田鵬

河北大地建設(shè)科技有限公司（050000）

淺談節(jié)能建筑的思考與設(shè)計

田鵬

河北大地建設(shè)科技有限公司（050000）

這里主要論述建筑節(jié)能的必要性，建筑設(shè)計中的節(jié)能設(shè)計手法及各項節(jié)能技術(shù)在項目中的運用情況。

建筑節(jié)能；節(jié)約資源；太陽能技術(shù)

目前，我國建筑用能浪費極其嚴重，建筑業(yè)物質(zhì)消耗占全部物質(zhì)消耗總量的15%左右，建筑能耗約占全社會能耗的28%。如果這種高耗能建筑持續(xù)發(fā)展下去，國家的能源生產(chǎn)勢必難以長期支撐此種浪費型需求。實現(xiàn)國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,推行建筑節(jié)能勢在必行、迫在眉睫。

2011年,我們承擔了河北地理信息基地的設(shè)計任務(wù),設(shè)計之初確定了本建筑在滿足外形美觀、平面功能達到業(yè)主要求的前提下，達到節(jié)能、減排、降低運行及維護成本的設(shè)計思路,并在設(shè)計中具體實施。

1 項目概況

河北地理信息基地位于河北省石家莊市長安區(qū),占地面積約7 938 m2,總建筑面積27 088.03 m2，地下二層，地上裙房2層、主樓12層，是集辦公、餐飲、健身、休閑為一體的綜合高層建筑。河北地理信息基地造型獨樹一幟，磅礴的氣勢中透露出精致典雅，為城區(qū)極具特色的現(xiàn)代建筑之一。

圖1

2 氣候特征

石家莊市屬于溫帶大陸性季風氣候，年最高氣溫42℃，年最低氣溫-10.6℃，四季分明，寒暑懸殊。

3 設(shè)計思路

結(jié)合氣候特點,采用了控制建筑的體型系數(shù)，設(shè)計外圍護及建筑熱橋保溫系統(tǒng)，采用節(jié)能門窗及幕墻系統(tǒng)，利用地源熱泵作為冬季采暖與夏季制冷的能量來源，輔以成熟的節(jié)水、節(jié)電、節(jié)材及太陽能利用技術(shù)，力求最大限度降低建筑的能源消耗。

3.1 建筑布局與體型設(shè)計

單體采用南北朝向布置，立面造型設(shè)計與節(jié)能設(shè)計統(tǒng)一考慮，最大限度保證采光、自然通風的同時,嚴格控制建筑體形系數(shù)，減少建筑外表面圍護結(jié)構(gòu)的表面積，降低能耗。通過不斷的綜合優(yōu)化設(shè)計，最終實施方案的建筑體型系數(shù)為0.13，建筑表面積為9 316.74 m2，為降低能耗提供了有力的條件。

圖2

3.2節(jié)能的圍護結(jié)構(gòu)

3.2.1 外墻外圍護結(jié)構(gòu)保溫系統(tǒng)

本項目為框架剪力墻的結(jié)構(gòu)形式，采用經(jīng)濟且節(jié)能效果顯著的混凝土加氣墻加50 mm厚巖棉保溫層的外圍護結(jié)構(gòu),綜合導熱系數(shù)為0.53[w/(m2·k)]，達到了河北省《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》的節(jié)能限值要求。立面外墻裝飾設(shè)計的干掛石材幕墻與外墻形成了一道隔熱空氣層，增強了建筑的節(jié)能效果。

3.2.2 屋面保溫系統(tǒng)

建筑屋面直接面對太陽輻射，屋面熱損耗是建筑熱損耗最重要的組成部分。在設(shè)計中把節(jié)能設(shè)計與主體頂層、裙房二三層的平面功能及景觀相結(jié)合,主體屋面采用的是鋪設(shè)60 mm厚酚醛復合保溫板，導熱系數(shù)0.42[w/(m2·k)]。為防止太陽直接輻射和增強立體美觀的建筑造型效果，在主屋面上方設(shè)置了一個結(jié)構(gòu)局部鏈接的架空框架，緩解了陽光直接暴曬對建筑熱損的影響。我們將設(shè)有獨立控制空調(diào)系統(tǒng)的職工活動空間設(shè)計在頂層，在無人使用時可關(guān)閉，減少了人為因素造成的熱損耗。

裙房屋面上設(shè)計了種植屋面，在采用60 mm厚酚醛復合保溫板保溫層的同時另附有植被保護，既達到更好的屋面節(jié)能效果，又為三層餐廳的就餐人員提供了良好的視覺享受。

3.2.3 外門窗節(jié)能及建筑遮陽系統(tǒng)

根據(jù)河北省《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》中不同體型系數(shù)、窗墻比、朝向及建筑遮陽的不同要求，結(jié)合本工程相關(guān)數(shù)據(jù)確定選用各朝向的門窗類型如下：

南向外門窗選用輻射率＜0.15、隔熱鋁合金low-E離線（6+12氬氣+6）中空玻璃上懸窗,傳熱系數(shù)K=1.96[w/(m2·k)]，要求遮陽系數(shù)小于0.5。

北向外門窗選用輻射率＜0.15、隔熱鋁合金low-E離線（6+12空氣+6）中空玻璃上懸窗,傳熱系數(shù)[w/(m2·k)]。要求遮陽系數(shù)小于0.6。

東西向外門窗選用輻射率＜0.15、隔熱鋁合金low-E離線（6+12空氣+6）中空玻璃上懸窗,傳熱系數(shù)K=2.20W/m·K。要求遮陽系數(shù)小于0.7。

大堂共享空間的屋頂采光窗采用8鋼化夾層玻璃+12空氣+8鋼化夾層玻璃，傳熱系數(shù)K=2.4[w/ (m2·k)]。在人員出入密集的建筑入口處設(shè)置門廳，減少熱損耗。

3.2.4 幕墻系統(tǒng)節(jié)能系統(tǒng)

為提高幕墻的隔熱性能，幕墻框料采用隔熱型材、隔熱緊固連接構(gòu)件，以避免形成熱橋。玻璃采用low-E鍍膜中空玻璃，并在非透明和設(shè)有窗坎墻部分的幕墻板后空間采用巖棉保溫層進行保溫，以滿足墻體的保溫隔熱要求。在幕墻周邊與墻體連接處采用密封膠進行封閉處理，加強幕墻的保溫隔熱效果。

3.2.5 節(jié)能低耗的空調(diào)系統(tǒng)

地源熱泵是一種利用利用地下淺層地熱資源的即可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源，實現(xiàn)低溫熱能向高位轉(zhuǎn)移。

本工程新風空調(diào)機組帶全熱回收裝置，熱回收效率不低于60%，過渡季節(jié)全新風運行，最大程度減少空提能耗。夏季冷負荷為1 713.5 KW，冬季熱負荷為1 250.4 KW，夏季累計負荷大于冬季累計負荷。為保證地下?lián)Q熱器的熱平衡，選用土壤源熱泵和常規(guī)電制冷機組聯(lián)合運行方式。冬季兩臺土壤源熱泵承擔全部負荷，空調(diào)末端供回水溫度為45/40℃。夏季兩臺土壤源熱泵和一臺常規(guī)電制冷螺桿機組共同承擔負荷,空調(diào)末端供回水溫度為7/12℃,設(shè)置冷卻塔一臺，用于釋放多余熱量，保證冬夏土壤熱平衡。

3.2.6 機械與自然相結(jié)合的通風系統(tǒng)

本項目主體辦公區(qū)南北通透，在室外自然條件良好的情況下可有效地進行自然通風。新風系統(tǒng)則可根據(jù)需要進行機械通風，兩者結(jié)合能滿足通風要求，又能達到節(jié)能減耗的設(shè)計意圖。

3.2.7 太陽能技術(shù)的運用

太陽能是一種可無限運用的潔凈能源。本項目在主屋面的局部陽光直射區(qū)設(shè)有太陽能集熱箱，作為職工體育活動的淋浴區(qū)的熱水供應(yīng)。

3.2.8 其他技術(shù)與措施

場地綠化與單體緊密結(jié)合，屋頂花園的綠色景觀與庭院內(nèi)的植被上下呼應(yīng)，為建筑營造了一個生機盎然的生態(tài)環(huán)境。

在設(shè)備控制、照明系統(tǒng)等方面采用智能管理系統(tǒng)，有效提高了設(shè)備工作效率，達到節(jié)省成本與降低消耗的目的。

4 結(jié)語

河北地理信息基地通過對其外圍護結(jié)構(gòu)的保溫層節(jié)能設(shè)計，門窗、幕墻系統(tǒng)的準確選型和細部處理，內(nèi)部冷暖設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計，選用綠色環(huán)保的地源熱泵空調(diào)能源供給形式，以及智能化建筑管理系統(tǒng)等的綜合運用，躋身于節(jié)能建筑的行列。