太陽(yáng)能技術(shù)在城市建筑中的應(yīng)用綠色建筑節(jié)能技術(shù)集成示范道格拉斯零能耗別墅

太陽(yáng)能技術(shù)在城市建筑中的應(yīng)用綠色建筑節(jié)能技術(shù)集成示范道格拉斯零能耗別墅

網(wǎng)格村是由美國(guó)共同開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目，總面積為1252公頃。該建筑以“零能耗”為設(shè)計(jì)建造標(biāo)準(zhǔn),綜合運(yùn)用了太陽(yáng)能熱水、太陽(yáng)能制冷采暖、太陽(yáng)能鵝卵石跨季節(jié)蓄能、太陽(yáng)能煙囪、地源熱、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、被動(dòng)式太陽(yáng)房、溫屏節(jié)能門窗、高效圍護(hù)保溫體系、建筑外遮陽(yáng)、無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控等多項(xiàng)建筑節(jié)能技術(shù)。項(xiàng)目2007年開(kāi)始策劃設(shè)計(jì)2010年竣工完成,建筑主體設(shè)計(jì)風(fēng)格采用了中國(guó)古代園林建筑形式,由于其獨(dú)特的建筑風(fēng)格與先進(jìn)的太陽(yáng)能技術(shù),使其成為中國(guó)傳統(tǒng)園林建筑與現(xiàn)代太陽(yáng)能技術(shù)結(jié)合的典范之作。1太陽(yáng)能集熱組件與屋面成濕太陽(yáng)能集熱器和光伏組件安裝在樓體屋頂南向屋面,不破壞建筑的整體結(jié)構(gòu),屋面設(shè)計(jì)顏色與太陽(yáng)能集熱組件顏色一致,使太陽(yáng)能集熱組件與建筑屋面相輔相成渾然一體。二樓采光頂使用光伏組件代替屋頂,形成光伏與建筑材料集成產(chǎn)品,既可以做建材,白天透過(guò)太陽(yáng)光,進(jìn)行室內(nèi)照明,又能利用太陽(yáng)能發(fā)電,實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能與建筑的完美結(jié)合。2太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的運(yùn)行原理道格拉斯別墅安裝太陽(yáng)能集熱器的面積為139.5m2,年平均日集熱量為1308.5MJ。太陽(yáng)能主要為生活熱水、夏季太陽(yáng)能制冷、冬季太陽(yáng)能采暖及春秋季太陽(yáng)能煙囪提供所需要的熱量?？照{(diào)制冷機(jī)組設(shè)計(jì)選用了一臺(tái)雙能源溴化鋰吸收式機(jī)組。太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和溴化鋰吸收式機(jī)組及末端空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)合組成了太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)。太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)夏季為溴化鋰吸收式制冷機(jī)組提供溴化鋰再生所需要的熱源,冬季直接用于采暖,并全年為別墅提供生活熱水。春秋季節(jié)多余的太陽(yáng)能熱量通過(guò)地下鵝卵石蓄能室進(jìn)行跨季節(jié)蓄能,在冬季時(shí)提取所蓄存的能量進(jìn)行采暖。運(yùn)行原理如圖1。(1)春秋季。太陽(yáng)能以滿足建筑生活熱水和太陽(yáng)能煙囪用熱為主。剩余大量的熱量通過(guò)鵝卵石蓄能技術(shù)蓄存到蓄能室,進(jìn)行跨季節(jié)蓄能到冬季時(shí)提取出進(jìn)行供暖。(2)夏季。太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)為溴化鋰吸收式制冷機(jī)組提供溴化鋰再生所需要的熱量,使溴化鋰制冷機(jī)組進(jìn)行制冷循環(huán)過(guò)程,產(chǎn)生出冷凍水供給室內(nèi)空調(diào)末端。夏季優(yōu)先采用太陽(yáng)能熱水驅(qū)動(dòng)的吸收式制冷機(jī)組供應(yīng)空調(diào)系統(tǒng)日常冷負(fù)荷,當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)大或太陽(yáng)能不足時(shí),使用地源冷水進(jìn)行供冷,在地源冷水仍不能滿足負(fù)荷要求時(shí)采用常規(guī)能源天然氣為吸收制冷機(jī)組提供能源進(jìn)行供冷。(3)冬季。首先采用太陽(yáng)能滿足建筑采暖熱負(fù)荷,當(dāng)太陽(yáng)能不足時(shí),使用蓄能室中蓄存的熱量進(jìn)行供暖;當(dāng)太陽(yáng)能與蓄能室中的能量均不能滿足建筑采暖負(fù)荷時(shí),使用地?zé)崮苓M(jìn)行采暖,當(dāng)以上三者均不能滿足采暖負(fù)荷時(shí)使用常規(guī)能源加熱供暖。3太陽(yáng)能蓄能室鵝卵石主要化學(xué)成分是二氧化硅,其次是少量的氧化鐵和微量的錳、銅、鋁、鎂等元素及化合物,有黑、白、黃、紅、墨綠、青灰等多種顏色。鵝卵石導(dǎo)熱系數(shù)為2.2W/mK,熱擴(kuò)散速率為11.3×10-7m2/s,比熱容為0.92kJ/kg.K,密度為2500kg/m3。本建筑選用了鵝卵石作為蓄能材料,儲(chǔ)存太陽(yáng)能系統(tǒng)中多余的熱量。鵝卵石存放在道格拉斯別墅兩個(gè)地下80m2蓄能室中,蓄能室高4.2m。蓄能室的地面、屋頂及四周墻體采用擠塑保溫板進(jìn)行保溫,防止熱量散失。在鵝卵石中間布置有DN32的不銹鋼管,不銹鋼管間距為300mm,在春秋季太陽(yáng)能能量多余通過(guò)不銹鋼管將熱量送入蓄能室,在夏冬季節(jié)太陽(yáng)能熱量不足時(shí),不銹鋼管將熱量從蓄能室中導(dǎo)出。4春秋季通風(fēng)在道格拉斯別墅北屋面安裝有兩個(gè)太陽(yáng)能煙囪,主要用于春秋季室內(nèi)通風(fēng)。別墅內(nèi)的衛(wèi)生間排風(fēng)道與太陽(yáng)能煙囪連接在一起,太陽(yáng)能煙囪利用太陽(yáng)能產(chǎn)生的熱量加熱空氣,室內(nèi)形成對(duì)流,加速室內(nèi)通風(fēng),改變室內(nèi)的溫度及空氣品質(zhì)。5太陽(yáng)能單晶硅電池組件光電組件采用單晶硅電池組件,共布置116塊,總功率20.88kW,年發(fā)電量25657.3kWh。太陽(yáng)能單晶硅電池組件,采用斜屋頂模塊化的安裝方式,美觀大方。采用用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電,經(jīng)過(guò)逆變器逆變后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦交流電。6玻璃照在陽(yáng)光間該別墅共有12個(gè)陽(yáng)光間,主要用于冬季采暖。在冬季陽(yáng)光透過(guò)玻璃照在陽(yáng)光間內(nèi),陽(yáng)光間里的熱量通過(guò)與室內(nèi)相通的門傳到室內(nèi),到晚上把門關(guān)閉以防止室內(nèi)熱量散出。在夏季采用建筑外遮陽(yáng)裝置進(jìn)行外遮陽(yáng),遮擋外部太陽(yáng)能光進(jìn)入室內(nèi)減小空調(diào)冷負(fù)荷。7基面膠漿裝飾效果道格拉斯別墅全部采用外保溫,保溫層采用10cm厚保溫苯板。采用的墻體外保溫體系使用具有較強(qiáng)防水功能的粘結(jié)劑將保溫層、玻璃纖維與抹面膠漿粘合在一起,目的是增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)牢固性并傳遞、分散系統(tǒng)應(yīng)力;飾面層為建筑物提高附著力和遮蓋力,調(diào)節(jié)基面吸收能力。最外層的飾面罩面層具有裝飾保護(hù)性、柔軟防水性、透氣性、抗沖擊性、耐紫外和耐惡劣氣候性等特性。通過(guò)外墻外保溫系統(tǒng),大大降低了大廈外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù),提高了建筑墻體的隔熱能力,從而減小了大廈夏季和冬季的空調(diào)能耗。8溫屏節(jié)能門診的特點(diǎn)別墅的所有外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的門窗均采用具有顯著節(jié)能效果的溫屏玻璃門窗,溫屏節(jié)能門窗是一種光學(xué)和熱學(xué)性能優(yōu)越的中空低輻射鍍膜玻璃門窗,采用A+12+A最佳結(jié)構(gòu),傳熱熱阻大,傳熱系數(shù)低。溫屏節(jié)能門窗具有隔熱、隔音及防霜露三大特點(diǎn)。隔熱:在門窗玻璃壁上鍍有一層選擇性吸收涂層,對(duì)波長(zhǎng)范圍4.5~25微米的遠(yuǎn)紅外線有較高的反射比,夏季阻擋熱量進(jìn)入室內(nèi),冬季防止室內(nèi)熱量散失,使室內(nèi)冬暖夏涼。雙層玻璃中空層充有氬氣,大大減小了門窗的傳熱系數(shù);隔音:雙層玻璃中空層充有的氬氣,縮減聲音的傳播速度,使聲音強(qiáng)度大大減弱,可降低噪聲36分貝;防霜露:溫屏節(jié)能玻璃露點(diǎn)是零下40度,冬天窗戶上不會(huì)結(jié)霜露,消除了窗戶的冷輻射區(qū)。9調(diào)節(jié)葉片升降和扭轉(zhuǎn)別墅采用了兩種外遮陽(yáng)方式,一二層采用了升降百葉遮陽(yáng)技術(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)遙控器對(duì)管狀電機(jī)翻轉(zhuǎn)的控制實(shí)現(xiàn)百葉片的升降和翻轉(zhuǎn),達(dá)到遮陽(yáng)、采光的目的。光線可在0~90°之間任意調(diào)節(jié),視線可實(shí)現(xiàn)0~100%全區(qū)域控制。三層采用了不規(guī)則板式遮陽(yáng)技術(shù),根據(jù)需遮光區(qū)域形狀的不同,采用不同規(guī)格的遮陽(yáng)板在同線位置用連桿串聯(lián),通過(guò)遙控控制電機(jī)的伸縮,實(shí)現(xiàn)葉片的同