低碳背景下建筑節(jié)能降耗設計研究分析

低碳背景下建筑節(jié)能降耗設計研究分析摘要：隨著我國社會經(jīng)濟的發(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注的焦點。如何使建筑既能適應社會經(jīng)濟和城市化的發(fā)展需要，乂能提高能源的利用率，是建筑設計人員需要進行探究的問題。本文以某工程項IJ為例，根據(jù)項目建設的地域和環(huán)境實施科學的節(jié)能降耗，以供參考。關鍵詞：節(jié)能降耗；能源問題；設訃理念引言LJ前，建筑耗能已經(jīng)和工業(yè)耗能、交通耗能成為我國能源消耗的三大耗能大戶。近年來，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，給能源和環(huán)境帶來嚴重的破壞和影響。建筑設計節(jié)能降耗是順應時代發(fā)展的需求，是能源降耗的進一步拓展和優(yōu)化，是促進建筑行業(yè)及自然環(huán)境和諧發(fā)展的重要課題。1.項目概況本項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)市民豐富多彩的購物、文化休閑活動場所，包括沿街商業(yè)、商業(yè)內(nèi)街及其廣場、廊道等（圖1）。圖1-實景圖2?節(jié)能降耗設計在項目中的實現(xiàn)本項H節(jié)能降耗設計以系統(tǒng)協(xié)同性、地域性、高效性、自然性、健康性、經(jīng)濟性等原則為依據(jù)，從節(jié)水技術、熱島效應設訃處理、綠色新能源技術以及復層綠化降噪設計等方面闡述本項目的綠色節(jié)能環(huán)保技術的實施。2.1節(jié)水技術為優(yōu)化水源使用效率，創(chuàng)新廢水處理技術，通過蓄水層補給減少廢水的產(chǎn)生和飲用水的需求?？紤]運用雨水、中水、冷凝水進行灌溉，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，結合自身特點設計采用PP蓄水模塊設置雨水回用系統(tǒng)收集綠色屋頂和附近的人工湖收集雨水。雨水將經(jīng)過過濾消毒處理后經(jīng)增壓泵提升至使用點，采用微水量灌溉系統(tǒng)高效節(jié)水灌溉方式對綠化灌溉與碩質(zhì)道路沖洗，將雨水機房設置于場地地勢最低處的地下室，高效地達到節(jié)水的目的。（2） 景觀灌溉以高效率的設備和適合當?shù)貧夂虻目刂葡到y(tǒng)進行土壤、氣候分析，設計選擇合適的、地域特色景觀植物以減低和消除對澆灌的要求。（3） 節(jié)水設備使用高效的設備，節(jié)水設備，堆肥式座便器和無水小便池和使用者感應器來降低飲用水的需求，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灌溉植被或沖洗廁所。2.2熱島效應設計處理社會的發(fā)展，科技的應用給人們生活帶來福利的同時，也為環(huán)境帶來負面影響，如建筑的高能耗引起的熱島效應就是很好的例證，如何就項LI開展過程中有效降耗，解決熱島效應問題，就本案而言，以增強室外大面積地面透水能力和鏤空植草鋪磚停車位的設訃方法，最大程度上利用屋頂綠化等技術手段予以實現(xiàn)。2.2.1室外地面熱島效應處理增強地面透水能力，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，調(diào)節(jié)微小氣候，增加場地雨水與地下水涵養(yǎng)，改善生態(tài)環(huán)境及強化天然降水的地下滲透能力，補充地下水量，減少因地下水位下降造成的地面下降，減輕排水系統(tǒng)負荷，以及減少雨水的尖峰徑流量，改善排水狀況。本項H計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屋頂熱島效應處理屋頂綠化根據(jù)建筑屋頂結構特點、荷載和屋頂上的生態(tài)環(huán)境條件，設計選擇生長習性與之相適應的植物材料，通過技藝手段在建筑物頂部營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。也是建筑藝術與園林藝術的完美結合，更在在保護城市環(huán)境；高效解決熱島效應問題上起著不可忽視的作用。整個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%,因本項口屋頂設置有太陽能熱水系統(tǒng)、VRV室外機等，對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，合理最大化設置屋頂綠化⑴。為了使區(qū)域空間的熱島效應得到極大地解決，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落的景觀，以疏林草地、花徑、結合其他園林小品，具有開朗、幽靜、明快相結合的園林空間特點，構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、四季時花為配置樹種，每到七、八月桂花陣陣香氣襲來，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〃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；并科學地解決熱島效應問題，為項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、四季時花等為配置樹種，利用綠化屋頂降低熱島效應，同時利用雨水作為灌溉（圖4）o圖4?屋頂綠化全景圖2.3綠色新能源技術設計太陽能.空氣源熱泵、外遮陽系統(tǒng)、地下室采光、排風熱（冷）回收等綠色新能源技術得到廣泛應用，從而達到高效的節(jié)能降耗效果。2.3.1太陽能新能源利用通過對屋頂遮擋陰影分析以確定太陽能熱水系統(tǒng)設置位置，太陽能光伏系統(tǒng)的合理性分析可以采用平板太陽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。太陽能光伏系統(tǒng)需考慮光斑效應（即不能有部分遮擋），要保證冬至日上午九點至下午三點這段時間有完整日照情況，同時由于2#塔樓屋面大部分設置有電梯機房、3#樓屋面設置有相當數(shù)量的VRV室外機，同事考慮到造型上女兒墻高度對光伏發(fā)電板的影響問題，故此本項U不宜設置太陽能光伏系統(tǒng)而采用集中式太陽能熱水系統(tǒng)（圖5）。圖5-2#塔樓屋面日照時數(shù)分析（2） 空氣源熱泵與太陽能熱水系統(tǒng)聯(lián)合使用。空氣源熱泵系統(tǒng)，也稱“空氣能熱水器〃、〃冷氣熱水器〃等。空氣源熱泵系統(tǒng)把空氣中的低溫熱量吸收進來，經(jīng)過壓縮機壓縮后轉化為高溫熱能以此來加熱水溫。空氣能熱水器具有高效節(jié)能的特點，制造相同的熱水量，空氣能熱水器消耗費用的成本僅為電熱水器的1/4、燃氣熱水器的1/3,比電輔助太陽能熱水器利用能效高。根據(jù)綠色建筑評價標準優(yōu)選項5.2.18條的要求，2號樓裙房九層屋面大部分滿足春分日4小時以上日照,故本項□設計選擇節(jié)能效果更好的空氣源熱泵系統(tǒng)作為太陽能熱水系統(tǒng)的輔助強制循環(huán)加熱措施，熱水部分單獨設置水表訃量，并設置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。熱水出水時間小于lOSo232外遮陽技術高層建筑的外立面采用雙層設計，從而增強了建筑的保溫隔熱性能，此外，遮陽廳葉也結合于上層立面當中，用于阻擋夏季過熱的陽光直射室內(nèi)。在建筑朝陽立面利用冬夏太陽照射角度不同釆用相應的外遮陽技術，以減少夏季熱輻射，并保障冬季可接收太陽輻射降低釆暖能耗。本項U東西立面建議采用固定遮陽與可調(diào)節(jié)外遮陽相結合的方式，夏季強烈的陽光透過窗戶玻璃照到室內(nèi)會引起人的不舒適感，同時還會增大空調(diào)負荷。窗戶的內(nèi)側窗簾在遮擋直射陽光的同時常常也遮擋了散射的光線，影響室內(nèi)自然釆光，在窗戶的外面設置一種可調(diào)節(jié)的遮陽裝置，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)遮陽裝置的位置，防止夏季強烈的陽光透過窗戶玻璃直接進入室內(nèi)，提高使用者的舒適感，并大大縮短空調(diào)器運行的時間（圖6）。圖6-遮陽系統(tǒng)233地下室釆光技術優(yōu)化（1）本項目應采取一種新型無能耗、一次性投資、無需維護、節(jié)約能源和創(chuàng)造效益的光導照明系統(tǒng)裝置，其系統(tǒng)原理是通過釆光罩高效采集自然光線導入系統(tǒng)內(nèi)重新分配，再經(jīng)過特殊制作的導光管傳輸和強化后山系統(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、無閃爍、無眩光、無污染，并通過釆光罩表面的防紫外線涂層，濾除有害輻射，能最大限度的保護居者的身心健康［3］。該套裝置包括采光裝置、導光裝置、漫射裝置等兒個部分（圖7）。圖7-地下室采光系統(tǒng)（2）采光通風井。本項tl在地塊東南角負一層車庫上方結合景觀設計設置采光通風井的方式來改