绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。生态文明考核办法在绿色发展指标体系中明确将提高城镇绿色建筑占新建建筑比重作为生态文明评价指标。同时,在生态文明考核评价指标体系中对能耗总量、排放总量均提出了要求,这就要求城市综合开发项目中的绿色建筑应该以节能、减排、环保为重点,将适宜的绿色建筑技术进行合理的整合,以实现能实行、能复制、能推广的目的。城市综合开发项目绿色建筑实现途径包括以下几个方面。
1)绿色建筑建设整体思路
绿色建筑应充分考虑节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与绿色材料、室内环境质量与绿色运营管理,理念设计如图2-4所示。
图2-4 绿色建筑理念设计示意图
(1)建筑物优先考虑被动式设计。采用减少建筑体形系数,提高围护节能保温性能,合理确定窗墙比,降低冬季采暖能耗等技术手段,用最低的成本达到最佳的节能效果。
(2)通过建筑标准化节材。房型可采用统一模数,遵循全明采光、动静分区、南北通透、低碳自然的理念,建筑装修设计一体化,厨房和卫生间全明并且采用标准化设备,可在区域开发政策上规定不得出售毛坯房,住宅类装修可为菜单式精装修或简装修,所有装修材料必须符合环保要求。
(3)充分利用可开发浅层地热能资源及对建筑密集地段的高层建筑采用地下水水源热泵中央空调系统,解决建筑物的冷热能源需求;开发深层地热资源,解决建筑物的供热能源。采用阳台式太阳能系统、屋顶太阳能系统、高保温围护结构等措施以减少能量流失。综合利用地下空间,地下空间与下沉广场结合,实现地下车库自然采光通风。
2)主动控制建筑物热负荷
采用智慧遮阳等形式阻断室外光热传播,为了减少从窗户进入室内的日射负荷,在设计时考虑采用房檐、百叶等可以阻断日射的方案。对围护结构的隔热性能予以强化,采用高气密性、高隔热性、二重结构以及地下隔热等围护结构措施。做好防止室外热量的入侵,防止从墙壁、屋顶、窗户等侵入的外部热量,同时尽量减少从窗户产生的热损失。从屋顶入侵室内的热负荷最大,因此尽量考虑采用屋顶绿化或遮热涂料,减少屋顶表面温度上升。
3)有效利用自然能源
(1)利用自然通风。一是所有建筑在规划阶段进行风环境模拟,综合考虑冬季防风和夏季导风,提高建筑通风效果,实现过渡季节自然通风。二是在建筑内设计用于促进自然通风的中庭空间,将外界自然风引入室内,在过渡期尽量进行自然通风,减少过渡期空调的能源消费量。设计中庭的情况下,即使在无风时也可以进行自然通风(利用中庭上下部的温度差实现自然通风)。此外,不管外界风从哪个方向吹来,通过在建筑物顶部设置遮风板,风吹过时,顶部形成负压,也可以促进自然通风。三是利用楼梯间也可以达到与设置中庭和在顶部设置遮风板相同的自然通风的效果(图2-5)。在没有风的时候利用楼梯间自然产生的上下温度差实现浮力通风。在楼梯间顶部设置遮风板,外界风吹过时,排风口处形成负压,空气自然由楼梯间流向外部,即使在没有风的时期也可以期待自然通风的效果。
图2-5 利用楼梯间进行自然通风的设计案例
(2)利用土壤源制造冷热风道。土壤温度夏季比外界凉快,冬季比外界暖和,一年中温度都比较稳定。在建筑物的地下设置空气的通道,利用土壤的冷或热量对空气进行冷却或加热。通过设置地中冷热风道对新风进行预冷和预热(图2-6),可以达到减少新风负荷的目的,从而实现节能减排。
图2-6 利用地中冷热风道对新风进行预冷和预热
注:VAV,变风量空调系统;SA,送风;RA,回风;GL,室外地坪标高。
(3)通过中庭以及遮光反光板实现自然采光。建筑物能源消费量的20%左右属于照明消费的能源。但是如果能够很好地利用白天丰富的自然光,将自然光用于室内照明,那么用于照明的能源消费量将大幅度削减。在建筑规划设计阶段,考虑可以将自然光引入室内的建筑设计(设置中庭、遮光反光板等),在室内办公空间设置照度传感器,通过照度传感器调节室内照明器具的照度情况,达到削减照明负荷的目的。
(4)采用光导管实现自然光的利用。通过窗户采光对于离开窗户比较远的室内空间而言有一定的限度。此外,对于没有外窗的房间也不可能实现自然采光。可以采用光导管引入自然光,光导管可以将自然光传输到建筑物内的很多场所。光导管内采用可视光反射率达到标准的铝材,从采光部进入光导管内部的自然光经过铝材的镜面反射将光运输到放光部。据统计,办公楼宇若通过设置光导管系统,每年用于照明的电力消费量,与一般照明系统相比可以节能65%。
(5)太阳能的利用。屋顶上优先考虑设置太阳光发电板和屋顶绿化,太阳光发电板的设置需要考虑与建筑物设计的协调,可以设置在屋顶上或者竖向外墙面。规划设计时应结合能源需求和采光需求(可选用透光型或透明型材质),选取太阳能板的材质、面积和发电效率等参数,应尽可能考虑采用光电设备。
(6)提高设备系统的配置运行效率。综合考虑高效冷热源设备的选定、冷热源水泵的数量、冷热源水泵的变流量控制、设置蓄热/冷槽实现负荷平均化、新风空调和地源热泵等方式提高冷热源系统的效率。如图2-7所示,通过采用高能效比(COP)的离心式制冷机,减少了冷冻机的能源消耗,同时利用夜间低谷电力进行蓄冷,可以削减白天峰值负荷,实现了电力需求侧管理,也减少了运行能耗费用。
图2-7 高效离心制冷机与冰蓄冷的组合
通过变风量系统、变水量系统以及地板送风等方式可以减少能源传送损耗。通过全热交换器、二氧化碳浓度智能感应控制新风量等技术可以减少新风负荷。通过照明灯具的智慧高效运用,如采用LED灯以及光传感器进行初期照度补正,利用传感器与照度控制系统对照明灯具照度进行控制,可以有效削减照明能耗(图2-8)。通过采用余热回收型热水器、燃气引擎热水器等高效热水设备也可以大幅削减居民生活热水的能源消费量。
图2-8 利用照度传感器和人体传感器控制照明灯具实现节能
4)采用建筑能源环境管理系统(www.daowen.com)
建筑能源环境管理系统(BEMS)是把建筑能耗设备实现在线监测以及节能自动化控制的信息化系统(如图2-9所示)。通过BEMS可以对建筑物内的能源使用状况、设备运行状况实现在线监测以及在线管理。该系统可以根据监测参数的大数据分析情况,在需求预测的基础上迅速制定设备系统的最优化运行方案,并立即执行。通过实时在线监测,在节省能源管理人工费的前提下,可以有效降低建筑能耗。
图2-9 BEMS概念图
BEMS应实现如下主要功能:
(1)建筑物能源最优化运行。建筑物的运行管理费用占建筑物整个生命周期费用的75%~80%。为了提高大楼的经营效率,需要将大楼的运行管理费用最小化。BEMS可以将建筑物的运行管理费用最小化,同时通过BEMS还可以对建筑设备进行时间管理,减少设备的无效运行,进一步节省管理人员的劳力。
(2)优化维修保养管理。建筑设备具有空调采暖、通风、照明、给排水等多种功能。确保设备的正常运行以及维持各种设备的正常功能,是建筑运行管理的关键。BEMS可以将以上各种设备功能进行可视化信息化管理,便于设备运行的及时维护和最佳的优化运行方案,从而达到节能降耗的目的。
5)运用高效的建筑节能技术
表2-1中列出了各种节能技术以及其适用的建筑物。在设计城市综合开发项目单体建筑物时,有必要综合考虑建筑物的用途和使用对象的特性,选取适宜的建筑节能技术。
表2-1 建筑节能技术及适用范围
续表2-1
6)绿色建筑材料
(1)建筑材料应符合环保等标准要求。
生态文明体系中,特别强调了环境保护和环境监管,并对PM2.5等空气质量参数和排放参数进行考核。这就要求项目应用的建筑材料中有害物质含量符合现行国家标准要求。为达到节材的目标,建筑造型要素应简约,无大量装饰性构件;现浇混凝土应采用预拌混凝土;建筑结构材料合理采用高性能混凝土、高强度钢。可将建筑施工、旧建筑拆除和场地清理时产生的固体废弃物分类处理,并将其中可再利用材料、可再循环材料回收和再利用。在建筑设计选材时应充分考虑建筑材料的可循环利用性能。在保证安全和不污染环境的情况下,可再循环材料使用重量应占所用建筑材料总重量的10%以上。土建与装修工程一体化设计施工,不破坏和拆除已有的建筑构件及设施,避免重复装修。办公、商场类建筑室内采用灵活隔断,减少重新装修时的材料浪费和垃圾产生。可以大量采用透水地面,将雨水渗入地下,以减少降碱成本。
(2)在非结构材料中广泛应用再利用材料(表2-2)。
表2-2 再利用材料的应用部位
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