建筑規劃設計中建筑節能的實現

初曉

（哈爾濱工業大學建筑設計研究院有限公司，哈爾濱 150000）

1 引言

當代城市化建設強調節能環保與資源高效利用，尤其在嚴寒和寒冷地區，需立足于實際，結合當地的氣候條件及天氣情況做好節能設計，在實現生態宜居的同時，盡可能降低建筑施工及建筑運行中的資源損耗，引入新時代節能措施，以此提高建筑規劃設計的科學性與合理性。

2 案例概況

為體現建筑節能規劃設計研究的現實意義，明確建筑節能措施的可行性，以新疆烏魯木齊市天山區“廣匯·御錦城”項目（見圖1）為例進行討論。“廣匯·御錦城”建筑性質為居住建筑，地理位置優越（見圖2）。建筑面積357 226.23 m2。案例工程以綠色建筑一星級為建設目標，結構形式為剪力墻結構，氣候分區為嚴寒B 區，在建筑規劃設計時優先采用低投高效的被動式節能技術，爭取與周邊生態系統取得動態平衡，節約資源和減少排放，提高居住環境的舒適性，解決建筑節地、節能、節水、節材及室內環境質量等主要技術問題，同時將綠色環保理念貫穿到項目設計、施工、運營的全壽命周期。

圖1 “廣匯·御錦城”項目鳥瞰圖

圖2 “廣匯·御錦城”項目地理位置

在案例工程項目中，建筑選址區域無洪澇災害、泥石流及含氡土壤的威脅，且安全范圍內無電磁輻射危害和火、爆、有毒物質等危險源，同時綠色節能規劃設計以JGJ 26—2018《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》、GB 50176—2016《民用建筑熱工設計規范》、GB/T 7106—2019《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》、XJJ 001—2011《新疆維吾爾自治區嚴寒與寒冷地區居住建筑節能設計標準實施細則》等規范標準為依據，同時建筑周圍不產生日常遮擋，外圍護選用材料滿足GB 18091—2015《玻璃幕墻光學性能》相關要求并嚴格控制室外景觀照明，避免對周邊建筑造成光污染，將節能設計理念全面滲透到建筑規劃設計中[1]。

3 建筑規劃節能設計分析

3.1 整體節能設計

進行建筑整體節能規劃時，需綜合分析風向與建筑朝向的關系，力圖實現良好的自然通風，使建筑能夠獲得充足的日照，同時做好室內通風設計及蓄熱設計，將建筑盡可能設計為南北向朝向。在實際設計期間，應在確保住宅功能的基礎上減少建筑外墻面的凹凸，并將塔式住宅體型系數控制在0.4 以下。按照GB 50189—2015《公共建筑節能設計標準》的要求，嚴格控制建筑有效通風換氣面積（窗開啟后的空氣流通面積與開啟窗面積中的較小值），以此保障建筑自然通風效果。為保障通風節能設計效果，按照式（1）進行計算，得出開啟窗面積，運用式（2）計算空氣流通界面面積，取數值中的最小值[2]。式中，S1為開啟窗面積，m2；S2為空氣流通界面面積，m2；A、B分別為開啟窗高度與寬度，m；θ 為窗戶開啟角度，（°）[3]。考慮到案例項目建筑所在區域為嚴寒和寒冷地區，在開窗面積符合標準的同時，窗墻面積比還需符合JGJ 26—2018《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》，對窗墻面積比進行控制，案例建筑的窗墻面積比見表1。

表1 “廣匯·御錦城”建筑窗墻面積比

若建筑受到客觀原因出現墻面積比超標情況，則需運用LOW-e 中空玻璃進行調節，以此保障建筑自然通風效果。在案例項目居住建筑中，為實現節能要求，外門窗均選用斷橋鋁合金材門窗，同時在外門窗實際安裝中，需運用發泡填充劑封堵門窗框與洞口之間的縫隙，杜絕冷橋出現。按照窗墻面積比低于0.4 時的外門窗性能檢查標準進行檢驗，發現當窗墻面積比低于0.4 時，可見投光比≥0.5，且外窗氣密性為6 級，符合建筑節能標準。在建筑整體節能設計過程中，應重視圍護結構設計，在案例工程項目中，建筑體采用了保溫隔熱方法，用于減少圍護結構熱橋部位的傳熱損失，防止外圍護結構內表面溫度低于室內空氣露點溫度，避免墻體表面出現發霉、結露等不良現象。建筑是一個整體，在節能設計規劃時應綜合考慮多種因素，合理設置建筑空調機位，縮減空調工作距離，同時注意建筑體型系數、結構熱工性能等，爭取最大化提高建筑節能效果。

3.2 給排水節能設計

在“廣匯·御錦城”項目中，建筑給排水設計同樣遵循節能理念，其中，生活用水由市政管網供給，建筑平均日用水量需按照限制要求低于國家標準節水用水定額數值。項目單體建筑給水及室外綠化澆灑應以用途為依據分別設置用水計量表，以此便于節水控制。在建筑綜合性規劃設計期間，應做好給排水管網規劃，為避免出現管網漏損現象，需采取以下措施：（1）保障給排水管線埋深參數，避免因埋深不夠而在冬季出現管道凍裂爆管的問題；（2）選擇高質量管材，建筑室外給水設施需選用孔網鋼帶復合給水管，電熱熔連接，以此保障管道承壓效果及管道連接強度；（3）建筑內采用節水型衛生器具，坐便器沖洗水箱容積為6 L；（4）建筑室內生活排水選用污水、廢水合流制排放系統，污廢水排入室外化糞池進行預處理，后續排入市政污水管網。在案例建筑中，建筑生活給水系統中高區設置變頻供水設備，以此確保建筑用水壓力穩定，實現節能目標。此外，生活給水管采用PP-R 管，室內與室外污水管分別采用PVC 排水管及U-PVC 管，從管材方面實現節能。

3.3 暖通節能設計

為滿足案例項目建筑供暖需求，選擇市政鍋爐房為熱源，以低溫熱水為熱媒，由小區熱網進行集中供熱。建筑采暖入口位置設置靜態水力平衡閥，用于維持熱網平衡，同時增設熱量表，用于進行單體建筑物熱計量。案例項目采用分室溫控進行暖通節能設計，將溫控閥裝設在分集水器橫支管上，用于分室溫度調節，在項目節能設計中，暖通設計均選用節能環保設備，合理選擇表件、閥門及管材，盡可能從材料方面減少能源損耗，同時注意控制材料質量，保障設備及材料的保溫效果。除此之外，將熱計量裝置、自動調溫裝置設置在建筑熱源入口處，以室外氣象條件為依據自動化調節室內暖通情況，以此實現能源節約。

3.4 電氣節能設計

電氣為建筑節能規劃設計的重要部分，為實現節能目標，案例項目建筑從以下方面展開節能設計：（1）建筑配電系統電壓等級選用較高配電電壓，若用電設備容量低于100 kW 或變壓器容量低于50 kV·A，則采用220/380 V 供電。（2）低壓供電公共建筑的用電裝機容量需大于100 kW，低壓供電進線處功率因數需高于0.9，10 kV 及以上電壓供電公共建筑供電進線處功率因數需高于0.95，若不滿足上述要求，則將無功補償裝置設置在負荷側。（3）選用的無功補償裝置需具有抑制涌流、抑制諧波、過零自動投切功能，以此實現精準補償。（4）案例項目建筑選用低噪聲、低損耗、自帶強迫通風裝置的節能環保型節能裝置，并確保其負載損耗和空載損耗低于國家標準要求。（5）建筑選用低壓交流高效能電動機，引入先進控制技術，以此降低電梯能源損耗，做好電梯的集中調控。（6）對建筑各功能區域的照明功率密度值進行嚴格控制，要求其符合GB 50034—2013《建筑照明設計標準》標準，同時建筑室內照度、統一眩光值、一般顯色指數等指標均需滿足設計要求，案例項目建筑指標情況見表2。（7）建筑大堂、門廳、樓梯間、走廊、地下停車場等區域的照明系統采用感應、定時、分區的形式進行控制，以此降低照明電力損耗，同時設置能耗監測系統，進行分項、分類計量，對建筑內各類能量的損耗情況進行分類計量，并對給排水、電梯、照明、空調等系統的用電情況進行分區、分項、分戶計量，為針對性節能控制奠定基礎。（8）建筑主照明電源線路為三相供電，用于降低電壓損失，同時平衡三相照明負荷，使最大相負荷低于三相負荷平均值的115%最小相負荷高于三相負荷平均值的85%。

表2 “廣匯·御錦城”項目建筑場所照明節能配電情況

4 結語

綜上所述，“廣匯·御錦城”為新疆烏魯木齊天山區重要工程項目，其在實際規劃設計中貫徹落實了節能環保理念，對項目建筑整體結構進行節能設計，結合當地實際情況計算開窗面積及窗墻面積比，并從給排水、暖通、電氣等方面實現節能設計，爭取在建筑投入使用后能夠降低資源日常損耗，節約能源，以此推動可持續發展戰略及雙碳戰略的落實。