杭州臨平科技館綠色建筑案例分析.doc

1、杭州臨平科技館綠色建筑案例分析 一、概述杭州綠色建筑科技館項(xiàng)目占地1348 m2，總建筑面積4679 m2，建筑高度185m，集研發(fā)、展示、技術(shù)交流于一體。科技館運(yùn)用先進(jìn)綠色建筑設(shè)計(jì)理念，并采用了大量國(guó)內(nèi)外最新的建筑技術(shù)，整合建筑功能、形態(tài)與各項(xiàng)適宜技術(shù)，通過(guò)綠色智能技術(shù)平臺(tái)，系統(tǒng)化地集成應(yīng)用了“被動(dòng)式自然通風(fēng)系統(tǒng)”、“建筑智能化控制系統(tǒng)”、“溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)”、“節(jié)能高效照明系統(tǒng)”等十大先進(jìn)綠色建筑系統(tǒng)體系。該館主要功能為科研辦公、綠色建筑節(jié)能環(huán)保技術(shù)與產(chǎn)業(yè)宣傳展示。項(xiàng)目于2008年9月開(kāi)始土建施工，并于2009年12月投入使用。 二、綠色成套技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)施綜述 1 綜合節(jié)能技術(shù)本項(xiàng)目

2、的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用較高節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，包括了形體自遮陽(yáng)和高性能幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)； 同時(shí)積極利用可再生能源，包括太陽(yáng)能光伏建筑一體化技術(shù)（BIPV）和垂直風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，合理利用自然通風(fēng)、智能控制等措施降低建筑能耗。經(jīng)軟件模擬計(jì)算，綠色科技館節(jié)能率達(dá)到了764%，全年能耗不到一般同類建筑的1 /4。A. 外圍護(hù)系統(tǒng)建筑物南北立面、屋面采用鈦鋅板，東西立面采用陶土板，兩種材料均具有可回收循環(huán)使用、自潔功能。建筑門(mén)窗采用了斷橋隔熱金屬型材多腔密封窗框和高透光雙銀Low-E中空玻璃，使夏季窗戶的得熱量大大減少，空調(diào)負(fù)荷從基準(zhǔn)建筑的4171W/m2下降到了2353W/m2。建筑物南立面窗墻比029，北立面038

3、，東立面007，西立面01。合理的窗墻比既滿足建筑物內(nèi)的采光要求，防止眩光對(duì)室內(nèi)人員產(chǎn)生不利影響，又不會(huì)形成較大的空調(diào)負(fù)荷。B. 主動(dòng)及被動(dòng)式通風(fēng)系統(tǒng)針對(duì)杭州的氣候特點(diǎn)，該項(xiàng)目引入了被動(dòng)式通風(fēng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由英國(guó)德·蒙特福特大學(xué)專家團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)。中庭總共設(shè)立了18處拔風(fēng)井來(lái)組織自然通風(fēng)，室外自然風(fēng)進(jìn)入地下室后，充分利用地下室這個(gè)天然的大冷庫(kù)，對(duì)室外進(jìn)入的空氣進(jìn)行冷卻，然后沿著布置在南北向的14處主風(fēng)道以及東西向的4處主風(fēng)道風(fēng)口進(jìn)入各個(gè)送風(fēng)風(fēng)道，在熱壓和風(fēng)壓驅(qū)動(dòng)下，沿著風(fēng)道經(jīng)由布置在各個(gè)通風(fēng)房間的送風(fēng)口依次進(jìn)入房間，帶走室內(nèi)熱量的風(fēng)進(jìn)入中庭，再通過(guò)屋頂煙囪的拔風(fēng)作用排向室外，可有效減少室內(nèi)

4、的空調(diào)負(fù)荷。在室外溫度或濕度較高時(shí)，被動(dòng)式通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉，減少對(duì)室內(nèi)溫濕度的影響。 C. 建筑遮陽(yáng)技術(shù) （1）建筑物自遮陽(yáng)系統(tǒng)。建筑物整體向南傾斜15°，具有很好的自遮陽(yáng)效果。夏季太陽(yáng)高度角較高，南向圍護(hù)結(jié)構(gòu)可阻擋過(guò)多太陽(yáng)輻射； 冬季太陽(yáng)高度角較低，熱量則可以進(jìn)入室內(nèi)，北向可引入更多的自然光線。這種設(shè)計(jì)降低了夏季太陽(yáng)輻射的不利影響，改善了室內(nèi)環(huán)境。（2）智能化外遮陽(yáng)、通風(fēng)百葉系統(tǒng)。南北立面窗采用智能化機(jī)翼型外遮陽(yáng)百葉，實(shí)現(xiàn)了遮陽(yáng)不遮景，保持室內(nèi)視覺(jué)通透感，并可以有效降低建筑能耗。夏季控制光線照度及減少室內(nèi)得熱，冬季遮陽(yáng)百葉的自動(dòng)調(diào)整可以保證太陽(yáng)輻射熱能的獲取。通風(fēng)百葉利用煙囪原理，在被

5、動(dòng)式通風(fēng)模式時(shí)自動(dòng)打開(kāi)，排走室內(nèi)多余熱量、降低室內(nèi)溫度及發(fā)揮換氣功能；在空調(diào)季節(jié)和有大風(fēng)、大雨時(shí)自動(dòng)關(guān)閉；在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)排走濃煙。D. 高能效的空調(diào)系統(tǒng)和設(shè)備綠色建筑科技館采用溫濕度獨(dú)立控制的空調(diào)系統(tǒng)，可以滿足不同房間熱濕比不斷變化的要求，克服了常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中難以同時(shí)滿足溫度、濕度參數(shù)的問(wèn)題，避免了室內(nèi)濕度過(guò)高或過(guò)低現(xiàn)象。系統(tǒng)冷熱源為地源熱泵系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用一臺(tái)地源熱泵機(jī)組，制冷量127kW，COP = 615；地埋管DN25 埋深60m，共64 根單U管。空調(diào)末端采用四種形式：輻射毛細(xì)管、冷吊頂單元、吊頂式誘導(dǎo)器、干式風(fēng)機(jī)盤(pán)管。采用高溫冷源和空調(diào)末端除去室內(nèi)顯熱負(fù)荷，采用水作為輸送媒

6、介，其輸送能耗僅是輸送空氣能耗的1/10 1/5。濕度控制系統(tǒng)由四臺(tái)熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組、送風(fēng)末端裝置組成，通過(guò)鹽溶液向空氣吸收或釋放水分，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣濕度的調(diào)節(jié)。采用新風(fēng)作為能量輸送的媒介，同時(shí)滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求。每臺(tái)熱泵式溶液除濕新風(fēng)機(jī)組的除濕量為80kg /h，加濕量為25kg /h，COP 一般在55以上。E. 節(jié)能高效的照明系統(tǒng)綠色建筑科技館3 層選用索樂(lè)圖日光照明技術(shù)。光線在管道中以高反射率進(jìn)行傳輸，光線反射率達(dá)997%，光線傳輸管道長(zhǎng)達(dá)15m。通過(guò)采光罩內(nèi)的光線攔截傳輸裝置（LITD）捕獲更多光線，同時(shí)采光罩可濾去光線中的紫外線。辦公、設(shè)備用房等場(chǎng)所選用T5 系列三基色節(jié)能型

7、熒光燈。樓梯、走道等公共部位選用內(nèi)置優(yōu)質(zhì)電子鎮(zhèn)流器節(jié)能燈，電子鎮(zhèn)流器功率因數(shù)達(dá)到09以上，鎮(zhèn)流器均滿足國(guó)家能效標(biāo)準(zhǔn)。樓梯間、走道采用節(jié)能自熄開(kāi)關(guān)，以達(dá)到節(jié)電的目的。F. 可再生能源利用（1）太陽(yáng)能、風(fēng)能、氫能發(fā)電系統(tǒng)。屋頂設(shè)置風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，多晶硅光伏板296m2，裝機(jī)容量40kW； 采光頂光電玻璃57m2，裝機(jī)容量3kW。屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電，并入園區(qū)2MW太陽(yáng)能發(fā)電網(wǎng)。兩臺(tái)風(fēng)能發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量為600W，系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電接入氫能燃料電池，作為備用電源，實(shí)現(xiàn)了光電、風(fēng)電等多種形式的利用。生活污水外河道水雨水化糞池調(diào)節(jié)池水體處理清水池沖廁綠化灌溉景觀補(bǔ)水收集處理使用（2）能源再生電梯

8、系統(tǒng)。選用奧的斯GeN2能源再生電梯，采用32 位能源再生變頻器，可以將原消耗在電阻箱上的電能清潔后反饋回電網(wǎng)，供其他用電設(shè)備使用。曳引機(jī)采用植入式稀土永磁材料，不需要碳刷，因此也就沒(méi)有碳?jí)m。電機(jī)的效率為90%。電機(jī)采用密封軸承，沒(méi)有齒輪箱，所以無(wú)需潤(rùn)滑油，不存在潤(rùn)滑油污染的問(wèn)題。雙重節(jié)能較普通有齒輪乘客電梯最大節(jié)能可達(dá)到70%。 2 零污水排放的水處理回用系統(tǒng)綠色建筑科技館生活污水通過(guò)化糞池后，進(jìn)入格柵池，除去生活垃圾后，流入調(diào)節(jié)池（處理后的地面雨水和屋面雨水一起進(jìn)入調(diào)節(jié)池），污水經(jīng)調(diào)質(zhì)調(diào)量后，通過(guò)調(diào)節(jié)池提升泵，提升至水解酸化池后，流進(jìn)MBR 膜生物反應(yīng)池，經(jīng)處理后達(dá)到去除氨氮的作用，剩余的

9、污泥排到污泥池，污泥經(jīng)壓濾機(jī)干化作為綠化肥料外運(yùn)。MBR池出水通過(guò)膜抽吸泵抽吸出水，并經(jīng)消毒后流入清水池，通過(guò)中水回用系統(tǒng)回用作為綠色建筑科技館的廁所沖洗用水，及其周邊的洗車用水、花草澆灌、景觀用水、道路清洗，實(shí)現(xiàn)污水零排放。（右圖 圖3） 3 智能控制系統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)主要針對(duì)科技館內(nèi)主要運(yùn)行設(shè)備，包括被動(dòng)式通風(fēng)系統(tǒng)及主動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)，其他包括外遮陽(yáng)的控制、照明的控制、與地源熱泵系統(tǒng)的通訊接口、變頻水泵的狀態(tài)檢測(cè)、無(wú)動(dòng)力通風(fēng)系統(tǒng)的測(cè)量、地源熱泵系統(tǒng)性能的測(cè)量、光伏電池和風(fēng)力發(fā)電的參數(shù)檢測(cè)、智能窗啟閉的監(jiān)控、電梯的狀態(tài)檢測(cè)和各種用能設(shè)備的能耗檢測(cè)，建立統(tǒng)一的監(jiān)控管理系統(tǒng)，進(jìn)行集中管理和監(jiān)控。在地下1

10、0、20、30、40、50 m處安裝傳感器，測(cè)量土壤溫度。采用20個(gè)微風(fēng)速傳感器、20個(gè)溫度傳感器，分別對(duì)無(wú)動(dòng)力通風(fēng)系統(tǒng)的氣流沿線風(fēng)速和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，另配置一個(gè)便攜式微風(fēng)速測(cè)試儀對(duì)沿氣流方向各點(diǎn)風(fēng)速進(jìn)行人工測(cè)量等。同時(shí)，對(duì)室內(nèi)環(huán)境，室外氣象參數(shù)，建筑能耗狀況，以及系統(tǒng)的運(yùn)行特性等進(jìn)行逐時(shí)的測(cè)量，為建筑節(jié)能研究提供數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中安裝38個(gè)分項(xiàng)計(jì)量智能化儀表，實(shí)現(xiàn)了全面掌控系統(tǒng)狀況，動(dòng)態(tài)能耗分析，控制調(diào)節(jié)和節(jié)能優(yōu)化，改善設(shè)備管理。據(jù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)為1600點(diǎn)，系統(tǒng)軟件配置為1400點(diǎn)，合計(jì)監(jiān)控點(diǎn)為3000點(diǎn)。系統(tǒng)能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在每天的某個(gè)時(shí)間將指定的數(shù)據(jù)表自動(dòng)發(fā)送到指定的Email 郵箱中

11、。 4 室內(nèi)外環(huán)境A. 室外環(huán)境本項(xiàng)目地處平原地帶，原用地為農(nóng)居住宅和雜地等，無(wú)各類潛在地質(zhì)災(zāi)害以及人為不良環(huán)境要素。周邊為工業(yè)廠房，不存在對(duì)周邊居住建筑物帶來(lái)光污染和產(chǎn)生日照影響等問(wèn)題。場(chǎng)地內(nèi)無(wú)排放超標(biāo)的污染源，項(xiàng)目廢水主要為生活污水和少量的空調(diào)系統(tǒng)清洗廢水，將由建設(shè)單位新建污水處理設(shè)施處理后進(jìn)行中水回用，實(shí)現(xiàn)污水零排放。項(xiàng)目周邊以公路交通為主，建筑主出入口面西，靠近產(chǎn)業(yè)園的主出入口。雖然場(chǎng)址周邊區(qū)域?yàn)楣I(yè)園區(qū)廠房，較少公共服務(wù)設(shè)施，但靠近園區(qū)及建筑南側(cè)，距離本項(xiàng)目500m以內(nèi)開(kāi)通公交車，未來(lái)緊鄰該地塊還將開(kāi)通地鐵車站。景觀綠化采用喬灌鄉(xiāng)土植物或適宜樹(shù)種，通過(guò)喬灌草搭配，形成復(fù)層綠化形式。在

12、人行道區(qū)域鋪設(shè)了透水地磚等，室外透水地面面積比為567%，遠(yuǎn)大于40%的要求。B. 室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量（1）日照和采光。室內(nèi)主要功能空間的采光效果較好。在遮陽(yáng)板開(kāi)啟時(shí)，全樓采光系數(shù)大于22%的區(qū)域面積占主要功能空間面積8547%； 在遮陽(yáng)板閉合時(shí)，全樓采光系數(shù)大于22% 的區(qū)域面積占主要功能空間面積8190%。采用無(wú)眩光高效燈具，并設(shè)置智能照明燈控系統(tǒng)。（2）自然通風(fēng)。采用被動(dòng)式通風(fēng)系統(tǒng)，提高了環(huán)境的舒適性，滿足室內(nèi)衛(wèi)生和通風(fēng)換氣要求。通過(guò)豎直風(fēng)井中庭、拔風(fēng)井促進(jìn)熱壓通風(fēng)的實(shí)現(xiàn)。室外風(fēng)通過(guò)室外與地下室相連的集風(fēng)口進(jìn)入地下室，經(jīng)由豎直風(fēng)井進(jìn)入各個(gè)房間，匯集到中庭，從拔風(fēng)井排出至室外。（上圖 圖4）（3

13、）主動(dòng)通風(fēng)裝置。采用溫濕獨(dú)立控制的集中空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)冷熱源為土壤源熱泵+熱泵式溶液調(diào)濕機(jī)組，具體空調(diào)末端為毛細(xì)管、干式風(fēng)機(jī)盤(pán)管、冷輻射吊頂?shù)??？紤]到大樓的實(shí)際使用情況，為節(jié)約能耗，在1層展廳和報(bào)告廳的新風(fēng)支管上設(shè)置了電動(dòng)風(fēng)閥。當(dāng)1層展示廳和報(bào)告廳使用時(shí)，打開(kāi)全部新風(fēng)閥，新風(fēng)機(jī)組工頻運(yùn)行； 當(dāng)不用時(shí)，關(guān)閉全部新風(fēng)閥，新風(fēng)機(jī)組通過(guò)變頻器使其在設(shè)定好的頻率下運(yùn)行。每臺(tái)新風(fēng)機(jī)組設(shè)變頻器1臺(tái)。盡量減少室內(nèi)不利因素對(duì)室內(nèi)濕負(fù)荷的影響。（4）可調(diào)節(jié)外遮陽(yáng)。南立面采用電動(dòng)控制的外遮陽(yáng)百葉，控制太陽(yáng)輻射的進(jìn)入，增加對(duì)光線照度的控制。東西立面采用干掛陶板與高性能門(mén)窗的組合，采用垂直遮陽(yáng)，減少太陽(yáng)熱輻射得熱，保證建

14、筑的節(jié)能效果和室內(nèi)舒適性。 5 節(jié)水與水資源利用A. 水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)用水總體上可分為市政自來(lái)水和獨(dú)立中水系統(tǒng)。項(xiàng)目給水不分區(qū)，由室外市政給水管網(wǎng)直接供水，單獨(dú)設(shè)水表。館內(nèi)同時(shí)火災(zāi)次數(shù)考慮一次，室內(nèi)消火栓用水量為15L /s，室外消防水量為20L /s。杭州地區(qū)降水量在1100 1600mm之間，能夠保證中水處理原水水量。在充分考慮能源節(jié)約、保證水質(zhì)和用水量前提下，采用雨水收集及中水回用技術(shù)。B. 雨水回滲與集蓄利用屋面雨水均采用外排水系統(tǒng)，屋面雨水經(jīng)雨水斗和室內(nèi)雨水管排至室外檢查井。室外地面雨水經(jīng)雨水口，由室外雨水管匯集，排至封閉內(nèi)河，作為雨水調(diào)節(jié)池，做中水的補(bǔ)水。雨水收集處理后進(jìn)入人工蓄水池

15、。人工蓄水池具有調(diào)蓄功能，盡可能消解降雨的不平衡，以降雨補(bǔ)水為主，河道補(bǔ)水為輔，保證池水水位。C. 非傳統(tǒng)水源利用本項(xiàng)目采用中水回用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)所有生活廢水處理，水量不足時(shí)采用雨水和河道水補(bǔ)充。生活廢水經(jīng)過(guò)中水系統(tǒng)處理后水質(zhì)達(dá)到?jīng)_廁、景觀綠化灌溉和沖洗路面要求，實(shí)現(xiàn)零排放。通過(guò)利用雨水、廢水、河道湖泊水等非傳統(tǒng)水源，實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目非傳統(tǒng)水源利用率達(dá)到737%。D. 綠化節(jié)水灌溉室外景觀綠化灌溉設(shè)計(jì)用水額為525t，占總用水量的22%。本項(xiàng)目景觀綠化灌溉用水來(lái)自處理后的中水，灌溉技術(shù)為滴灌，有效節(jié)約室外灌溉用水。E. 節(jié)水器具建筑室內(nèi)采用新型的節(jié)水器具。公共衛(wèi)生間采用液壓腳踏式蹲式大便器、壁掛式免沖型小便器、臺(tái)式洗手盆等。 6 節(jié)材與材料資源利用本項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)采用鋼框架結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)澆混凝土全部采用預(yù)拌混凝土，不但能夠控制工程施工質(zhì)量、減少施工現(xiàn)場(chǎng)噪聲和粉塵污染，并節(jié)約能源、資源，減少材料損耗；而且嚴(yán)格控制混凝土外加劑有害物質(zhì)含量，避免建筑材料中有害物質(zhì)對(duì)人體健康造成損害，達(dá)到綠色環(huán)保的要求。屋頂為非上人屋面，其上設(shè)計(jì)有18個(gè)拔風(fēng)井煙囪用于過(guò)渡季