建筑節(jié)能在工程中的應(yīng)用類型

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目前“節(jié)能、環(huán)保、舒適”型建筑越來(lái)越受到國(guó)家和老百姓的重視,建設(shè)部也發(fā)布了建筑節(jié)能“十五”計(jì)劃綱要,但在上海地區(qū)實(shí)際應(yīng)用還不多,較大規(guī)模、較大面積地同時(shí)使用多項(xiàng)節(jié)能措施更加少了,許多節(jié)能項(xiàng)目還處在試驗(yàn)階段。特別是地源熱泵空調(diào)系統(tǒng),上海地區(qū)只有小別墅中開(kāi)始試驗(yàn)使用,目前我公司在上海金山投資了一個(gè)新金山國(guó)際幼稚園,總建筑面積21000平方米,三層建筑,共十一個(gè)單體,委托德國(guó)本哈特溫克教授建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所進(jìn)行方案設(shè)計(jì),本項(xiàng)目設(shè)計(jì)理念先進(jìn),設(shè)計(jì)充分考慮了中國(guó)特有的生態(tài)環(huán)境條件、可持續(xù)發(fā)展以及無(wú)障礙理念,采用了德國(guó)技術(shù)的環(huán)保節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),建造時(shí)采用國(guó)際最先進(jìn)環(huán)保節(jié)能措施及新型材料設(shè)備,并實(shí)際應(yīng)用于該項(xiàng)目。如:地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、外墻保溫系統(tǒng)、無(wú)梁樓蓋的應(yīng)用、外遮陽(yáng)系統(tǒng)、太陽(yáng)能的應(yīng)用、門(mén)窗斷橋隔熱的應(yīng)用、雨水收集系統(tǒng)、低壓照明節(jié)能系統(tǒng)、外墻裝飾材料采用綠色材料等,目前該項(xiàng)目已正式運(yùn)行??梢哉f(shuō)本建筑是目前上海地區(qū)已建成的建筑項(xiàng)目中面、最集中地體現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保、舒適、可持續(xù)發(fā)展概念的實(shí)例之一?,F(xiàn)就本項(xiàng)目所采用的環(huán)保節(jié)能技術(shù)作一下交流介紹:
    一、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)
    地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源(也稱地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既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(guò)輸入少量的高品位能源(如電能),實(shí)現(xiàn)低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移,地能分別在冬季和夏季作為低溫?zé)嵩春透邷責(zé)嵩矗杭丛诙?,把地能中的熱量“取”出?lái),提高溫度后,供給室內(nèi)的用戶;在夏季,把室內(nèi)的熱量取出來(lái),釋放到地能中去。它的封閉環(huán)路部分由埋藏在地表以下的一長(zhǎng)段塑料管道組成,該塑料管道埋在地下與土壤接觸,因而熱量在管道里的液體和土壤之間進(jìn)行傳遞。環(huán)路中循環(huán)的水或防凍劑水溶液,在冬季熱量傳遞給熱泵,在夏季將熱量傳出熱泵。地下?lián)Q熱器中循環(huán)的液體和熱泵之間的熱交換,發(fā)生在熱泵的水-制冷劑換熱器里。
    熱泵系統(tǒng)使用儲(chǔ)存在地殼中的太陽(yáng)能,能量每天都通過(guò)太陽(yáng)輻射、降水、風(fēng)等方式傳遞到或從地表傳出,由于土壤的絕熱性,它的溫度要比外部空氣溫度更穩(wěn)定些。由此地表30英寸以下的土壤溫度接近于年平均大氣溫度。并且冬、夏季時(shí),土壤溫度達(dá)到最低和的時(shí)間要比土壤表面溫度延遲4周,這是土壤的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。正是由于這個(gè)優(yōu)點(diǎn),地源熱泵在年大氣溫度波動(dòng)較大的地區(qū)具有的優(yōu)點(diǎn)。
    本項(xiàng)目由于建筑密度比較低,有較大的草坪面積,上海地區(qū)地下水比較豐富,適合做地源熱泵空調(diào),設(shè)計(jì)采用了近300根EP埋地豎管,埋地深度為60米,間距4.5×4.5米,設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)建筑物的使用功能狀況,把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成多個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng),方便使用時(shí)各系統(tǒng)能夠獨(dú)立運(yùn)行。避免像中央空調(diào)集中制冷制熱,不方便分成多個(gè)系統(tǒng),某一區(qū)域需要使用空調(diào)時(shí)就要一起開(kāi),能量消耗大。地源熱泵的優(yōu)點(diǎn)是冷熱源來(lái)自地下,不需要制冷機(jī)組和鍋爐,機(jī)房只需很小的水泵房,熱泵交換器很小,可安裝在衛(wèi)生間或走廊的吊頂內(nèi)。可增加建筑物實(shí)際的使用面積,減少土建投入,同時(shí)地源熱泵系統(tǒng)可獨(dú)立設(shè)置運(yùn)行,可根據(jù)需要單獨(dú)開(kāi)機(jī),不會(huì)影響總體的使用和維護(hù),的優(yōu)點(diǎn)是地源取之不盡、用之不竭。雖然一次性投入比普通中央空調(diào)大一些,但運(yùn)行成本比普通中央空調(diào)低很多,經(jīng)測(cè)算,一個(gè)夏天的使用成本比普通中央空調(diào)降低30%左右。
    二、外墻保溫系統(tǒng)
    外墻保溫目前有兩種做法:保溫砂漿和保溫板材。
    本工程所有外墻選用了“擠塑型聚苯乙烯保溫板”作為外墻保溫材料。擠塑型聚苯乙烯保溫板是經(jīng)特殊工藝,連續(xù)擠壓發(fā)泡成的新型高品質(zhì)的保溫板材,連續(xù)均質(zhì)的表層及緊密的閉孔式蜂窩結(jié)構(gòu)能夠完全確保其優(yōu)異的保溫隔熱性能,超強(qiáng)的高抗壓性能和抗老化性及極好的抗水性能。與傳統(tǒng)的建筑保溫材料相比較,其性能的優(yōu)越性更能體現(xiàn),擠塑型聚苯乙烯保溫板的導(dǎo)熱系數(shù)為0.03W/(M.K),抗壓強(qiáng)度為大于250KPA,熱阻值保留率10年大于80%,而“普通的聚苯板”的導(dǎo)熱系數(shù)為大于0.041 W/(M.K),抗壓強(qiáng)度為小于50KPA,熱阻值保留率10年大于60%。同時(shí)它易于應(yīng)用,施工簡(jiǎn)單、施工工期短。本工程采用外墻保溫系統(tǒng)后,夏天室內(nèi)溫度比沒(méi)有外保溫的建筑物低3-5度,節(jié)約能源的消耗,實(shí)現(xiàn)了宜人的室內(nèi)溫度,并有效改善了居住的舒適性,同時(shí)具有良好的防水、防潮、防曬、防風(fēng)、防火等效果及外墻的抗老化。
    三、無(wú)梁樓蓋
    本工程設(shè)計(jì)積極引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念,改變國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般為有梁建筑的觀念,本工程全部建筑物設(shè)計(jì)采用了無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu),所有主要室內(nèi)空間不做吊頂,只有走廊和設(shè)備部位采用吊頂用于布置設(shè)備。無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)有兩大優(yōu)點(diǎn):第一,整個(gè)建筑物的層高可以比有梁的建筑要降低200-300毫米,同時(shí)無(wú)梁樓蓋建筑施工工藝比較簡(jiǎn)單,模板損耗少,勞動(dòng)人力投入少,還可縮短施工工期,并且不做吊頂后期裝修也相應(yīng)簡(jiǎn)單方便,可大大節(jié)約建造成本。第二,由于層高的降低,室內(nèi)空間體積也相應(yīng)減小,吊頂內(nèi)的這部分空間為無(wú)用空間,但實(shí)際使用時(shí)它所吸收的能量卻很大。當(dāng)空調(diào)運(yùn)行時(shí),吊頂內(nèi)的空間溫度隨房間溫度上升下降,這時(shí)這部分空間所消耗的能量浪費(fèi)就很?chē)?yán)重,采用無(wú)梁樓蓋的建筑物空間得到了合理的利用,空調(diào)的運(yùn)行成本也相對(duì)比有吊頂?shù)慕ㄖ锕?jié)約,同時(shí)我們經(jīng)過(guò)測(cè)算,無(wú)梁樓蓋同有梁樓蓋的建造成本基本相同。
    四、外遮陽(yáng)系統(tǒng)
    本工程設(shè)計(jì)根據(jù)南方地區(qū)的氣候特征,在建筑物的東南方向設(shè)計(jì)了較大面積的采光通風(fēng)窗,采光絕對(duì)良好,在西北方向設(shè)計(jì)了比較小的窗,以便在冬天能夠獲得更多的熱量和夏天能夠獲得更多的涼風(fēng),同時(shí)冬天西北風(fēng)對(duì)建筑物的影響減少到最小,保證自然狀態(tài)下的冬暖夏涼,增加了使用的舒適性。為了解決夏天朝南方向大面積的窗對(duì)房間的陽(yáng)光直射,本工程設(shè)計(jì)時(shí)采用國(guó)外的傳統(tǒng)做法,朝南的窗全部采用了自動(dòng)伸縮的遮陽(yáng)雨蓬,夏天阻擋了炎熱的太陽(yáng)直射,保障室內(nèi)的溫度變化不大,臺(tái)風(fēng)季節(jié)可根據(jù)風(fēng)力的大小自動(dòng)伸縮。外窗簾和外遮陽(yáng)系統(tǒng)在國(guó)外使用得很普通,具有良好的保溫隔熱效果,同時(shí)由于外窗簾和外遮陽(yáng)可做成各種色彩,增加了外建筑物立面美觀,我們國(guó)內(nèi)可逐步應(yīng)用。
    五、太陽(yáng)能的應(yīng)用
    太陽(yáng)能是取之不盡、用之不竭的環(huán)保能源,上海地區(qū)陽(yáng)光充足,非常適合太陽(yáng)能的利用。本工程設(shè)計(jì)時(shí)充分利用了太陽(yáng)能:第一,由于本學(xué)校為寄宿制學(xué)校,還有游泳池,熱水的用量很大,為了降低運(yùn)行成本,本工程在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮了太陽(yáng)能供熱系統(tǒng),不使用鍋爐,每幢樓的屋面安裝了大面積的太陽(yáng)能集熱管及熱水箱,目前使用下來(lái)效果相當(dāng)滿意,如此大規(guī)模的使用太陽(yáng)能熱水供應(yīng),在上海地區(qū)還是比較少的,不僅可節(jié)約能源,減少運(yùn)行成本,使用管理維護(hù)簡(jiǎn)單,同時(shí)不使用鍋爐就消除了鍋爐的安全隱患,這點(diǎn)對(duì)學(xué)校特別重要。第二,本工程由于室外場(chǎng)地面積比較大,需配置很多室外照明燈具,考慮到運(yùn)行成本,本工程全部配置了太陽(yáng)能燈,投入成本不比普通燈高,但運(yùn)行成本比較省。
    六、門(mén)窗斷橋隔熱的應(yīng)用
    門(mén)窗是建筑物保溫隔熱的最薄弱的地方,本工程在設(shè)計(jì)時(shí)為了配合外墻保溫,保證建筑物整體的保溫隔熱效果,采用了中空斷橋隔熱門(mén)窗,一般中空門(mén)窗雖然玻璃是雙層,但框是單層,達(dá)不到隔熱的效果。斷橋門(mén)窗是指門(mén)窗金屬框料中間用塑料橡膠等阻熱材料分隔,使得門(mén)窗金屬框內(nèi)外斷橋,再加上玻璃中空保證了門(mén)窗的整體隔熱保溫。外墻保溫加上門(mén)窗斷橋隔熱,這樣的配合是目前國(guó)內(nèi)外墻保溫系統(tǒng)。
    本項(xiàng)目充分利用了先進(jìn)的節(jié)能環(huán)保措施,許多投資人認(rèn)為,節(jié)能措施的應(yīng)用將大大增加建筑成本,同時(shí)使用效果達(dá)不到要求,但我們通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用,建筑物的整體節(jié)能效果相當(dāng)好,經(jīng)上海市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心評(píng)估,工程節(jié)能效果達(dá)到設(shè)計(jì)了的要求,德國(guó)專家對(duì)此評(píng)價(jià)很高。我們認(rèn)為,只要根據(jù)本身建筑物的特性及所處環(huán)境的不同,從設(shè)計(jì)入手總體考慮,合理選擇節(jié)能的措施(不要盲目追風(fēng)亂選),同時(shí)嚴(yán)格控制建造成本,造價(jià)比普通建筑微高一些,但相差不大。使用后的運(yùn)行成本且大大降低,對(duì)投資人來(lái)說(shuō)是有利可圖的,對(duì)我們國(guó)家的可持續(xù)性發(fā)展將起到很大的作用。