建筑工程論文：綠色建筑施工的四項工藝創(chuàng)新

1、建筑工程論文：綠色建筑施工的四項工藝創(chuàng)新摘要：中建三局二公司依托環(huán)境保護部履約中心業(yè)務(wù)用房工程，以可持續(xù)理念為基礎(chǔ)，充分考慮建筑與環(huán)境的協(xié)調(diào)，在空氣調(diào)節(jié)、自然采光、太陽能利用等方面突出了生態(tài)、節(jié)能和環(huán)保的特性，克服了諸多新技術(shù)、新材料、新工藝以及新設(shè)備等應(yīng)用中的難題，研發(fā)形成較為完整的四項綠色建筑成套技術(shù)，填補了國內(nèi)綠色建筑施工領(lǐng)域的空白。關(guān)鍵詞：石材蜂窩鋁板；陽光追逐鏡；光電幕墻；真空管式太陽能熱水系統(tǒng)1外幕墻超薄型石材蜂窩鋁板組合的選擇與應(yīng)用技術(shù)環(huán)境保護部履約中心業(yè)務(wù)用房工程是同類公建中外幕墻應(yīng)用超薄型石材蜂窩鋁板面積最大、平整度要求最高、控制難度最大的工程。目前僅有共青團中央大樓等少量應(yīng)

2、用且面積不大。超薄型石材蜂窩鋁板關(guān)鍵技術(shù)的形成必將對同類工程的建設(shè)提供重要的借鑒及指導(dǎo)。為洞石復(fù)合板材料的廣泛應(yīng)用提供了依據(jù)，使建筑外形布局更靈活、美觀。并提升企業(yè)科技水平和生產(chǎn)水平，也必將進一步促進高精密加工制造技術(shù)的發(fā)展。環(huán)境保護部履約中心業(yè)務(wù)用房工程，在國外先進的設(shè)計理念指導(dǎo)下，該工程幕墻的設(shè)計新穎獨特，整個外圍幕墻采用的材料品種多達(dá)十幾種，主要包括蜂窩石材幕墻、阿魯克邦鋁塑板幕墻、隱框玻璃幕墻、點式玻璃幕墻、光電幕墻等。外圍北側(cè)大面及東、西、南面部分位置應(yīng)用石材蜂窩鋁板總面積約為4700m2，其中雅士白石材蜂窩復(fù)合板1500m2，白洞石石材蜂窩復(fù)合板3200m2。鑒于復(fù)合建筑材料的優(yōu)質(zhì)

3、性能，人們對建筑復(fù)合材料的運用越來越廣泛，而石材蜂窩鋁板具有輕便、承載力大、易安裝、隔音隔熱、防火防潮、綠色環(huán)保等優(yōu)點，逐步被人們所采用。鋁蜂窩板是一種夾層結(jié)構(gòu)，用薄的鋁板粘接上相對較厚的輕體鋁蜂窩芯材，組成一種堅硬輕型板復(fù)合材料，是當(dāng)前最豪華、應(yīng)用最廣泛的一種建筑幕墻材料，是一種利用航空復(fù)合技術(shù)將石材薄片與蜂窩結(jié)構(gòu)產(chǎn)品復(fù)合生產(chǎn)出的石材蜂窩板材。北方地區(qū)室外溫度變化較大，鋁蜂窩板及石材的熱膨脹系數(shù)不同，兩者受溫度影響的變形量相差較大，容易產(chǎn)生較大變形。如何找出符合室外大溫差的石材蜂窩復(fù)合板組合以及在施工中消除產(chǎn)生變形的不利因素，控制好石材的整體平整度成為本工程應(yīng)用石材蜂窩鋁板的重點和難點。且目

4、前在國內(nèi)還沒有相應(yīng)的施工規(guī)程。為解決石材蜂窩鋁板變形大的技術(shù)問題，2008年5月，通過幾次試驗及聘請國內(nèi)外知名幕墻專家論證，找出了適合北京氣候條件的石材蜂窩鋁板組合，同時根據(jù)選擇出的石材蜂窩鋁板組合，擬定了超薄型石材蜂窩板的施工工藝：通過試驗方法論證各組合元素對溫度的變形特征確定最佳組合方案(測量放線及預(yù)埋角鋼連接件安裝立柱安裝橫梁安裝鋁塑板龍骨安裝鋁塑板面材安裝鋁塑板注膠淋水試驗)背栓掛件的安裝超薄型石材蜂窩鋁板安裝清理。在施工過程中采取措施控制石材變形，解決了其變形大的問題，達(dá)到設(shè)計要求。三次試驗結(jié)果表明：（1）蜂窩鋁板加肋在受熱時彎曲變形大，超過設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn)，在受冷情況下彎曲變形小，符合

5、要求。但是由于鋼材和鋁材兩種材料的溫度膨脹系數(shù)不一致，經(jīng)過時間的推移，加強肋容易失去其物理作用，最終難以解決蜂窩石材的彎曲問題。（2）第一次試驗及第三次試驗可以看出，蜂窩板厚度加大，可以增加蜂窩石材的整體強度，石材板的彎曲變形也相應(yīng)減小，但是由于增大了石材板的厚度，使得蜂窩石材幕墻和玻璃幕墻從節(jié)點上產(chǎn)生了沖突，不能保證蜂窩石材和玻璃在同一平面上。（3）從第二次試驗可以看出，將原蜂窩鋁板上的鋁板換成不銹鋼板，石材板的整體變形都在設(shè)計要求范圍內(nèi)，解決了石材受冷、受熱的變形問題。但是用不銹鋼板，成本是鋁板的數(shù)倍，并且不銹鋼和石材粘接上工藝如處理不好，容易產(chǎn)生脫膠。（4）第三次試驗結(jié)果表明，在受冷情況

6、下，加密蜂窩芯與未加密的冷熱變形基本相同，在受熱情況下，加密蜂窩芯的變形比未加密的要小。最佳組合的分析和確定：對以上各種組合元素，通過試驗，并運用價值工程方法，對各組合元素進行分析，采納幕墻專家論證意見，選出組合為雅士白石材/白洞石石材（5mm厚）后面內(nèi)襯1mm厚鋁板+28mm厚蜂窩芯+1mm厚鋁板，鋁蜂窩芯規(guī)格采用6mm×6mm，鋁蜂窩板后增加加強肋。這種組合式的復(fù)合板受溫度變形小，且相對經(jīng)濟。2陽光追逐（反射）鏡系統(tǒng)施工技術(shù)陽光追逐鏡系統(tǒng)是一套利用太陽光給建筑內(nèi)部提供自然光采光而節(jié)約照明成本的自動化控制系統(tǒng)，它具備了探測陽光、根據(jù)陽光角度調(diào)整轉(zhuǎn)向并最終將陽光反射進入指定的區(qū)域的功

7、能。該系統(tǒng)在國外部分建筑物內(nèi)投入使用，應(yīng)用效果良好，在亞洲僅有香港匯豐銀行大廈首次安裝、使用，但由于后期工程改造，已經(jīng)拆除。在國內(nèi)無應(yīng)用先例，因此沒有相應(yīng)的可借鑒的施工經(jīng)驗。環(huán)境保護部履約中心業(yè)務(wù)用房工程平面布局圍繞兩個內(nèi)部中庭設(shè)計，兩個中庭用于調(diào)節(jié)大樓內(nèi)部的小氣候，為最大限度地利用氣候和自然條件，達(dá)到生態(tài)節(jié)能的目的，采用一些優(yōu)化自然光效果和提高環(huán)境舒適度的技術(shù)手段。在中庭頂部安裝了3套陽光追逐（反射）鏡系統(tǒng)裝置，能夠在不同的日照時間有效地將陽光收集到中庭內(nèi)部。與經(jīng)特殊設(shè)計的低能耗人工照明系統(tǒng)配合使用，可營造一個最佳的照明環(huán)境，并使能耗降到最低。人工照明系統(tǒng)通過照度感應(yīng)器可補償自然光的不足。陽

8、光追逐（反射）鏡系統(tǒng)由追光鏡、反光鏡、控制箱及散光片四大部分組成，是通過對追光鏡、反光鏡基座的準(zhǔn)確定位，實現(xiàn)追光鏡及反光鏡的安裝，同時用電纜將控制箱與追光鏡連成整體，通過控制箱的調(diào)試控制，來確定追光鏡對太陽的最佳角度，從而最大程度的將光線反射至反光鏡，通過反光鏡的反射及散光鏡片的散射，實現(xiàn)建筑內(nèi)部充足的太陽光采光。其工作原理大致如圖2-1、22所示。2008年10月在業(yè)主、設(shè)計院、施工單位、德方廠家以及國內(nèi)相關(guān)專家協(xié)同合作下成功完成陽光追逐鏡系統(tǒng)的安裝并保證系統(tǒng)最高效率的運行。采用模型預(yù)安裝實現(xiàn)追逐鏡、反光鏡基座的準(zhǔn)確定位，通過電腦模擬達(dá)到追逐鏡與反光鏡安裝所要求的設(shè)計工位，采用支架預(yù)先定位保

9、證安裝精度要求。同時，通過將原設(shè)計的固定支架改為電控可升降活動支架，提高了工效，便于施工操作及后期的使用維護。此系統(tǒng)每平方米反射鏡可以減少4kW的照明用電量，按本工程中每日采用此方法照明8h計算，每組鏡片面積8m2，共使用三組，計算得到日節(jié)約電能至少為768kWh?？纱?00只40W照明燈24h持續(xù)照明所需電能，同時可以有效減少人工燈具照明帶來的熱輻射。 以每日節(jié)電768kWh換算，按北京市目前非居民用電費用標(biāo)準(zhǔn)計算，每年節(jié)約可電費768×0.7575×365212340元?？紤]經(jīng)驗統(tǒng)計的不確定性，乘以0.6的折減系數(shù)，每年可節(jié)約電費12萬元。系統(tǒng)成本構(gòu)成為：人工費26萬

10、元人民幣，設(shè)備費用約15萬歐元。按照現(xiàn)有設(shè)備成本，僅節(jié)約電費一項，約10年可以收回成本。按照設(shè)計壽命50年考慮，扣除維護、維修費用，未來長效運行費用綜合估算可節(jié)省約合人民幣600萬元。陽光追逐（反射）鏡系統(tǒng)屬于新型能源利用系統(tǒng)，采用德國進口設(shè)備，達(dá)到充分利用自然光源代替人工光源進行照明的目的，使用區(qū)域人工照明大大減少，明顯減少了燈具、管線、開關(guān)等一系列電氣安裝的工程量，突出了環(huán)保需求，節(jié)約了后期使用中帶來的相應(yīng)電器照明系統(tǒng)的維護、更換、清洗以及能源損耗費用。該系統(tǒng)集節(jié)能、環(huán)保、自然于一體，充分體現(xiàn)以人為本的設(shè)計理念，有著極高的推廣價值。環(huán)境保護部履約中心業(yè)務(wù)用房工程由于陽光追逐（反射）鏡系統(tǒng)安

11、裝與應(yīng)用技術(shù)成功應(yīng)用被國內(nèi)媒體認(rèn)定為國內(nèi)第一環(huán)保樓。3單晶體太陽能光伏發(fā)電幕墻施工技術(shù)環(huán)境保護部履約中心業(yè)務(wù)用房工程南立面與北立面相比有著不同視覺印象，較為開敞和通透，能夠最大限度地利用自然光照和太陽能。其曲線形狀和分段形式與對面的居民區(qū)相得益彰，較高樓層內(nèi)，充足的陽光透過大尺寸的窗戶灑滿室內(nèi)。為最大限度地提高太陽能利用率特在南立面西側(cè)頂部設(shè)置太陽能光伏發(fā)電幕墻(單晶硅)，極具現(xiàn)代化氣息。同時，服從于首都城市風(fēng)景既有可識別設(shè)計特點又極具特色的統(tǒng)一性。光電幕墻是一種新型節(jié)能環(huán)保材料，采用了224塊單晶硅光電板與幕墻結(jié)合的方式，容量20kW，與大樓并網(wǎng)發(fā)電，外觀和實用均能兼顧，可以為大樓使用方節(jié)約

12、一定的運行成本。該系統(tǒng)集節(jié)能、環(huán)保、自然于一體，充分體現(xiàn)以人為本的設(shè)計理念，有著極高的推廣價值，爭取在其他類似項目中得以應(yīng)用，真正積極響應(yīng)國家節(jié)能減排，減少能源消耗的號召。工作原理：將已安裝于幕墻的電池板串聯(lián)連接好，分別引出總的正、負(fù)極，每兩組引入一個陣列接線箱。通過橋架，將陣列接線箱的線引至光伏設(shè)備間的并網(wǎng)逆變器，再通過配電柜，將并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換的電能送至配電室，完成大樓太陽能系統(tǒng)的并網(wǎng)發(fā)電，實現(xiàn)與大樓配電系統(tǒng)的一體化。其主要特點和優(yōu)勢有： （1）光電幕墻首先是一種高科技的建筑外殼，可滿足抵御惡劣天氣的所有要求，當(dāng)然也可滿足建筑物理上的要求，比如阻燃、隔熱和消音等。同時，光電幕墻本身還具有很強

13、的裝飾效果。（2）光電幕墻大大減輕了環(huán)境的負(fù)擔(dān)，因為它保護自然資源免受損失。特別是太陽能電池發(fā)電不會排放二氧化碳或產(chǎn)生對溫室效應(yīng)有害的氣體，也無噪音，是一種凈能源，與環(huán)境有很好的相容性。（3）光電幕墻的最大優(yōu)點在于，它不需燃料，不產(chǎn)生廢氣，無余熱，無廢渣，無噪音污染，可用來發(fā)電，是一種可以產(chǎn)生經(jīng)濟效益和綠色環(huán)保效益的高科技新產(chǎn)品。2008年8月，通過與設(shè)計單位以及廠家等溝通，采用了在太陽能光電幕墻構(gòu)件與支撐體系之間增設(shè)彈性定位墊片的安裝方法，幕墻安裝達(dá)到了平整、密封、防水、減震的良好效果。為復(fù)雜曲面光電幕墻施工提供了可借鑒的先進方法。通過用螺絲（M6×14）擰入支架底部的螺孔，支架固

14、定好后，將并網(wǎng)逆變器掛至固定支架上，利用上面的固定鐵板放好逆變器。成功解決并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生側(cè)滑的施工難題。依托典型工程應(yīng)用，開發(fā)了一套規(guī)范的“晶體硅太陽能光電幕墻”的施工工藝和有效的質(zhì)量控制方法，可供同類工程借鑒。4現(xiàn)場組裝真空管式太陽能熱水系統(tǒng)施工技術(shù)在世界能源形勢不斷嚴(yán)峻的大環(huán)境下，各國都投入大量資金進行新能源開發(fā)利用，而太陽能作為一種清潔能源，被廣泛開發(fā)和應(yīng)用。為降低能耗，從而減少CO2的排放。環(huán)境保護部履約中心業(yè)務(wù)用房工程設(shè)置了真空管式太陽能生活熱水系統(tǒng)，提供樓內(nèi)生活熱水的供應(yīng)。該系統(tǒng)由36組真空管集熱器、系統(tǒng)循環(huán)管路、循環(huán)泵、膨脹罐、電加熱器、控制系統(tǒng)等組成。其中真空管集熱器設(shè)置在屋面

15、，循環(huán)泵、膨脹罐等均設(shè)置在地下二層太陽能生活熱水泵房內(nèi)。真空管式太陽能熱水系統(tǒng)核心元件是玻璃真空太陽集熱管，它采用了真空夾層，消除了氣體的對流與傳導(dǎo)熱損，并應(yīng)用選擇性吸收涂層，使真空集熱管的輻射熱損降到最低，從而充分利用太陽能量，給建筑使用方提供熱水。真空管式太陽能熱水系統(tǒng)工作原理：（1）當(dāng)真空集熱器出口溫度達(dá)到設(shè)定溫度時，控制器命令太陽能系統(tǒng)水泵啟動，將熱水排入儲水箱中（定溫產(chǎn)水優(yōu)先利用太陽能源）。（2）當(dāng)真空集熱器的水溫降到設(shè)定溫度下限時，控制器命令太陽能系統(tǒng)水泵停止，這時系統(tǒng)管道的水排入儲水箱中。（3）當(dāng)儲水箱水滿后太陽能繼續(xù)產(chǎn)水，此時，儲水箱的水通過溢流管流入補水箱中，此時太陽能將繼續(xù)

16、提高整個儲水箱的水溫（充分利用太陽能源）。（4）當(dāng)儲水箱的水低于警戒水位（可設(shè)定）時，控制器命令輔助能源啟動，將熱水排入儲水箱中達(dá)到警戒水位即停，達(dá)到最少使用常規(guī)能源并保證24小時供應(yīng)熱水的目的。（5）當(dāng)儲水箱中水溫低于用水溫度要求時，啟動水箱內(nèi)保溫電加熱裝置，達(dá)到使用溫度即停止。在系統(tǒng)安裝過程中，通過查閱真空管集熱器及太陽能熱水系統(tǒng)相關(guān)資料,了解了真空管式太陽能熱水系統(tǒng)的組成及工作原理，同時充分與設(shè)備廠家及施工方溝通，加強對真空管式太陽能熱水系統(tǒng)安裝施工的管理，嚴(yán)格執(zhí)行太陽能熱水系統(tǒng)施工方案，取得了良好的效果。通過采用經(jīng)緯儀投測的方法，定位其軸線和間距，使之滿足設(shè)計精度要求，保證了真空管對接的同軸度及可靠的固定方式，并自行設(shè)