淺談節(jié)能建筑的思考與設(shè)計(jì)

田鵬

河北大地建設(shè)科技有限公司（050000）

淺談節(jié)能建筑的思考與設(shè)計(jì)

田鵬

河北大地建設(shè)科技有限公司（050000）

這里主要論述建筑節(jié)能的必要性，建筑設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)手法及各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)在項(xiàng)目中的運(yùn)用情況。

建筑節(jié)能；節(jié)約資源；太陽(yáng)能技術(shù)

目前，我國(guó)建筑用能浪費(fèi)極其嚴(yán)重，建筑業(yè)物質(zhì)消耗占全部物質(zhì)消耗總量的15%左右，建筑能耗約占全社會(huì)能耗的28%。如果這種高耗能建筑持續(xù)發(fā)展下去，國(guó)家的能源生產(chǎn)勢(shì)必難以長(zhǎng)期支撐此種浪費(fèi)型需求。實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,推行建筑節(jié)能勢(shì)在必行、迫在眉睫。

2011年,我們承擔(dān)了河北地理信息基地的設(shè)計(jì)任務(wù),設(shè)計(jì)之初確定了本建筑在滿足外形美觀、平面功能達(dá)到業(yè)主要求的前提下，達(dá)到節(jié)能、減排、降低運(yùn)行及維護(hù)成本的設(shè)計(jì)思路,并在設(shè)計(jì)中具體實(shí)施。

1 項(xiàng)目概況

河北地理信息基地位于河北省石家莊市長(zhǎng)安區(qū),占地面積約7 938 m2,總建筑面積27 088.03 m2，地下二層，地上裙房2層、主樓12層，是集辦公、餐飲、健身、休閑為一體的綜合高層建筑。河北地理信息基地造型獨(dú)樹(shù)一幟，磅礴的氣勢(shì)中透露出精致典雅，為城區(qū)極具特色的現(xiàn)代建筑之一。

圖1

2 氣候特征

石家莊市屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年最高氣溫42℃，年最低氣溫-10.6℃，四季分明，寒暑懸殊。

3 設(shè)計(jì)思路

結(jié)合氣候特點(diǎn),采用了控制建筑的體型系數(shù)，設(shè)計(jì)外圍護(hù)及建筑熱橋保溫系統(tǒng)，采用節(jié)能門(mén)窗及幕墻系統(tǒng)，利用地源熱泵作為冬季采暖與夏季制冷的能量來(lái)源，輔以成熟的節(jié)水、節(jié)電、節(jié)材及太陽(yáng)能利用技術(shù)，力求最大限度降低建筑的能源消耗。

3.1 建筑布局與體型設(shè)計(jì)

單體采用南北朝向布置，立面造型設(shè)計(jì)與節(jié)能設(shè)計(jì)統(tǒng)一考慮，最大限度保證采光、自然通風(fēng)的同時(shí),嚴(yán)格控制建筑體形系數(shù)，減少建筑外表面圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面積，降低能耗。通過(guò)不斷的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終實(shí)施方案的建筑體型系數(shù)為0.13，建筑表面積為9 316.74 m2，為降低能耗提供了有力的條件。

圖2

3.2節(jié)能的圍護(hù)結(jié)構(gòu)

3.2.1 外墻外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫系統(tǒng)

本項(xiàng)目為框架剪力墻的結(jié)構(gòu)形式，采用經(jīng)濟(jì)且節(jié)能效果顯著的混凝土加氣墻加50 mm厚巖棉保溫層的外圍護(hù)結(jié)構(gòu),綜合導(dǎo)熱系數(shù)為0.53[w/(m2·k)]，達(dá)到了河北省《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的節(jié)能限值要求。立面外墻裝飾設(shè)計(jì)的干掛石材幕墻與外墻形成了一道隔熱空氣層，增強(qiáng)了建筑的節(jié)能效果。

3.2.2 屋面保溫系統(tǒng)

建筑屋面直接面對(duì)太陽(yáng)輻射，屋面熱損耗是建筑熱損耗最重要的組成部分。在設(shè)計(jì)中把節(jié)能設(shè)計(jì)與主體頂層、裙房二三層的平面功能及景觀相結(jié)合,主體屋面采用的是鋪設(shè)60 mm厚酚醛復(fù)合保溫板，導(dǎo)熱系數(shù)0.42[w/(m2·k)]。為防止太陽(yáng)直接輻射和增強(qiáng)立體美觀的建筑造型效果，在主屋面上方設(shè)置了一個(gè)結(jié)構(gòu)局部鏈接的架空框架，緩解了陽(yáng)光直接暴曬對(duì)建筑熱損的影響。我們將設(shè)有獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的職工活動(dòng)空間設(shè)計(jì)在頂層，在無(wú)人使用時(shí)可關(guān)閉，減少了人為因素造成的熱損耗。

裙房屋面上設(shè)計(jì)了種植屋面，在采用60 mm厚酚醛復(fù)合保溫板保溫層的同時(shí)另附有植被保護(hù)，既達(dá)到更好的屋面節(jié)能效果，又為三層餐廳的就餐人員提供了良好的視覺(jué)享受。

3.2.3 外門(mén)窗節(jié)能及建筑遮陽(yáng)系統(tǒng)

根據(jù)河北省《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中不同體型系數(shù)、窗墻比、朝向及建筑遮陽(yáng)的不同要求，結(jié)合本工程相關(guān)數(shù)據(jù)確定選用各朝向的門(mén)窗類型如下：

南向外門(mén)窗選用輻射率＜0.15、隔熱鋁合金low-E離線（6+12氬氣+6）中空玻璃上懸窗,傳熱系數(shù)K=1.96[w/(m2·k)]，要求遮陽(yáng)系數(shù)小于0.5。

北向外門(mén)窗選用輻射率＜0.15、隔熱鋁合金low-E離線（6+12空氣+6）中空玻璃上懸窗,傳熱系數(shù)[w/(m2·k)]。要求遮陽(yáng)系數(shù)小于0.6。

東西向外門(mén)窗選用輻射率＜0.15、隔熱鋁合金low-E離線（6+12空氣+6）中空玻璃上懸窗,傳熱系數(shù)K=2.20W/m·K。要求遮陽(yáng)系數(shù)小于0.7。

大堂共享空間的屋頂采光窗采用8鋼化夾層玻璃+12空氣+8鋼化夾層玻璃，傳熱系數(shù)K=2.4[w/ (m2·k)]。在人員出入密集的建筑入口處設(shè)置門(mén)廳，減少熱損耗。

3.2.4 幕墻系統(tǒng)節(jié)能系統(tǒng)

為提高幕墻的隔熱性能，幕墻框料采用隔熱型材、隔熱緊固連接構(gòu)件，以避免形成熱橋。玻璃采用low-E鍍膜中空玻璃，并在非透明和設(shè)有窗坎墻部分的幕墻板后空間采用巖棉保溫層進(jìn)行保溫，以滿足墻體的保溫隔熱要求。在幕墻周邊與墻體連接處采用密封膠進(jìn)行封閉處理，加強(qiáng)幕墻的保溫隔熱效果。

3.2.5 節(jié)能低耗的空調(diào)系統(tǒng)

地源熱泵是一種利用利用地下淺層地?zé)豳Y源的即可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過(guò)輸入少量的高品位能源，實(shí)現(xiàn)低溫?zé)崮芟蚋呶晦D(zhuǎn)移。

本工程新風(fēng)空調(diào)機(jī)組帶全熱回收裝置，熱回收效率不低于60%，過(guò)渡季節(jié)全新風(fēng)運(yùn)行，最大程度減少空提能耗。夏季冷負(fù)荷為1 713.5 KW，冬季熱負(fù)荷為1 250.4 KW，夏季累計(jì)負(fù)荷大于冬季累計(jì)負(fù)荷。為保證地下?lián)Q熱器的熱平衡，選用土壤源熱泵和常規(guī)電制冷機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行方式。冬季兩臺(tái)土壤源熱泵承擔(dān)全部負(fù)荷，空調(diào)末端供回水溫度為45/40℃。夏季兩臺(tái)土壤源熱泵和一臺(tái)常規(guī)電制冷螺桿機(jī)組共同承擔(dān)負(fù)荷,空調(diào)末端供回水溫度為7/12℃,設(shè)置冷卻塔一臺(tái)，用于釋放多余熱量，保證冬夏土壤熱平衡。

3.2.6 機(jī)械與自然相結(jié)合的通風(fēng)系統(tǒng)

本項(xiàng)目主體辦公區(qū)南北通透，在室外自然條件良好的情況下可有效地進(jìn)行自然通風(fēng)。新風(fēng)系統(tǒng)則可根據(jù)需要進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)，兩者結(jié)合能滿足通風(fēng)要求，又能達(dá)到節(jié)能減耗的設(shè)計(jì)意圖。

3.2.7 太陽(yáng)能技術(shù)的運(yùn)用

太陽(yáng)能是一種可無(wú)限運(yùn)用的潔凈能源。本項(xiàng)目在主屋面的局部陽(yáng)光直射區(qū)設(shè)有太陽(yáng)能集熱箱，作為職工體育活動(dòng)的淋浴區(qū)的熱水供應(yīng)。

3.2.8 其他技術(shù)與措施

場(chǎng)地綠化與單體緊密結(jié)合，屋頂花園的綠色景觀與庭院內(nèi)的植被上下呼應(yīng)，為建筑營(yíng)造了一個(gè)生機(jī)盎然的生態(tài)環(huán)境。

在設(shè)備控制、照明系統(tǒng)等方面采用智能管理系統(tǒng)，有效提高了設(shè)備工作效率，達(dá)到節(jié)省成本與降低消耗的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

河北地理信息基地通過(guò)對(duì)其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫層節(jié)能設(shè)計(jì)，門(mén)窗、幕墻系統(tǒng)的準(zhǔn)確選型和細(xì)部處理，內(nèi)部冷暖設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)，選用綠色環(huán)保的地源熱泵空調(diào)能源供給形式，以及智能化建筑管理系統(tǒng)等的綜合運(yùn)用，躋身于節(jié)能建筑的行列。