新型綠色節能技術在建筑工程中的應用

張 峰

(北京城建北方集團有限公司 北京 103101)

新型綠色節能技術對于整個建筑行業的發展具有重要價值。在建筑工程中采用保溫隔熱技術、恒溫恒氧技術、綠色能源技術、資源循環技術以及智能控制技術,對建筑工程的技術予以優化和改進,提高整體的綠色節能水平。

1 項目概況

南京香港置地SA 公寓位于新街口核心商圈西南象限,總占地約3公頃,預計完工時間為2023年,是繼北京王府中環項目之后,香港置地打造的第2家中環系高端項目。南京香港置地SA 公寓A 地塊地上總建筑面積約34萬m2,由裙樓(地下4層,地上7層)和兩棟塔樓組成。一棟塔樓為44層5A 甲級寫字樓(≤268 m),一棟為36層高端酒店式公寓暨SA 公寓(≤165 m)。

2 新型綠色節能技術在建筑工程中的應用路徑

2.1 保溫隔熱技術

現代建筑工程一直追尋綠色節能設計,通過綠色節能技術在建筑工程中的有效應用,提升建筑項目的生態環保價值,這也是現代建筑領域發展的必然方向。在南京香港置地SA 公寓項目中,就較好地貫徹了綠色節能理念,同時也在應用新型技術方面取得較好進展。建筑工程中,墻體保溫技術有廣泛的應用空間。在該項目中,由于建筑規模較大,建筑采用高端設計思路,因此要注重新型綠色節能技術的結合。外墻保溫技術,主要考慮到外墻結構的熱傳遞效應,通過科學的技術措施來改善熱傳遞效果,從而實現外墻結構的保溫節能目的[1]。外墻是建筑工程的重要結構,外墻整體面積較大,而且外墻屬于建筑結構內部和外部相連的中間結構,在節能保溫中起到關鍵作用。由于項目中的外墻以石材為主要材料,石材的熱傳導效應較強,也就是在外墻內外空間的溫度差較大時,外墻會基于熱傳導效應來加快溫度平衡,這就不利于建筑保溫。

在新型綠色節能技術使用中,依據上述原因的分析,可以從外墻材料和結構層面來減緩這種熱傳導。石材使用時,可以考慮增加厚度設計,并且在必要時,增加保溫板層,讓建筑室內溫度趨近于一個內循環模式,外部溫度的影響不會很大。

通過對外墻結構的改進,可以采用雙層結構替代單層結構,如雙層幕墻就是一種更為科學的設計。雙層幕墻讓幕墻之間存在一個空間,這個空間可以作為熱傳導的一個中轉,外墻內外溫度流動時,在這個空間會形成一個緩和,溫度交互改變效應被降低。在冬季可以提高建筑內部保暖,夏季可以讓建筑內部更加涼快,從而極大降低了建筑使用者對暖通空調等耗能設備的依賴[2]。

這種雙層幕墻保溫技術,較之傳統單層幕墻可以至少節約能耗40%左右,對于節能實踐而言是十分可觀的。墻體保溫隔熱技術,也適用于門窗、屋面等建筑結構,原理與墻體保溫隔熱一致。

2.2 恒溫恒氧技術

暖通空調是現代建筑的重要基礎設施,基于暖通空調系統來調整建筑內部溫度、濕度等,讓建筑使用者更為舒適。暖通空調作為重要的采暖和制冷系統,在綠色節能技術應用中,需要重點考慮能耗方面的問題。在南京香港置地SA 公寓項目中,暖通系統設計采用了恒溫恒氧技術,這種新型綠色節能技術,主要從管網系統、冷熱輻射系統層面予以優化。傳統的暖通系統主要依靠冷熱水流動方式,實現制冷制熱,由于冬季和夏季出現制冷制熱需求高峰,使得暖通系統運轉處于一個持續過程中,暖通系統需要不斷消耗電能來滿足這樣的制冷制熱要求,導致暖通系統能耗非常大。在綠色節能理念下,系統設計模式進行了改進,通過以管線作為基礎,輻射形式來提高冷熱溫度擴散效果,讓單位冷熱溫度效能提升,這樣可以較好降低能耗水平[3]。

管網作為恒溫恒氧技術的基礎,需要根據建筑工程項目進行具體設計,如南京香港置地SA 公寓項目中,裙樓有地下4 層,地上7 層,兩棟塔樓分別為44層5A 甲級寫字樓和36層高端酒店式公寓,這就需要管網具有較大覆蓋性。管網節能設計考慮到恒溫效果,可以在建筑結構中,增加毛細管網布局,毛細管網由主管網分支出來,可以延伸到建筑項目的不同結構邊界,如裙樓等,可以降低主管網供冷供熱時的耗能。毛細管網技術的優勢還在于,毛細管網冷熱散發效率更高,能夠將暖通系統的水流進行大面積和精細化分配,可以提高恒溫控制能力。

冷熱輻射系統,則是以建筑工程的地面等結構為載體,在冷熱輻射系統中,綜合考慮到恒溫和體感要求,需要通過系統設計與施工,在整個建筑結構中,合理配置控溫點。控溫點是恒溫系統的構成,通過對系統覆蓋性和輻射性的分析,可以確定每個控溫點輻射的范圍,在系統技術方面就可以依據分析結果,合理進行布局,避免控溫點距離過近造成的能耗浪費,也能夠避免控溫點距離過遠,無法實現建筑內部空間的恒溫效果[4]。

通過在冷熱輻射布局中確定的控溫點位置,在樓板、地板等結構中,設置恒溫管路。恒溫管路技術中,考慮到耐腐蝕等要求,可以采用聚乙烯等新型復合材料,這種管材冷熱傳遞效能更強,可以鋪設在不同空間結構中。恒溫系統還能夠基于新風流動方式,在換氣通風時,對室內的冷熱空氣予以回收,經過系統循環處理重新釋放,這個過程就避免了重新進行制冷和制熱造成的能耗,采用這種新型綠色節能技術,可以減少能耗消耗至少60%。

2.3 綠色能源技術

現代建筑技術發展中,基于綠色節能這個總目標,可以從能源角度加以研究。傳統的能源不僅消耗大量的資源,同時也會造成環境污染破壞,從綠色能源技術革新角度進行改進,可以顯著提升建筑工程綠色水平。

在南京香港置地SA 公寓項目中,充分利用了太陽能、地熱能作為綠色能源,實現對建筑項目的照明、供熱等綠色技術改善和優化。太陽能是清潔能源,而且太陽能不會耗盡,是取之不盡的。太陽能技術逐漸成熟,從太陽能的獲取、轉化和存儲方面都有了較大的技術發展[5]。太陽能獲取時,依靠太陽能設備將太陽光照熱量進行吸收和導入,在太陽能蓄電池支持下,轉化為電能后可以直接進行存儲,以供建筑照明等使用。太陽能的應用,在新型綠色節能方面得到了擴展。通過太陽能的光照導入技術,可以讓建筑室內采光更加有效,如在隱蔽處也可以實現自然光線的照射,不僅降低了對人工照明設備的依賴,而且自然光更加健康,提高建筑體驗水平。光導系統可以對太陽光進行采集,并且通過系統傳導來到達指定的建筑空間位置,實現建筑照明的自然、均勻和有效。

圖1 太陽能技術

地熱能源以地熱泵為主要設備,通過從地熱源獲取熱量,替代傳統的電熱能。地熱具有持續供給優勢,在這種新型綠色技術使用時,主要對地下熱量溫度與深度之間的關系予以分析,確定地熱泵設置深度,從而保證獲取的熱量與建筑使用需求相符[6]。如建筑需求溫度是20℃,在從地源熱泵獲取熱量時,就要精確控制采集溫度,一般而言地熱高于地表的溫度在一定范圍,將熱源損耗計算在內,可以提高綠色能源技術應用效果。

2.4 資源循環技術

綠色節能技術的優化方面,需要注重能源的循環利用。在南京香港置地SA 公寓項目中,水資源消耗量是較大的,這樣建筑項目應用途徑有直接關系,無論是44層5A 甲級寫字間,還是36層高端酒店式公寓,都是需要大量用水和持續用水的。新型綠色節能技術,就可以從水源循環技術方面進行突破。水源循環技術包括兩個層面,一方面是外部水資源循環到建筑之內,一方面是建筑內部水資源的循環[7]。外部水源循環,主要是通過對自然降雨的收集,將降雨作為水資源的來源渠道。雨水循環系統,應當包括凈化系統和應用系統。降雨不能直接被使用,降雨中會存在一些雜質和污濁物,在雨水使用時應當進行必要的過濾和凈化,保證雨水凈化程度與使用用途相符。雨水的循環利用不是無限制的,一般對于建筑使用方面而言,雨水凈化后只能用于對水資源要求較低的建筑空間清潔以及澆灌植物、綠地等方面,不能用于飲用水途徑。

在建筑內部的水循環技術中,主要是根據建筑用水的情況,對一些水源進行回收再利用。建筑中很多用水都是自來水等,如供建筑使用者洗手、沐浴等用途的水源。這些水資源在傳統的建筑使用中,基本都從排水系統排出。對于建筑使用而言,由于這些水資源使用量較大,而且水資源并未被嚴重污染,在循環技術應用中,可以通過在排水系統中增加一個水資源回收管路,對特定環節的廢水加以回收、凈化和循環使用[8]。

這些水資源主要是含有化學成分,如洗手液、沐浴液的成分等,在凈化處理時可以采用膜技術和化學技術,將這些成分進行去除,經處理后的水資源進入到循環系統中,以供建筑空間清潔以及澆灌植物、綠地等需求,可以顯著降低對自來水等清潔水源的消耗量。

2.5 智能控制技術

新型綠色節能技術在建筑工程中的應用,還要從智能控制角度進行完善。隨著智能技術的開發和使用,為現代建筑節能提供了積極支持。建筑能耗主要以電能為主,消耗電能的設備、設施較多,包括照明系統、電梯系統、空調系統等。這些系統安裝在整個建筑的不同空間,在提供各種建筑功能的同時,也成為能耗的關鍵點。通過智能控制技術,可以提高能源節約效果[9]。

如在照明系統工作狀態下,基于智能控制技術,識別建筑空間中的使用情況,當走廊等空間無人時,智能控制就可以對走廊照明設施進行自動關閉,有人行走時自動開啟。智能控制技術也可以用于建筑中的所有電氣設備,如空調等。南京香港置地SA 公寓項目中,由于有44層5A 甲級寫字間和36層高端酒店式公寓,這就無法保證在寫字間和公寓中,空調開啟時室內是否有人,無人狀態的空調運行是一種較大的能源浪費。智能控制技術,基于節能目標可以實現感應和控制。

3 結語

新型綠色節能技術,已經成為建筑工程領域可持續發展的重要驅動力。通過在建筑項目中采用不同的綠色節能技術,能夠較好實現資源節約和生態環保目標,讓建筑工程符合社會進步與發展的趨勢和要求,這也是建筑工程實踐中需要關注的方面。