、木塑板、竹木地板、軟木板、金剛板地板、復(fù)合實木、水泥纖維板等。

6室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量

風(fēng)環(huán)境方面，本項目建筑設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計充分考慮了增強(qiáng)自然通風(fēng)的措施。本項目的建筑的三、五層在東西向，以及一層的南北向都處理成為對外開放空間，建筑各層?xùn)|、南、西、北朝向均設(shè)有較大面積的外窗，配合適宜的開窗面積，可以根據(jù)需要進(jìn)行自然通風(fēng)的調(diào)節(jié)。同時本項目設(shè)計有中庭，當(dāng)夏季炎熱時可以利用建筑上下形成的熱壓通風(fēng)，形成良好的自然通風(fēng)條件。光環(huán)境方面，本項目在建筑東、南、西、北四個朝向立面均布置帶形窗，同時天井設(shè)置遮陽天窗，天井各層內(nèi)墻均布置內(nèi)窗，使主要房間形成雙側(cè)采光，同時配合地下室四周采光井和光導(dǎo)管的使用，以達(dá)到理想的自然采光效果。經(jīng)采光模擬計算分析，94％以上的主要功能空間室內(nèi)采光系數(shù)滿足自然采光的要求。日照優(yōu)化方面，本項目建筑采用逐層退臺設(shè)計。在夏季可形成建筑結(jié)構(gòu)自遮陽，減少空調(diào)能耗，冬季太陽光可以直射入室內(nèi)，有利于冬季供暖，達(dá)到冬暖夏涼的效果。室內(nèi)空氣品質(zhì)方面，本項目設(shè)置室內(nèi)溫度、濕度、CO2濃度監(jiān)測的室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集和分析、監(jiān)測空調(diào)設(shè)備的風(fēng)機(jī)狀態(tài)、空氣的溫濕度、CO2濃度超標(biāo)報警等功能。對于人員密度變化較大的房間，除設(shè)置CO2濃度傳感器監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量外，還與空調(diào)控制系統(tǒng)聯(lián)動調(diào)節(jié)新風(fēng)量，控制新風(fēng)機(jī)的啟停，保證室內(nèi)空氣品質(zhì)。

7電氣節(jié)能與智能化控制

項目采用高光效光源。在滿足眩光限制的條件下，優(yōu)先選用燈具效率高的燈具及開啟式直接照明燈具，室內(nèi)燈具效率不低于60％，要求燈具的反射罩具有較高的反射比。本項目建筑智能化系統(tǒng)定位合理，功能完善，包括信息設(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)、機(jī)房工程等。為保證建筑通風(fēng)、空調(diào)、照明等設(shè)備高效運(yùn)營，本項目設(shè)有建筑設(shè)備管理系統(tǒng)，對照明系統(tǒng)進(jìn)行可靠的自動控制，對大樓內(nèi)的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)冷熱源、風(fēng)機(jī)、水泵、電梯等設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)測，對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集并記錄。

三建筑能耗與用水量分析

1能耗分析

采用Dest建筑能耗分析軟件對本項目進(jìn)行全年能耗（空調(diào)、供暖和照明）動態(tài)模擬預(yù)測計算，得出建筑節(jié)能率為64.5%，建筑能耗比例關(guān)系。根據(jù)以上建筑能耗預(yù)測結(jié)果，空調(diào)、供暖、照明耗電量單項節(jié)能率的分析。以80年代基準(zhǔn)建筑為比較基準(zhǔn)，則供暖耗電量的節(jié)能率最高，照明耗電量次之；以符合公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的參照建筑為基準(zhǔn)，仍然是供暖耗電量的節(jié)能率最高，但夏季空調(diào)節(jié)能率高于照明節(jié)能率。但需要指出的是，不論建筑單項節(jié)能率如何變化，由于夏季空調(diào)能耗占建筑能耗的比例最大，所以空調(diào)節(jié)能對本項目建筑節(jié)能的貢獻(xiàn)是最大的。如果將本項目所采用的太陽能光伏、光熱技術(shù)等因素考慮進(jìn)來，將進(jìn)一步降低建筑的綜合能耗。依據(jù)相關(guān)分析數(shù)據(jù)，福建地區(qū)每1m2太陽能集熱面積每年能節(jié)省350kWh電耗，每1kW的光伏矩陣每年能發(fā)電1000kWh。通過分析計算，本項目綜合節(jié)能率達(dá)70.99%，各類能源的消耗比列。

2用水量分析

本項目建筑內(nèi)部用水主要集中在沖廁和盥洗，室外用水主要集中在綠化、景觀等，各部分用水量分析。本項目水源形式為市政水和雨水，其中雨水主要用于沖廁、綠化、水景補(bǔ)水等用途，本項目雨水利用系統(tǒng)基本能夠滿足使用要求，雨水回收利用系統(tǒng)關(guān)于雨水的供求關(guān)系分析見圖16。經(jīng)分析，本項目預(yù)計非傳統(tǒng)水源（雨水）利用率為53％。

四結(jié)論

本項目依據(jù)福州氣候特點，立足于福建省建筑節(jié)能及綠色建筑發(fā)展的基本條件，整合當(dāng)?shù)氐馁Y源優(yōu)勢，并通過合理設(shè)計和可行性論證，將夏熱冬暖地區(qū)適宜的綠色建筑技術(shù)應(yīng)用到建筑中，在建筑規(guī)劃設(shè)計、建筑節(jié)能設(shè)計、暖通空調(diào)設(shè)計、可再生能源利用、雨水利用、建筑智能化設(shè)計等方面均具有一定的創(chuàng)新性，被福建省住建廳命名為“福建省綠色與低能耗建筑綜合示范樓”，并于2012年通過了三星級綠色建筑認(rèn)證。本項目注重本地適宜綠色建筑技術(shù)及建材的采用，能夠為當(dāng)?shù)亟ㄖ?jié)能和綠色建筑提供較好的示范作用，有利于推動新型建筑材料和建筑技術(shù)的發(fā)展和推廣，具有較好的社會效益。

作者：趙士懷胡達(dá)明單位：福建省建筑科學(xué)研究院