節能技術在綠色建筑中的應用

□文/郭 媛

天津市建筑節能管理中心位于梅江生態居住區華廈津典項目漣水園內，建筑面積9 500 m2（含地下），框架結構，地上5層7 500 m2，地下1層2 000 m2。華廈津典項目是天津市首推住宅建設三步節能試點示范項目，節能管理中心作為其建設中的公建項目，重點提出并引入了綠色建筑的理念。工程于2006年10月底交付使用，運行3 a多以來，整體運行良好，不考慮地下室面積建筑總耗電量為 89 kW·h/（m2·a），其中空調單位能耗為 58.4 89 kW·h/（m2·a），為同類公共建筑的67.5%（考慮房間使用率為80%）。該建筑根據住房和城鄉建設部《綠色建筑評價技術細則》公共建筑類評分標準進行評價，總得分達到130.8分（滿分150分）。達到了預期目的，起到了綠色建筑的示范作用。下面就建筑圍護結構，地源熱泵制冷、供暖，溶液式熱回收新風系統，太陽能發電、熱水，再生水利用幾個主要技術要點進行介紹。

圍護結構

玻璃幕墻

圍護結構主要采用外傾式呼吸式幕墻形式，考慮到建筑的特點及要求，通過技術參數的詳細分析比對，外層幕墻采用規格為8mm+8mm透光性較好的安全夾層玻璃，內層幕墻采用規格為6mm+12mm+6mm的LOW-E充氬氣中空玻璃，兩層玻璃之間留有1.15 m的空氣夾層。根據建筑外形的要求，1～3層內外玻璃幕墻之間的夾層上下貫通并在外層幕墻的上、下部分別設置排氣口和進氣口，夏季開啟時可帶走空氣夾層中的熱量，冬季關閉時利用溫室效應提高夾層空氣溫度，降低建筑物整體能耗，過渡季節還可有效實現自然通風，從而進一步節約能源，提高室內環境質量。見圖1。

圖1 幕墻剖面示意

經檢測內層幕墻的傳熱系數為1.8 W/（m2·K），結合內外幕墻的空氣層，特別是冬季形成的溫室效應的共同作用，傳熱系數可達到1.25 W/（m2·K），性價比高，節能效果明顯。

遮陽系統

根據建筑物整體外形特點，外墻面與地面形成70°且外傾斜的夾角，在夏季可有效減少陽光直射，具有一定的自遮陽作用。當入射角為40°時，陽光輻射量會減少37.5%，如圖2；當入射角為50°時，陽光輻射量會減少93%，如圖3。

圖2 40°時與垂直幕墻對比

圖3 55°時與垂直幕墻對比

盡管建筑本身具備外傾特點能夠對陽光起到一定的遮擋作用，但當清晨和傍晚太陽高度角較小時，樓板出挑對陽光的遮擋較小，仍有一定的輻射熱透過幕墻進入室內，需要設置遮陽板，以遮擋光線。由于建筑本身呈圓形，太陽光不是同一時間照到外幕墻各處，所以采用了平行分組、垂直升降的遮陽方式，由計算機動態控制，隨太陽的移動而自動分組升降，以擋住正面入射的光線。使得整個幕墻的遮陽系數均在50%以下，3～5層的遮陽系數≤30%。

外墻、屋面和地下室頂板

建筑物外幕墻內的混凝土柱、梁、板采用外保溫技術，保溫材料選用80mm厚聚苯板，傳熱系數為0.55 W/（m2·K）；地下室選用 80mm 厚聚苯板粘貼，傳熱系數為0.55 W/（m2·K）；屋面選用110mm厚聚苯板，傳熱系數為 0.45 W/（m2·K）。

暖通空調

冷熱源形式

采用了地源熱泵系統這一新型生態綠色能源空調制冷供暖方式。利用地下淺層常溫土壤中的能量作為冷熱源對建筑內進行溫度調節，通過埋地換熱器系統只取冷熱不取水，不存在對大氣排熱、排冷的熱污染和排煙、排塵、排水等環境污染問題，使建筑在能源方面對環境的影響達到最小。

空調系統

采用干盤管末端空調系統和獨立溫濕度控制新風系統的形式，從根本上實現室內溫度和濕度的獨立控制。風機盤管采用干盤管形式，夏季給水溫度為16～18℃。在夏季運行之初，當地源側的循環水溫度較低時，可直接作為風機盤管的給水，與其他方式的空調系統比較，節能效果明顯。

新風系統

采用獨立溫濕度控制方式的熱泵型溶液除濕新風機組，利用溴化鋰溶液對新風進行調濕處理。通過中效過濾器過濾新風、處理可吸入顆粒物并對排風進行冷（熱）量回收。系統回風口設有CO2濃度檢測探頭，可根據室內CO2濃度對新風量進行調節。一般情況下，熱泵型溶液除濕新風機組的COP值可達到5.5左右。

由于新風機組承擔了室內濕度的調節，室內空調末端采用了干盤管型式，有效抑制了細菌的滋生和蔓延，提高了室內空氣質量。與其他方式的空調系統比較，具有較高的節能效果和舒適度。

太陽能利用

太陽能發電技術

利用太陽能發電技術，在3～4層屋頂設置180 m2太陽能電池板，直接發出36 V電，采用LED采光帶為1～5層電梯前室、走廊等長暗區供電。太陽能電池板峰值發電量5.88 kW。

太陽能熱水系統

生活熱水采用建筑一體化的太陽能集熱器并配多源熱泵進行加熱。太陽能集熱器集熱面積為95 m2，熱泵功率12 kW，可供應3 m3/d洗浴熱水。

太陽能集熱器及多源熱泵加熱系統相互取長補短，互為備用。在日照充足時優先使用太陽能加熱熱水，陰雨天氣或日照不足時利用太陽能集熱器產生的低溫熱水作為多源熱泵的輔助熱源，以改善熱泵的運行工況，提高其制熱性能。這種組合形式，使二者均在相對比較穩定、高效的條件下工作，保證系統全年全天候的衛生熱水供應。

太陽能集熱器設置于屋頂機房外側弧形墻體內，由于太陽能集熱板全部鑲嵌于墻體內，與墻體完全實現了一體化。見圖4。

圖4 太陽能一體化完成效果

水資源利用

再生水利用

再生水資源利用是梅江生態居住區在節水設計上的一大特點并于2002年底實現供水。作為其中的一個組成部分，天津市建筑節能管理中心項目設計有獨立再生水系統，主要用于樓內沖廁、室外湖面補水、綠化灌溉等。同時，項目建設期間的施工用水也全部采用了再生水。最大程度地達到了節約傳統水資源的目的。

雨水收集和回補地下水

在規劃設計和建設中將屋面雨水全部有組織排入相鄰的湖體并通過生物等處理系統以及湖水自潔凈能力進行處理，達到CJ/T 95-2000《再生水回用于景觀水體水質標準》要求。景觀湖體采用了深淺區相結合的形式，深水區不封底，雨季高水位時還可回補地下水。

內給水器具和設備

建筑物內給水器具和設備全部采用了節水型產品，達到了較好節水效果。經綜合測算，非傳統水源利用率達50%以上。

結語

工程自2005年8月開始設計施工，2006年9月進入系統調試，歷經3 a運行監測和技術考核，表明工程設計合理、設備運行穩定，整體節能效果顯著，達到了預期目的，起到了綠色建筑的示范作用。2010年1月通過天津市建交委科技成果項目驗收。