低碳背景下建筑节能降耗设计研究分析

低碳背景下建筑节能降耗设计研究分析摘要：随着我国社会经济的发展,城市化步伐的加快，建筑节能降耗逐渐成为人们所关注的焦点。如何使建筑既能适应社会经济和城市化的发展需要，乂能提高能源的利用率，是建筑设计人员需要进行探究的问题。本文以某工程项IJ为例，根据项目建设的地域和环境实施科学的节能降耗，以供参考。关键词：节能降耗；能源问题；设讣理念引言LJ前，建筑耗能已经和工业耗能、交通耗能成为我国能源消耗的三大耗能大户。近年来，随着建筑总量的不断增加，建筑高能耗更是呈急剧上升的趋势，给能源和环境带来严重的破坏和影响。建筑设计节能降耗是顺应时代发展的需求，是能源降耗的进一步拓展和优化，是促进建筑行业及自然环境和谐发展的重要课题。1.项目概况本项LI地块南北向距离约200m,东西向距离约100m,规划占地面积约2376m2,总建筑面积为139970m2,其中地上建筑面积110986.79m2,地下建筑面积28991.83m2,为办公、商业设施一体的综合性建筑。办公山1#楼6层建筑、2#楼的25层高层主楼及其9层辅楼和最高14层的3#楼组成，沿基地西南侧北一环路布置。该工程建成后将是本区域重要的城市建筑，能够成为北一环路高架下车道的标志性建筑。商业山办公楼主楼底部和裙房组成，分别位于1#楼的底部二层、2#楼底部三层及其裙房、3#楼的底部三层，提供街区市民丰富多彩的购物、文化休闲活动场所，包括沿街商业、商业内街及其广场、廊道等（图1）。图1-实景图2•节能降耗设计在项目中的实现本项H节能降耗设计以系统协同性、地域性、高效性、自然性、健康性、经济性等原则为依据，从节水技术、热岛效应设讣处理、绿色新能源技术以及复层绿化降噪设计等方面阐述本项目的绿色节能环保技术的实施。2.1节水技术为优化水源使用效率，创新废水处理技术，通过蓄水层补给减少废水的产生和饮用水的需求。考虑运用雨水、中水、冷凝水进行灌溉，优先利用利用节水器具。最大化建筑内部用水的效率，以减少市政供水和废水系统的压力（图2）o图2-雨水回收系统（1） 雨水利用为充分利用水资源，结合自身特点设计采用PP蓄水模块设置雨水回用系统收集绿色屋顶和附近的人工湖收集雨水。雨水将经过过滤消毒处理后经增压泵提升至使用点，采用微水量灌溉系统高效节水灌溉方式对绿化灌溉与硕质道路冲洗，将雨水机房设置于场地地势最低处的地下室，高效地达到节水的目的。（2） 景观灌溉以高效率的设备和适合当地气候的控制系统进行土壤、气候分析，设计选择合适的、地域特色景观植物以减低和消除对浇灌的要求。（3） 节水设备使用高效的设备，节水设备，堆肥式座便器和无水小便池和使用者感应器来降低饮用水的需求，座便器和小便池使用中水或雨水冲水，利用从洗手池及浴室收集的水来灌溉植被或冲洗厕所。2.2热岛效应设计处理社会的发展，科技的应用给人们生活带来福利的同时，也为环境带来负面影响，如建筑的高能耗引起的热岛效应就是很好的例证，如何就项LI开展过程中有效降耗，解决热岛效应问题，就本案而言，以增强室外大面积地面透水能力和镂空植草铺砖停车位的设讣方法，最大程度上利用屋顶绿化等技术手段予以实现。2.2.1室外地面热岛效应处理增强地面透水能力，可缓解城市及住区气温逐渐升高和气候干燥状况，降低热岛效应，调节微小气候，增加场地雨水与地下水涵养，改善生态环境及强化天然降水的地下渗透能力，补充地下水量，减少因地下水位下降造成的地面下降，减轻排水系统负荷，以及减少雨水的尖峰径流量，改善排水状况。本项H计算透水面积主要有绿化面积和镂空率大于40%植草铺砖停车位面积，该两部分面积总和约为5943.4m2,室外部分面积约为14264.1m2,故訂前室外透水面积比约为41.7%o（11于增大渗透面积可以有效降低市政雨水管道压力，改善局部微气候，因此建议本项LI最大化室外透水面积比（图3）o图3■镂空率大于40%的植草铺砖停车位2.2.2屋顶热岛效应处理屋顶绿化根据建筑屋顶结构特点、荷载和屋顶上的生态环境条件，设计选择生长习性与之相适应的植物材料，通过技艺手段在建筑物顶部营造绿色屋顶景观花园。屋顶绿化不仅仅是绿地向空中发展，节约土地、开拓城市空间的有效办法。也是建筑艺术与园林艺术的完美结合，更在在保护城市环境；高效解决热岛效应问题上起着不可忽视的作用。整个基地绿化占地面积为4754.7m2（包括屋顶绿化折算面积），绿化率为20.0%,因本项口屋顶设置有太阳能热水系统、VRV室外机等，对可釆用屋顶绿化面积有一定影响，在满足其他要求的前提下，合理最大化设置屋顶绿化⑴。为了使区域空间的热岛效应得到极大地解决，本案采用组合式布置方式，使用低矮灌木和更多种类的植被以形成高低错落的景观，以疏林草地、花径、结合其他园林小品，具有开朗、幽静、明快相结合的园林空间特点，构成具有浓郁气息景观。植物以银杏、七叶树为骨干树，以鸡爪械、七叶树林、银杏林等展示艳丽秋色，令人留连忘返，每年口月份岀现〃停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花“意境。以桂花、紫薇为骨干树种、以雪松、合欢、木槿、石榴、四季时花为配置树种，每到七、八月桂花阵阵香气袭来，月光在姪紫嫣红的木槿花、石榴花映衬下显得格外明亮，不禁想到“醉里偶摇桂树，人间唤做凉风〃是唇夜纳凉好地方。以梅花、蜡梅为骨干树种，以香樟、广玉兰、海桐、紫叶素、四季时花为配置树种,每年12月，梅花吐蕊、蜡梅飘香，居民在寒冷冬天也能闻到幽幽清香，宜人的景观令人心旷神怡；并科学地解决热岛效应问题，为项LI节能降耗增砖添瓦。布置花园式屋顶景观以增加更多的造景形式，景观小品、建筑和水热岛效应体，在植被种类上更为丰富，以植物群落的自然景观作为小品的背景及配置，设置木质景亭.坐凳，花钵供游人休憩游赏。植物以海棠.杜鹃为骨干树种、合欢、广玉兰、桑树、樱花、紫荆、四季时花等为配置树种，利用绿化屋顶降低热岛效应，同时利用雨水作为灌溉（图4）o图4•屋顶绿化全景图2.3绿色新能源技术设计太阳能.空气源热泵、外遮阳系统、地下室采光、排风热（冷）回收等绿色新能源技术得到广泛应用，从而达到高效的节能降耗效果。2.3.1太阳能新能源利用通过对屋顶遮挡阴影分析以确定太阳能热水系统设置位置，太阳能光伏系统的合理性分析可以采用平板太阳能集热器为客房提供生活热水，使用乙二醇介质为部分采暖热水及为泳池提供热源，使冬季集热器可正常使用［2］。（1） 屋顶遮挡阴影分析。太阳能光伏系统需考虑光斑效应（即不能有部分遮挡），要保证冬至日上午九点至下午三点这段时间有完整日照情况，同时由于2#塔楼屋面大部分设置有电梯机房、3#楼屋面设置有相当数量的VRV室外机，同事考虑到造型上女儿墙高度对光伏发电板的影响问题，故此本项U不宜设置太阳能光伏系统而采用集中式太阳能热水系统（图5）。图5-2#塔楼屋面日照时数分析（2） 空气源热泵与太阳能热水系统联合使用。空气源热泵系统，也称“空气能热水器〃、〃冷气热水器〃等。空气源热泵系统把空气中的低温热量吸收进来，经过压缩机压缩后转化为高温热能以此来加热水温。空气能热水器具有高效节能的特点，制造相同的热水量，空气能热水器消耗费用的成本仅为电热水器的1/4、燃气热水器的1/3,比电辅助太阳能热水器利用能效高。根据绿色建筑评价标准优选项5.2.18条的要求，2号楼裙房九层屋面大部分满足春分日4小时以上日照,故本项□设计选择节能效果更好的空气源热泵系统作为太阳能热水系统的辅助强制循环加热措施，热水部分单独设置水表讣量，并设置60m2的集热器面积以保证2#四层物业管理用房用水，且保证45。热水出水时间小于lOSo232外遮阳技术高层建筑的外立面采用双层设计，从而增强了建筑的保温隔热性能，此外，遮阳厅叶也结合于上层立面当中，用于阻挡夏季过热的阳光直射室内。在建筑朝阳立面利用冬夏太阳照射角度不同釆用相应的外遮阳技术，以减少夏季热辐射，并保障冬季可接收太阳辐射降低釆暖能耗。本项U东西立面建议采用固定遮阳与可调节外遮阳相结合的方式，夏季强烈的阳光透过窗户玻璃照到室内会引起人的不舒适感，同时还会增大空调负荷。窗户的内侧窗帘在遮挡直射阳光的同时常常也遮挡了散射的光线，影响室内自然釆光，在窗户的外面设置一种可调节的遮阳装置，可以根据需要调节遮阳装置的位置，防止夏季强烈的阳光透过窗户玻璃直接进入室内，提高使用者的舒适感，并大大缩短空调器运行的时间（图6）。图6-遮阳系统233地下室釆光技术优化（1）本项目应采取一种新型无能耗、一次性投资、无需维护、节约能源和创造效益的光导照明系统装置，其系统原理是通过釆光罩高效采集自然光线导入系统内重新分配，再经过特殊制作的导光管传输和强化后山系统底部的漫射装置把自然光均匀高效的照射到任何需要光线的地方，得到山自然光带来的特殊照明效果。在节能方面可完全取代白天的电力照明，至少可提供十小时的自然光照明，在环保方面本系统照明光源取自自然光线，光线柔和、均匀，全频谱、无闪烁、无眩光、无污染，并通过釆光罩表面的防紫外线涂层，滤除有害辐射，能最大限度的保护居者的身心健康［3］。该套装置包括采光装置、导光装置、漫射装置等儿个部分（图7）。图7-地下室采光系统（2）采光通风井。本项tl在地块东南角负一层车库上方结合景观设计设置采光通风井的方式来改