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        低能耗居住建筑可再生能源技術(shù)研究——以淄博普利·艾倫莊園為例

        2011-08-04 07:14:28西安建筑科技大學(xué)建筑學(xué)院徐浩和茜高偉業(yè)
        太陽能 2011年15期
        關(guān)鍵詞:分戶艾倫傳熱系數(shù)

        西安建筑科技大學(xué)建筑學(xué)院 ■ 徐浩 和茜 高偉業(yè)

        一 引言

        采用可再生能源技術(shù)是建造低能耗建筑的重要途徑。利用可再生能源可減少或完全代替常規(guī)能源,從而達到節(jié)能減排的效果[1]。淄博普利·艾倫莊園項目在設(shè)計時從因地制宜、全壽命周期角度出發(fā),充分考慮山東地區(qū)的氣候特點、建筑特性以及各項技術(shù)的適應(yīng)性等因素,本文對這個工程項目中采用的可再生能源技術(shù)作了簡要分析介紹。

        二 普利·艾倫莊園可再生能源利用的基本情況

        普利·艾倫莊園位于淄博(東經(jīng)117?32'至118?31',北緯 35?56'至 37?18')著名風景區(qū)——馬鞍山生態(tài)森林園半山龍脈??傉嫉丶s14hm2,基址地形成“北斗七星”狀,社區(qū)以園林為主題景觀,湖水、溪水自然分流,形成世外桃源——桃花島獨立庭院豪宅、半山龍脈雙拼山地豪宅、眾星捧月TownHouse景觀聯(lián)排、獨立入戶山地疊拼四大組團。私家豪宅面積在170~700m2。40~600m2前庭后院、側(cè)院、中庭、空中庭院三重庭院。戶型功能齊全,擁有公共活動空間、家庭成員空間、主人私密空間、地下室娛樂廳、多功能視聽室、健身房等。普利·艾倫莊園總平面圖如圖1所示。

        1 外圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計

        通過采用外墻和屋面保溫技術(shù),窗戶采用斷橋隔熱鋁合金中空玻璃窗等,建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能率達到65%。

        建筑主要朝向為正南正北,體形系數(shù)在0.35~0.4之間。由于建筑地點位于北方,氣候類型屬于寒冷地區(qū),因此北向和東、西向開窗面積相對較小,絕大部分能滿足《居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》(DBJ 14-037-2006)(山東省標準)第3.3,4條規(guī)定,東、西、北窗墻比≤0.3,南向窗墻比≤0.5。

        (1) 外墻外保溫

        項目一期16000m2住宅建筑采用外墻外保溫,承重墻為370(240)mm厚煤矸石多孔磚,墻體保溫材料是80mm厚聚苯板,墻體平均傳熱系數(shù)K=0.45W/(m2·K)。屋頂保溫采用70mm厚擠塑苯板,屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K=0.39W/(m2·K)。

        項目一期以外的住宅建筑采用夾心墻保溫,主要做法為:90mm厚外葉墻+10mm厚空氣層+60mm厚擠塑苯板+240(370)mm厚內(nèi)葉墻,墻體采用煤矸石多孔磚,墻體平均傳熱系數(shù)K=0.45 W/(m2·K)。屋頂保溫采用70mm厚擠塑苯板,屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K=0.39W/(m2·K)。

        (2) 節(jié)能門窗

        窗戶為斷橋隔熱鋁合金中空玻璃門窗,分戶門采用具有防盜、保溫、隔聲等性能的金屬門。采用的門窗傳熱系數(shù)K=2.7W/(m2·K)。

        2 太陽能生活熱水系統(tǒng)

        本項目的太陽能熱水系統(tǒng)采用分體承壓強制循環(huán)系統(tǒng),全年采集的有效太陽能為7480.6MJ,實際太陽能保證率為52%,不足部分由電加熱器作為輔助能源提供,從而減少了常規(guī)能源的使用。在多層住宅中采用單獨系統(tǒng)(每戶一個獨立的太陽能熱水器),屋頂布置整體式太陽能熱水器的供熱水方式。

        另外,系統(tǒng)分戶設(shè)置,控制方便靈活。每個單元的坡屋頂削平一段,做成局部平屋面,用來放置各戶的整體式太陽能熱水器(熱水器雙排布置,前后排之間預(yù)留足夠的間距)。屋頂缺口用構(gòu)架補齊,依然是兩坡屋面的住宅。這種設(shè)計不但使人們在地面上看不到坡屋頂上的集熱管和水箱,絲毫不影響立面效果,還豐富其造型,使得整座小區(qū)顯得更加現(xiàn)代、生動,擺脫了住宅固有的形式。同時,放置集熱管和水箱的平屋面的大小可根據(jù)平面形式、坡屋頂?shù)母叨?、角度和放置熱水器的?shù)量來靈活設(shè)計,如圖2所示。

        太陽能可成為建筑物供熱(生活熱水、采暖)、空調(diào)及照明、供電的主要能源。太陽能與建筑結(jié)合,使建筑物的屋面、墻體、外窗等外圍護結(jié)構(gòu)成為太陽能集熱器和光電板的附著載體,既充分利用了太陽能,又不破壞建筑物外觀,甚至可成為很好的建筑景觀[2]。

        3 采暖空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

        本示范項目采用分戶式土壤源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng),其流程圖如圖3所示,室內(nèi)采用風機盤管系統(tǒng)。各戶空調(diào)用電獨立計量,不存在管網(wǎng)設(shè)計效率問題。系統(tǒng)運行能效比>4.0。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng),工作環(huán)境穩(wěn)定,不受外界大氣溫度影響,是一種既節(jié)能又環(huán)保的新型能源技術(shù)。

        4 環(huán)境影響分析

        通過減少常規(guī)能源的消耗,低能耗系統(tǒng)可以有效減輕對環(huán)境的負面影響[3]。太陽能系統(tǒng)在工作過程中不會向環(huán)境產(chǎn)生任何排放物,因此,太陽能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用不會對環(huán)境產(chǎn)生有害影響。

        地埋管熱泵系統(tǒng)利用地下常溫土壤溫度相對穩(wěn)定的特性,通過深埋于建筑物周圍的管路系統(tǒng)與建筑物內(nèi)部進行熱交換的裝置,冬季從土壤中取熱,向建筑物供暖,夏季向土壤排熱為建筑物制冷[4]。該系統(tǒng)在運行過程中僅需消耗少量電力,不會對環(huán)境排放任何有害物,在節(jié)能的同時還可有效降低城市熱島效應(yīng)。設(shè)計適宜的地埋管系統(tǒng)在運行中也不會在土壤中引起冷熱積聚,對地底生態(tài)環(huán)境不會產(chǎn)生不利影響。

        另一方面,通過本示范系統(tǒng)的實施,可在小區(qū)中消除采暖燃燒所需的煙囪和有害物排放,有效提升小區(qū)景觀和環(huán)境質(zhì)量。從宏觀層面上看,通過減少常規(guī)能源的消耗,可有效減輕對環(huán)境的負面影響。

        三 普利·艾倫莊園項目的節(jié)能措施及主要特點

        該項目住宅平面布局合理,建筑物具有良好自然通風采光條件。圍護結(jié)構(gòu)滿足山東省居住建筑節(jié)能65%的要求,同時使用分戶式土壤源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)和分戶太陽能熱水系統(tǒng),具有較好的節(jié)能效果。

        1 節(jié)能措施

        (1) 圍護結(jié)構(gòu)主要節(jié)能措施

        外墻一期采用370(240)mm厚煤矸石多孔磚墻+80mm厚模塑聚苯板(EPS)外保溫,傳熱系數(shù)0.45W/(m2·K)。一期以外的住宅建筑:煤矸石多孔磚夾心保溫墻體,90mm厚外葉墻+10mm厚空氣層+60mm厚擠塑苯板+240(370)mm厚內(nèi)頁墻,墻體平均傳熱系數(shù)0.45 W/(m2·K)[5]。屋頂采用混凝土屋面板+70厚擠塑聚苯板,傳熱系數(shù)0.39W/(m2·K)。外窗采用斷熱鋁合金中空玻璃窗,傳熱系數(shù)2.7 W/(m2·K)。

        (2) 采暖空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施

        圖3 分戶式土壤源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)流程圖

        分戶式土壤源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng),室內(nèi)風機盤管系統(tǒng)。

        (3) 太陽能利用措施

        分戶太陽能熱水系統(tǒng),分體承壓強制循環(huán),太陽能保證率為52%。

        2 該項目的主要特點

        圍護結(jié)構(gòu)滿足山東省居住建筑節(jié)能65%的要求。采暖、空調(diào)及生活熱水是住宅建筑的主要能耗,采用土壤源熱泵系統(tǒng)和太陽能熱水系統(tǒng)大幅度降低了這些能耗,值得提倡。

        四 結(jié)語

        本文通過對普利·艾倫莊園工程項目中采用可再生能源技術(shù)的分析,并總結(jié)了太陽能和地熱能在建筑行業(yè)中的廣泛應(yīng)用,對建筑行業(yè)應(yīng)用類似的技術(shù)具有一定指導(dǎo)和示范作用。

        加快可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)的研發(fā),推廣該技術(shù)的應(yīng)用,要注重技術(shù)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的有效結(jié)合,鼓勵應(yīng)用污染少、成本低、效果好的可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)[6]。努力開發(fā)適合我國建筑現(xiàn)狀與發(fā)展水平,具有自主知識產(chǎn)權(quán)的可再生能源技術(shù),提高新能源的使用效率。加快節(jié)能性住宅的產(chǎn)業(yè)化進程,通過市場化方式推動再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。

        此外,要大力發(fā)揮政府在推廣可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)上的功效[7]。綜合運用法律、行政和經(jīng)濟手段鼓勵該技術(shù)的使用。為推進可再生能源建筑技術(shù)的應(yīng)用,必須在未來鄉(xiāng)村城市化與社會主義新農(nóng)村建設(shè)過程中,逐步完善可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)法律體系,把完善建筑節(jié)能減排的制度保障作為首要任務(wù)。

        [1]中國城市科學(xué)研究會.綠色建筑2010[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2010: 112-113.

        [2]陳榮華.住宅建筑設(shè)計及使用中的節(jié)能[J].安徽建筑, 2006,(6): 64-66.

        [3]北京土木建筑學(xué)會.建筑節(jié)能工程設(shè)計手冊[M].北京: 經(jīng)濟科學(xué)出版社, 2005: 14.

        [4]葛一春, 屈峰, 馮莉.地源熱泵與建筑節(jié)能[J].陜西建筑, 2007(12): 24-26.

        [5]劉加平.建筑物理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2009: 78.

        [6]徐國英,張小松,李舒宏, 等.可再生能源在建筑節(jié)能中的應(yīng)用[J].能源研究與利用,2006,(3):5-9.

        [7]李慧, 荀振芳.我國可再生能源管理體制現(xiàn)狀、問題及完善對策[J].中國電力教育, 2010,18(6): 254-255.

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