低碳背景下建筑節(jié)能降耗設(shè)計(jì)研究分析

低碳背景下建筑節(jié)能降耗設(shè)計(jì)研究分析摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市化步伐的加快，建筑節(jié)能降耗逐漸成為人們所關(guān)注的焦點(diǎn)。如何使建筑既能適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市化的發(fā)展需要，乂能提高能源的利用率，是建筑設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行探究的問(wèn)題。本文以某工程項(xiàng)IJ為例，根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)的地域和環(huán)境實(shí)施科學(xué)的節(jié)能降耗，以供參考。關(guān)鍵詞：節(jié)能降耗；能源問(wèn)題；設(shè)訃?yán)砟钜訪J前，建筑耗能已經(jīng)和工業(yè)耗能、交通耗能成為我國(guó)能源消耗的三大耗能大戶。近年來(lái)，隨著建筑總量的不斷增加，建筑高能耗更是呈急劇上升的趨勢(shì)，給能源和環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的破壞和影響。建筑設(shè)計(jì)節(jié)能降耗是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求，是能源降耗的進(jìn)一步拓展和優(yōu)化，是促進(jìn)建筑行業(yè)及自然環(huán)境和諧發(fā)展的重要課題。1.項(xiàng)目概況本項(xiàng)LI地塊南北向距離約200m,東西向距離約100m,規(guī)劃占地面積約2376m2,總建筑面積為139970m2,其中地上建筑面積110986.79m2,地下建筑面積28991.83m2,為辦公、商業(yè)設(shè)施一體的綜合性建筑。辦公山1#樓6層建筑、2#樓的25層高層主樓及其9層輔樓和最高14層的3#樓組成，沿基地西南側(cè)北一環(huán)路布置。該工程建成后將是本區(qū)域重要的城市建筑，能夠成為北一環(huán)路高架下車道的標(biāo)志性建筑。商業(yè)山辦公樓主樓底部和裙房組成，分別位于1#樓的底部二層、2#樓底部三層及其裙房、3#樓的底部三層，提供街區(qū)市民豐富多彩的購(gòu)物、文化休閑活動(dòng)場(chǎng)所，包括沿街商業(yè)、商業(yè)內(nèi)街及其廣場(chǎng)、廊道等（圖1）。圖1-實(shí)景圖2?節(jié)能降耗設(shè)計(jì)在項(xiàng)目中的實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)H節(jié)能降耗設(shè)計(jì)以系統(tǒng)協(xié)同性、地域性、高效性、自然性、健康性、經(jīng)濟(jì)性等原則為依據(jù)，從節(jié)水技術(shù)、熱島效應(yīng)設(shè)訃處理、綠色新能源技術(shù)以及復(fù)層綠化降噪設(shè)計(jì)等方面闡述本項(xiàng)目的綠色節(jié)能環(huán)保技術(shù)的實(shí)施。2.1節(jié)水技術(shù)為優(yōu)化水源使用效率，創(chuàng)新廢水處理技術(shù)，通過(guò)蓄水層補(bǔ)給減少?gòu)U水的產(chǎn)生和飲用水的需求?？紤]運(yùn)用雨水、中水、冷凝水進(jìn)行灌溉，優(yōu)先利用利用節(jié)水器具。最大化建筑內(nèi)部用水的效率，以減少市政供水和廢水系統(tǒng)的壓力（圖2）o圖2-雨水回收系統(tǒng)（1） 雨水利用為充分利用水資源，結(jié)合自身特點(diǎn)設(shè)計(jì)采用PP蓄水模塊設(shè)置雨水回用系統(tǒng)收集綠色屋頂和附近的人工湖收集雨水。雨水將經(jīng)過(guò)過(guò)濾消毒處理后經(jīng)增壓泵提升至使用點(diǎn)，采用微水量灌溉系統(tǒng)高效節(jié)水灌溉方式對(duì)綠化灌溉與碩質(zhì)道路沖洗，將雨水機(jī)房設(shè)置于場(chǎng)地地勢(shì)最低處的地下室，高效地達(dá)到節(jié)水的目的。（2） 景觀灌溉以高效率的設(shè)備和適合當(dāng)?shù)貧夂虻目刂葡到y(tǒng)進(jìn)行土壤、氣候分析，設(shè)計(jì)選擇合適的、地域特色景觀植物以減低和消除對(duì)澆灌的要求。（3） 節(jié)水設(shè)備使用高效的設(shè)備，節(jié)水設(shè)備，堆肥式座便器和無(wú)水小便池和使用者感應(yīng)器來(lái)降低飲用水的需求，座便器和小便池使用中水或雨水沖水，利用從洗手池及浴室收集的水來(lái)灌溉植被或沖洗廁所。2.2熱島效應(yīng)設(shè)計(jì)處理社會(huì)的發(fā)展，科技的應(yīng)用給人們生活帶來(lái)福利的同時(shí)，也為環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響，如建筑的高能耗引起的熱島效應(yīng)就是很好的例證，如何就項(xiàng)LI開展過(guò)程中有效降耗，解決熱島效應(yīng)問(wèn)題，就本案而言，以增強(qiáng)室外大面積地面透水能力和鏤空植草鋪磚停車位的設(shè)訃方法，最大程度上利用屋頂綠化等技術(shù)手段予以實(shí)現(xiàn)。2.2.1室外地面熱島效應(yīng)處理增強(qiáng)地面透水能力，可緩解城市及住區(qū)氣溫逐漸升高和氣候干燥狀況，降低熱島效應(yīng)，調(diào)節(jié)微小氣候，增加場(chǎng)地雨水與地下水涵養(yǎng)，改善生態(tài)環(huán)境及強(qiáng)化天然降水的地下滲透能力，補(bǔ)充地下水量，減少因地下水位下降造成的地面下降，減輕排水系統(tǒng)負(fù)荷，以及減少雨水的尖峰徑流量，改善排水狀況。本項(xiàng)H計(jì)算透水面積主要有綠化面積和鏤空率大于40%植草鋪磚停車位面積，該兩部分面積總和約為5943.4m2,室外部分面積約為14264.1m2,故訂前室外透水面積比約為41.7%o（11于增大滲透面積可以有效降低市政雨水管道壓力，改善局部微氣候，因此建議本項(xiàng)LI最大化室外透水面積比（圖3）o圖3■鏤空率大于40%的植草鋪磚停車位2.2.2屋頂熱島效應(yīng)處理屋頂綠化根據(jù)建筑屋頂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載和屋頂上的生態(tài)環(huán)境條件，設(shè)計(jì)選擇生長(zhǎng)習(xí)性與之相適應(yīng)的植物材料，通過(guò)技藝手段在建筑物頂部營(yíng)造綠色屋頂景觀花園。屋頂綠化不僅僅是綠地向空中發(fā)展，節(jié)約土地、開拓城市空間的有效辦法。也是建筑藝術(shù)與園林藝術(shù)的完美結(jié)合，更在在保護(hù)城市環(huán)境；高效解決熱島效應(yīng)問(wèn)題上起著不可忽視的作用。整個(gè)基地綠化占地面積為4754.7m2（包括屋頂綠化折算面積），綠化率為20.0%,因本項(xiàng)口屋頂設(shè)置有太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、VRV室外機(jī)等，對(duì)可釆用屋頂綠化面積有一定影響，在滿足其他要求的前提下，合理最大化設(shè)置屋頂綠化⑴。為了使區(qū)域空間的熱島效應(yīng)得到極大地解決，本案采用組合式布置方式，使用低矮灌木和更多種類的植被以形成高低錯(cuò)落的景觀，以疏林草地、花徑、結(jié)合其他園林小品，具有開朗、幽靜、明快相結(jié)合的園林空間特點(diǎn)，構(gòu)成具有濃郁氣息景觀。植物以銀杏、七葉樹為骨干樹，以雞爪械、七葉樹林、銀杏林等展示艷麗秋色，令人留連忘返，每年口月份岀現(xiàn)〃停車坐愛楓林晚，霜葉紅于二月花“意境。以桂花、紫薇為骨干樹種、以雪松、合歡、木槿、石榴、四季時(shí)花為配置樹種，每到七、八月桂花陣陣香氣襲來(lái)，月光在姪紫嫣紅的木槿花、石榴花映襯下顯得格外明亮，不禁想到“醉里偶搖桂樹，人間喚做涼風(fēng)〃是唇夜納涼好地方。以梅花、蠟梅為骨干樹種，以香樟、廣玉蘭、海桐、紫葉素、四季時(shí)花為配置樹種,每年12月，梅花吐蕊、蠟梅飄香，居民在寒冷冬天也能聞到幽幽清香，宜人的景觀令人心曠神怡；并科學(xué)地解決熱島效應(yīng)問(wèn)題，為項(xiàng)LI節(jié)能降耗增磚添瓦。布置花園式屋頂景觀以增加更多的造景形式，景觀小品、建筑和水熱島效應(yīng)體，在植被種類上更為豐富，以植物群落的自然景觀作為小品的背景及配置，設(shè)置木質(zhì)景亭.坐凳，花缽供游人休憩游賞。植物以海棠.杜鵑為骨干樹種、合歡、廣玉蘭、桑樹、櫻花、紫荊、四季時(shí)花等為配置樹種，利用綠化屋頂降低熱島效應(yīng)，同時(shí)利用雨水作為灌溉（圖4）o圖4?屋頂綠化全景圖2.3綠色新能源技術(shù)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能.空氣源熱泵、外遮陽(yáng)系統(tǒng)、地下室采光、排風(fēng)熱（冷）回收等綠色新能源技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，從而達(dá)到高效的節(jié)能降耗效果。2.3.1太陽(yáng)能新能源利用通過(guò)對(duì)屋頂遮擋陰影分析以確定太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)置位置，太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的合理性分析可以采用平板太陽(yáng)能集熱器為客房提供生活熱水，使用乙二醇介質(zhì)為部分采暖熱水及為泳池提供熱源，使冬季集熱器可正常使用［2］。（1） 屋頂遮擋陰影分析。太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)需考慮光斑效應(yīng)（即不能有部分遮擋），要保證冬至日上午九點(diǎn)至下午三點(diǎn)這段時(shí)間有完整日照情況，同時(shí)由于2#塔樓屋面大部分設(shè)置有電梯機(jī)房、3#樓屋面設(shè)置有相當(dāng)數(shù)量的VRV室外機(jī)，同事考慮到造型上女兒墻高度對(duì)光伏發(fā)電板的影響問(wèn)題，故此本項(xiàng)U不宜設(shè)置太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)而采用集中式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)（圖5）。圖5-2#塔樓屋面日照時(shí)數(shù)分析（2） 空氣源熱泵與太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)聯(lián)合使用?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)，也稱“空氣能熱水器〃、〃冷氣熱水器〃等?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)把空氣中的低溫?zé)崃课者M(jìn)來(lái)，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮后轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮芤源藖?lái)加熱水溫?？諝饽軣崴骶哂懈咝Ч?jié)能的特點(diǎn)，制造相同的熱水量，空氣能熱水器消耗費(fèi)用的成本僅為電熱水器的1/4、燃?xì)鉄崴鞯?/3,比電輔助太陽(yáng)能熱水器利用能效高。根據(jù)綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)選項(xiàng)5.2.18條的要求，2號(hào)樓裙房九層屋面大部分滿足春分日4小時(shí)以上日照,故本項(xiàng)□設(shè)計(jì)選擇節(jié)能效果更好的空氣源熱泵系統(tǒng)作為太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的輔助強(qiáng)制循環(huán)加熱措施，熱水部分單獨(dú)設(shè)置水表訃量，并設(shè)置60m2的集熱器面積以保證2#四層物業(yè)管理用房用水，且保證45。熱水出水時(shí)間小于lOSo232外遮陽(yáng)技術(shù)高層建筑的外立面采用雙層設(shè)計(jì)，從而增強(qiáng)了建筑的保溫隔熱性能，此外，遮陽(yáng)廳葉也結(jié)合于上層立面當(dāng)中，用于阻擋夏季過(guò)熱的陽(yáng)光直射室內(nèi)。在建筑朝陽(yáng)立面利用冬夏太陽(yáng)照射角度不同釆用相應(yīng)的外遮陽(yáng)技術(shù)，以減少夏季熱輻射，并保障冬季可接收太陽(yáng)輻射降低釆暖能耗。本項(xiàng)U東西立面建議采用固定遮陽(yáng)與可調(diào)節(jié)外遮陽(yáng)相結(jié)合的方式，夏季強(qiáng)烈的陽(yáng)光透過(guò)窗戶玻璃照到室內(nèi)會(huì)引起人的不舒適感，同時(shí)還會(huì)增大空調(diào)負(fù)荷。窗戶的內(nèi)側(cè)窗簾在遮擋直射陽(yáng)光的同時(shí)常常也遮擋了散射的光線，影響室內(nèi)自然釆光，在窗戶的外面設(shè)置一種可調(diào)節(jié)的遮陽(yáng)裝置，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)遮陽(yáng)裝置的位置，防止夏季強(qiáng)烈的陽(yáng)光透過(guò)窗戶玻璃直接進(jìn)入室內(nèi)，提高使用者的舒適感，并大大縮短空調(diào)器運(yùn)行的時(shí)間（圖6）。圖6-遮陽(yáng)系統(tǒng)233地下室釆光技術(shù)優(yōu)化（1）本項(xiàng)目應(yīng)采取一種新型無(wú)能耗、一次性投資、無(wú)需維護(hù)、節(jié)約能源和創(chuàng)造效益的光導(dǎo)照明系統(tǒng)裝置，其系統(tǒng)原理是通過(guò)釆光罩高效采集自然光線導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)重新分配，再經(jīng)過(guò)特殊制作的導(dǎo)光管傳輸和強(qiáng)化后山系統(tǒng)底部的漫射裝置把自然光均勻高效的照射到任何需要光線的地方，得到山自然光帶來(lái)的特殊照明效果。在節(jié)能方面可完全取代白天的電力照明，至少可提供十小時(shí)的自然光照明，在環(huán)保方面本系統(tǒng)照明光源取自自然光線，光線柔和、均勻，全頻譜、無(wú)閃爍、無(wú)眩光、無(wú)污染，并通過(guò)釆光罩表面的防紫外線涂層，濾除有害輻射，能最大限度的保護(hù)居者的身心健康［3］。該套裝置包括采光裝置、導(dǎo)光裝置、漫射裝置等兒個(gè)部分（圖7）。圖7-地下室采光系統(tǒng)（2）采光通風(fēng)井。本項(xiàng)tl在地塊東南角負(fù)一層車庫(kù)上方結(jié)合景觀設(shè)計(jì)設(shè)置采光通風(fēng)井的方式來(lái)改