胡 志 鵬

(山西省農(nóng)業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院，山西 太原 030001)

0 引言

在小型公共建筑中，對節(jié)能環(huán)保技術(shù)進行集成應(yīng)用可以在地區(qū)建筑風貌不被改變的情況下，起到改善生活環(huán)境與居住條件的作用，利用能耗模擬的方法可以對節(jié)能環(huán)保技術(shù)在小型公共建筑中的應(yīng)用效果進行分析，進而明確節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用價值。

1 工程概況

該小型公共建筑位于我國北京市歷史文化保護區(qū)內(nèi)，為一老齡公寓建筑，總體建筑面積約為3 075 m2。該建筑在設(shè)計上借鑒了我國傳統(tǒng)的四合院模式，為四面圍合庭院布局，其地上、地下均有2層，地下1層是半地下形式。在設(shè)計過程中，對當前節(jié)能建材外觀做出了進一步改進，讓其貼近傳統(tǒng)民居風貌，并引進霧化降溫、新風換氣等設(shè)施，融入中水回用等技術(shù)，構(gòu)建了綠色樓宇節(jié)能環(huán)保監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)。

2 節(jié)能環(huán)保技術(shù)在小型公共建筑中的集成應(yīng)用

2.1 太陽能的利用

1)太陽能光電。在該小型公共建筑工程中，構(gòu)建了太陽能光電系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以為建筑走廊提供夜間照明能量，同時，可以為建筑外Logo提供照明能量。在具體應(yīng)用中，首先在建筑北側(cè)天窗上部鋪設(shè)光伏板，光伏電板面積共有8 m2，此光伏板可以作為天窗進行采光，同時可以為可再生技術(shù)的應(yīng)用提供幫助。利用墻體內(nèi)嵌的方法安裝配電柜，利用壁掛的方法安裝逆變器[1]。

2)陽能熱水。利用太陽能光熱系統(tǒng)，可以為小型公共建筑的療養(yǎng)室提供生活熱水，在建筑南側(cè)屋頂鋪設(shè)光熱集熱器，該集熱器面積約為98 m2，如果太陽能不足，那么可以利用電能進行輔助加熱。服務(wù)人數(shù)床位超過100個，其最高日熱水量為7.4 t，可以24 h供給熱水。

2.2 圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)

在圍護結(jié)構(gòu)上，在選材上嚴格遵循了節(jié)能環(huán)保理念。應(yīng)用夾心保溫墻體材料作為建筑外墻，采用具有質(zhì)量輕、強度高、耐火性好、保溫隔熱好的ASA保溫板材，該板材的施工過程較為便捷，可操作性相對較高。利用標定熱箱法對其進行測試，發(fā)現(xiàn)試件厚度如果為250 mm，其傳熱系數(shù)是0.20 W/(m2·K)，試件厚度如果是190 mm，其傳熱系數(shù)是0.36 W/(m2·K)，使用木塑鋁復(fù)合窗框與中空Low-E玻璃作為外窗，其傳熱系數(shù)是2.3 W/(m2·K)，在氣密性上，可以滿足我國國家6級標準。采用種植屋頂，利用70 mm厚度的擠塑聚苯板作為保溫材料，利用75 mm厚度的擠塑聚苯板作為坡屋頂保溫材料，其綜合傳熱系數(shù)是0.43 W/(m2·K)，利用50 mm厚度的A2級WFC聚氨酯硬泡保溫裝飾復(fù)合板作為地面保溫材料，其傳熱系數(shù)是0.47 W/(m2·K)。

2.3 節(jié)水措施

在該小型公共建筑中，用水系統(tǒng)均利用節(jié)水設(shè)備和器具，節(jié)水率在8%以下，在建筑內(nèi)部進行污水、廢水分流處理，設(shè)置雜排水排水管系、糞便污水排水管系，并設(shè)置給水供水管系與中水供水管系。在此體系中，其中水的用量是4.4 t/d，中水的原水量是6.8 t/d，經(jīng)過分析計算，發(fā)現(xiàn)中水的處理量為5 t/d。依照主要處理量及水質(zhì)相關(guān)要求，在該建筑工程中，利用微型MBR一體化中水處理設(shè)備進行中水處理，引進膜生物反應(yīng)器污水處理技術(shù)。在微型污水處理器中，可以將其分為設(shè)備箱與處理池這兩個部分，設(shè)備箱設(shè)置在地上，處理池設(shè)置在地下。在處理池中，主要包含了生化池與調(diào)節(jié)池這兩個部分，其中生化池內(nèi)部具有活性微生物，可以對污水進行凈化，利用曝氣器可以提供相應(yīng)空氣；調(diào)節(jié)池內(nèi)部具有污水提升泵，可以讓污水進入生化池之中。同時，有膜組件安裝在生化池中，利用出水泵負壓作用，可以讓凈化完成的水通過膜流出，以供二次使用[2]。

2.4 新風換氣與霧化降溫

在療養(yǎng)室中設(shè)置新風換氣系統(tǒng)，依照房間大小可以選擇機器數(shù)量，設(shè)置風量。在該小型公共建筑中，共有16臺LY-300B/W型設(shè)備，具有300 m3/h的新風量；共有2臺LY-1600B/W型設(shè)備，具有1 600 m3/h的新風量。利用φ100消音軟風管作為新風換氣系統(tǒng)支管，利用φ150消音軟風管作為系統(tǒng)主送管、排風管。在建筑內(nèi)庭院夏季活動區(qū)域利用霧化降溫技術(shù)，其應(yīng)用面積約為224 m2,在該區(qū)域中，共有8臺可移動霧化降溫風扇，約為8 m～15 m的有效距離，且最大風量可以達到8 000 m3/h。

2.5 綠化和透水鋪裝

將面積約為138 m2的屋頂花園設(shè)置在北側(cè)療養(yǎng)室上部，該技術(shù)可以讓城市熱島效應(yīng)得到有效減緩，可以讓屋頂公共空間得到創(chuàng)造，同時可以起到改善熱舒適度、隔熱保溫的功能。建筑約有224 m2的庭院綠化面積，利用滴灌、噴灌對其進行澆水。利用聚合物纖維混凝土透水磚鋪裝在室外庭院與人行道，約為120 m2的總鋪裝面積，室外透水地面面積大于40%。

3 能耗模擬分析

3.1 分析方法

利用Energy Plus能耗分析軟件可以對該小型公共建筑的能耗進行分析，依照建筑圖紙，可以對其進行建模。在該模型中，房間如果使用情況及功能較為接近，那么可以將其合并作同一熱工分區(qū)。

3.2 參數(shù)計算

設(shè)備、人員及照明為建筑室內(nèi)主要熱源，計算熱源功率以及作息時間可以得出熱源逐時熱功率。該建筑實際體形系數(shù)是0.34，在圍護結(jié)構(gòu)上，屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為0.43 W/(m2·K)；外墻鋼筋混凝土基層+70厚保溫板傳熱系數(shù)為0.33 W/(m2·K)，190厚與250厚ASA復(fù)合保溫外墻板傳熱系數(shù)分別為0.37 W/(m2·K)，0.20 W/(m2·K)；非采暖空調(diào)房間和采暖空調(diào)房間的樓板、隔墻是0.47 W/(m2·K)與1.5 W/(m2·K)；接觸室外空氣底面的外挑樓板、架空樓板傳熱系數(shù)是0.47 W/(m2·K)；外窗的傳熱系數(shù)是2.3 W/(m2·K)；外門的傳熱系數(shù)是2 W/(m2·K)；地下室與地面的外墻傳熱系數(shù)是0.5 W/(m2·K)。該建筑利用市政供熱方法為建筑采暖系統(tǒng)提供熱能，應(yīng)用VRV空調(diào)系統(tǒng)在半地下室衛(wèi)生站區(qū)域與地下1層衛(wèi)生站區(qū)域中，其機組COP=3.5，利用單元式空調(diào)機在地下療養(yǎng)室，機組COP=3.6，將全熱新風換氣機設(shè)置在室內(nèi)，具有50%的新風回收比，夏季與冬季的全熱回收效率分別為55%,65%。在溫濕度參數(shù)上，其室內(nèi)具有60%的相對濕度，夏季設(shè)計濕度是25 ℃，冬季設(shè)計濕度是18 ℃。療養(yǎng)室空調(diào)全天開啟，其余房間從早8點開啟，至晚8點關(guān)閉[3]。

3.3 負荷計算

對建筑逐時冷熱負荷進行計算，比較參考建筑，發(fā)現(xiàn)建筑業(yè)實際全年最大熱負荷下降15%，最大冷負荷下降10.2%，累積熱負荷下降38%，累積冷負荷下降2.7%。對其HVAC系統(tǒng)能耗進行分析，比較參考建筑，發(fā)現(xiàn)其每年可以節(jié)省的采暖能耗約為16 012 kW·h，空調(diào)系統(tǒng)耗電量可以節(jié)省10 012 kW·h。對其照明系統(tǒng)能耗進行分析，利用該分析軟件，設(shè)定工作日運行時間為11 h，全年運行時間為261 d，可以發(fā)現(xiàn)實際建筑的全年照明耗電大約是46 000 kW·h，參考建筑的實際照明耗電約是55 000 kW·h。

4 結(jié)語

在該小型公共建筑中，應(yīng)用了太陽能技術(shù)、節(jié)能圍護材料、新風換氣與霧化降溫等節(jié)能環(huán)保技術(shù)，通過模擬能耗分析，可以發(fā)現(xiàn)該建筑設(shè)計和參照建筑相比具有明顯的節(jié)能效果，在對生活環(huán)境、居住條件進行改善的同時可以滿足節(jié)能目的。