節(jié)能技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用

□文/郭 媛

天津市建筑節(jié)能管理中心位于梅江生態(tài)居住區(qū)華廈津典項(xiàng)目漣水園內(nèi)，建筑面積9 500 m2（含地下），框架結(jié)構(gòu)，地上5層7 500 m2，地下1層2 000 m2。華廈津典項(xiàng)目是天津市首推住宅建設(shè)三步節(jié)能試點(diǎn)示范項(xiàng)目，節(jié)能管理中心作為其建設(shè)中的公建項(xiàng)目，重點(diǎn)提出并引入了綠色建筑的理念。工程于2006年10月底交付使用，運(yùn)行3 a多以來(lái)，整體運(yùn)行良好，不考慮地下室面積建筑總耗電量為 89 kW·h/（m2·a），其中空調(diào)單位能耗為 58.4 89 kW·h/（m2·a），為同類公共建筑的67.5%（考慮房間使用率為80%）。該建筑根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《綠色建筑評(píng)價(jià)技術(shù)細(xì)則》公共建筑類評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，總得分達(dá)到130.8分（滿分150分）。達(dá)到了預(yù)期目的，起到了綠色建筑的示范作用。下面就建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，地源熱泵制冷、供暖，溶液式熱回收新風(fēng)系統(tǒng)，太陽(yáng)能發(fā)電、熱水，再生水利用幾個(gè)主要技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行介紹。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)

玻璃幕墻

圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用外傾式呼吸式幕墻形式，考慮到建筑的特點(diǎn)及要求，通過技術(shù)參數(shù)的詳細(xì)分析比對(duì)，外層幕墻采用規(guī)格為8mm+8mm透光性較好的安全夾層玻璃，內(nèi)層幕墻采用規(guī)格為6mm+12mm+6mm的LOW-E充氬氣中空玻璃，兩層玻璃之間留有1.15 m的空氣夾層。根據(jù)建筑外形的要求，1～3層內(nèi)外玻璃幕墻之間的夾層上下貫通并在外層幕墻的上、下部分別設(shè)置排氣口和進(jìn)氣口，夏季開啟時(shí)可帶走空氣夾層中的熱量，冬季關(guān)閉時(shí)利用溫室效應(yīng)提高夾層空氣溫度，降低建筑物整體能耗，過渡季節(jié)還可有效實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，從而進(jìn)一步節(jié)約能源，提高室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。見圖1。

圖1 幕墻剖面示意

經(jīng)檢測(cè)內(nèi)層幕墻的傳熱系數(shù)為1.8 W/（m2·K），結(jié)合內(nèi)外幕墻的空氣層，特別是冬季形成的溫室效應(yīng)的共同作用，傳熱系數(shù)可達(dá)到1.25 W/（m2·K），性價(jià)比高，節(jié)能效果明顯。

遮陽(yáng)系統(tǒng)

根據(jù)建筑物整體外形特點(diǎn)，外墻面與地面形成70°且外傾斜的夾角，在夏季可有效減少陽(yáng)光直射，具有一定的自遮陽(yáng)作用。當(dāng)入射角為40°時(shí)，陽(yáng)光輻射量會(huì)減少37.5%，如圖2；當(dāng)入射角為50°時(shí)，陽(yáng)光輻射量會(huì)減少93%，如圖3。

圖2 40°時(shí)與垂直幕墻對(duì)比

圖3 55°時(shí)與垂直幕墻對(duì)比

盡管建筑本身具備外傾特點(diǎn)能夠?qū)﹃?yáng)光起到一定的遮擋作用，但當(dāng)清晨和傍晚太陽(yáng)高度角較小時(shí)，樓板出挑對(duì)陽(yáng)光的遮擋較小，仍有一定的輻射熱透過幕墻進(jìn)入室內(nèi)，需要設(shè)置遮陽(yáng)板，以遮擋光線。由于建筑本身呈圓形，太陽(yáng)光不是同一時(shí)間照到外幕墻各處，所以采用了平行分組、垂直升降的遮陽(yáng)方式，由計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)控制，隨太陽(yáng)的移動(dòng)而自動(dòng)分組升降，以擋住正面入射的光線。使得整個(gè)幕墻的遮陽(yáng)系數(shù)均在50%以下，3～5層的遮陽(yáng)系數(shù)≤30%。

外墻、屋面和地下室頂板

建筑物外幕墻內(nèi)的混凝土柱、梁、板采用外保溫技術(shù)，保溫材料選用80mm厚聚苯板，傳熱系數(shù)為0.55 W/（m2·K）；地下室選用 80mm 厚聚苯板粘貼，傳熱系數(shù)為0.55 W/（m2·K）；屋面選用110mm厚聚苯板，傳熱系數(shù)為 0.45 W/（m2·K）。

暖通空調(diào)

冷熱源形式

采用了地源熱泵系統(tǒng)這一新型生態(tài)綠色能源空調(diào)制冷供暖方式。利用地下淺層常溫土壤中的能量作為冷熱源對(duì)建筑內(nèi)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，通過埋地?fù)Q熱器系統(tǒng)只取冷熱不取水，不存在對(duì)大氣排熱、排冷的熱污染和排煙、排塵、排水等環(huán)境污染問題，使建筑在能源方面對(duì)環(huán)境的影響達(dá)到最小。

空調(diào)系統(tǒng)

采用干盤管末端空調(diào)系統(tǒng)和獨(dú)立溫濕度控制新風(fēng)系統(tǒng)的形式，從根本上實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度和濕度的獨(dú)立控制。風(fēng)機(jī)盤管采用干盤管形式，夏季給水溫度為16～18℃。在夏季運(yùn)行之初，當(dāng)?shù)卦磦?cè)的循環(huán)水溫度較低時(shí)，可直接作為風(fēng)機(jī)盤管的給水，與其他方式的空調(diào)系統(tǒng)比較，節(jié)能效果明顯。

新風(fēng)系統(tǒng)

采用獨(dú)立溫濕度控制方式的熱泵型溶液除濕新風(fēng)機(jī)組，利用溴化鋰溶液對(duì)新風(fēng)進(jìn)行調(diào)濕處理。通過中效過濾器過濾新風(fēng)、處理可吸入顆粒物并對(duì)排風(fēng)進(jìn)行冷（熱）量回收。系統(tǒng)回風(fēng)口設(shè)有CO2濃度檢測(cè)探頭，可根據(jù)室內(nèi)CO2濃度對(duì)新風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。一般情況下，熱泵型溶液除濕新風(fēng)機(jī)組的COP值可達(dá)到5.5左右。

由于新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)了室內(nèi)濕度的調(diào)節(jié)，室內(nèi)空調(diào)末端采用了干盤管型式，有效抑制了細(xì)菌的滋生和蔓延，提高了室內(nèi)空氣質(zhì)量。與其他方式的空調(diào)系統(tǒng)比較，具有較高的節(jié)能效果和舒適度。

太陽(yáng)能利用

太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)

利用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，在3～4層屋頂設(shè)置180 m2太陽(yáng)能電池板，直接發(fā)出36 V電，采用LED采光帶為1～5層電梯前室、走廊等長(zhǎng)暗區(qū)供電。太陽(yáng)能電池板峰值發(fā)電量5.88 kW。

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

生活熱水采用建筑一體化的太陽(yáng)能集熱器并配多源熱泵進(jìn)行加熱。太陽(yáng)能集熱器集熱面積為95 m2，熱泵功率12 kW，可供應(yīng)3 m3/d洗浴熱水。

太陽(yáng)能集熱器及多源熱泵加熱系統(tǒng)相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，互為備用。在日照充足時(shí)優(yōu)先使用太陽(yáng)能加熱熱水，陰雨天氣或日照不足時(shí)利用太陽(yáng)能集熱器產(chǎn)生的低溫?zé)崴鳛槎嘣礋岜玫妮o助熱源，以改善熱泵的運(yùn)行工況，提高其制熱性能。這種組合形式，使二者均在相對(duì)比較穩(wěn)定、高效的條件下工作，保證系統(tǒng)全年全天候的衛(wèi)生熱水供應(yīng)。

太陽(yáng)能集熱器設(shè)置于屋頂機(jī)房外側(cè)弧形墻體內(nèi)，由于太陽(yáng)能集熱板全部鑲嵌于墻體內(nèi)，與墻體完全實(shí)現(xiàn)了一體化。見圖4。

圖4 太陽(yáng)能一體化完成效果

水資源利用

再生水利用

再生水資源利用是梅江生態(tài)居住區(qū)在節(jié)水設(shè)計(jì)上的一大特點(diǎn)并于2002年底實(shí)現(xiàn)供水。作為其中的一個(gè)組成部分，天津市建筑節(jié)能管理中心項(xiàng)目設(shè)計(jì)有獨(dú)立再生水系統(tǒng)，主要用于樓內(nèi)沖廁、室外湖面補(bǔ)水、綠化灌溉等。同時(shí)，項(xiàng)目建設(shè)期間的施工用水也全部采用了再生水。最大程度地達(dá)到了節(jié)約傳統(tǒng)水資源的目的。

雨水收集和回補(bǔ)地下水

在規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)中將屋面雨水全部有組織排入相鄰的湖體并通過生物等處理系統(tǒng)以及湖水自潔凈能力進(jìn)行處理，達(dá)到CJ/T 95-2000《再生水回用于景觀水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求。景觀湖體采用了深淺區(qū)相結(jié)合的形式，深水區(qū)不封底，雨季高水位時(shí)還可回補(bǔ)地下水。

內(nèi)給水器具和設(shè)備

建筑物內(nèi)給水器具和設(shè)備全部采用了節(jié)水型產(chǎn)品，達(dá)到了較好節(jié)水效果。經(jīng)綜合測(cè)算，非傳統(tǒng)水源利用率達(dá)50%以上。

結(jié)語(yǔ)

工程自2005年8月開始設(shè)計(jì)施工，2006年9月進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)試，歷經(jīng)3 a運(yùn)行監(jiān)測(cè)和技術(shù)考核，表明工程設(shè)計(jì)合理、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，整體節(jié)能效果顯著，達(dá)到了預(yù)期目的，起到了綠色建筑的示范作用。2010年1月通過天津市建交委科技成果項(xiàng)目驗(yàn)收。