談建筑節能與新能源的綜合利用

韓 永 呂蕙芳

(鎮江市公共住房投資建設有限公司，江蘇鎮江 212000)

當前，隨著我國城市化進程的進一步加快，我國生產總值不斷增加及制造業整體結構的全面調整，建筑能耗比例會隨之不斷的提升，逐漸的與西方發達國家臨近占總能源消耗的1/3，從近三十年來關于能源方面的研究與實踐中看出，人們一致認為建筑節能在所有的節能途徑中是最具備節能條件的，是減少能源消耗，確保能源消耗供應充足的最佳方式之一，同時大型公共建筑的耗能比重越來越大，綜上所述我國的節能重點應是通過改進建筑設計、加強圍護結構保溫和有效利用太陽能，對大型新建公共建筑進行節能設計，對既有大型公共建筑進行節能改造，使建筑能耗大大降低。

1 工程概況

鎮江市第二人民醫院整體搬遷工程項目規劃建筑凈用地26 700 m2(26．7 hm2)，總建筑面積29 295 m2，項目醫療綜合樓等地上建筑28 095 m2，地下1 200 m2，全部為示范面積。建筑密度18．33%，容積率1．05，綠化率35%，地上機動停車位150個。項目建筑高度72．2 m，計劃建設期22個月。該項目為醫療綜合樓，屬于公共建筑，主要是通過綜合應用相關的節能技術達到相關的節能目標，對本地區貫徹國家節能減排政策起到示范工程作用。

2 工程主要節能技術措施實施方案

2．1 太陽能熱水系統

鎮江地區年平均氣溫15．4℃，日照數2 057．2 h，適合推廣太陽能熱水器，太陽能熱水系統是民用建筑工程設計技術措施——節能專篇/給水排水中推薦的一種節能熱水系統。該系統由集熱器、貯熱水箱、管道、控制器等組成，采用緊湊式或分離式布置。本項目太陽能熱水系統采用集中熱水供應方式，應用于鎮江市第二人民醫院醫療綜合樓，該醫院建筑地下1層，地上14層，建筑屋面有效面積為904 m2，設計采用全玻璃真空管太陽能集熱器，熱水系統主要應用于醫院住院部，其中，手術室為全天供應熱水，病房為定時供應熱水，儲熱水箱容積按屋面集熱器全天產熱水量確定。根據國標圖集06SS128太陽能集中熱水系統選用與安裝的規定、住院部定時供應熱水制度及住院部病人很大一部分靠陪護人員幫忙擦洗的實際用水情況，取GB 50015-2003建筑給水排水設計規范中熱水用水定額下限值，見表1。

表1 熱水用量計算(60℃)

其中，Ajz為直接加熱集熱器總面積;qrd為設計日用水量，L/d;tr為熱水溫度(60℃);t1為冷水溫度(5℃);Jt為集熱器采光面年平均日太陽幅照量，kJ/(m2·d);F為太陽能保證率(30%～80%);nj為集熱器年平均集熱效率(45%～50%);η1為貯水箱和管路的熱損失(15%～30%)。

就特定區域而言，C，t1，Jt為固定值;qrd，F，nj，η1為設計確定值，分別根據設計保證率、產品特性等選材各有不同，綜合各項因

直接加熱供水系統的集熱器總面積可按下式計算［1，2］:素取值從最不利情況考慮，qrd=91 L/d，tr=60℃，t1=4℃，nj=45%，η1=30%，F=0．3，鎮江地區平均日太陽輻照量13 933 kJ/(m2·d)，最終計算得，人均集熱器面積為Ajz=1．4 m2，建筑屋面有效面積為904 m2，因此，在設計過程中，盡最大可能利用屋面布置太陽能集熱器可以同時滿足645人的需求，從最有利的情況取值，綜合各項因素從最不利情況考慮qrd=36．4 L/d，tr=60 ℃，t1=4 ℃，nj=50%，η1=15%，F=0．3，平均日太陽輻照量18 550 kJ/(m2·d)，最終計算得Ajz=0．32 m2，建筑屋面有效面積為904 m2，因此，在設計過程中，盡最大可能利用屋面布置太陽能集熱器可以同時滿足2 825人的需求。最大限度的利用了太陽能。

2．2 外墻外保溫及屋面保溫隔熱技術

外墻外保溫是將保溫隔熱體系置于外墻外側，以賦予建筑物良好保溫隔熱性能的建筑節能措施。因為我國地少人多，城市人口居住密度高，居住建筑結構以多層和高層建筑為主，實施外墻外保溫建筑結構的單體面積以及高度都大很多，所以外墻外保溫施工難度較大［3］。目前，我國聚氨酯硬泡外保溫噴涂技術發展較為迅速，該外墻外保溫系統是一種綜合性能良好的新型外墻保溫體系，聚氨酯硬泡噴涂外保溫形式具有保溫隔熱性能好，可使全年采暖和制冷總天數減少，且日運行時間短、沒有任何縫隙，不會產生“熱冷橋”，適用范圍廣泛、施工簡便、容重低、導熱系數低、材質穩定，且阻燃、隔聲、抗震防腐［4］，其不空鼓、抗裂、防水技術尤其是適合鎮江地區多雨、季節溫差大等特點，聚氨酯硬泡導熱系數為 0．022 W/(m·K)，EPS為 0．041 W/(m·K)，XPS為0．028 W/(m·K)，24 cm輕體砌塊墻體體形系數大于 0．3，墻體的傳熱系數為0．57。若采用聚氨酯保溫，保溫層厚度30 mm，EPS 80 mm，XPS 60 mm厚(考慮空腔和空隙的因素)。聚氨酯密度為35 kg/m3，抗拉粘結強度0．3 kPa，完全可承受高層建筑外墻由于風的負壓荷載及飾面磚每平方米30 kg～35 kg的重量。而EPS抗拉強度在干燥狀態下，僅為0．1 kPa，浸水后的粘結抗拉強度則更低，聚氨酯系統采用整體噴涂，尺寸變化率小于1%，加之采用薄抹灰柔性抗裂層，表面一般不會開裂。而EPS，XPS則要求陳化40 d后方可使用，但在實際工程應用中很難做到這點，因而許多EPS，XPS保溫工程出現裂縫，墻體透寒、滲水等問題。聚氨酯硬泡閉孔率90%，自結皮閉孔率100%，堵塞所有空隙，而EPS，XPS為空腔粘貼，且水，結露水容易透過縫隙及空腔滲入基體。聚氨酯發泡劑采用無氟或半氟發泡，而EPS，XPS很難做到大都采用氟利昂發泡，氣體揮發破壞臭氧層，易造成污染。通過以上對比聚氨酯硬泡噴涂外墻外保溫在我國建筑節能領域具有良好的應用價值。其具體施工工藝為:放線打點→清理墻面→噴刷聚合物專用界面劑→噴涂聚氨酯保溫隔熱層→第一遍抗裂砂漿找平、壓入玻纖網格布→門窗、突出線條、陰陽角等部位特殊處理→第二遍抗裂砂漿抹面→飾面層施工(見圖1)。

2．3 玻璃幕墻外圍護部分保溫隔熱技術

玻璃幕墻是目前公共建筑普遍采用的一種建筑造型元素及立面營造手法，傳統節能技術僅僅關注幕墻材料的隔熱能力，而忽略建筑整體節能效果，單方面提高了幕墻的造價而節能的收效甚微。因而有必要從建筑的整體節能性能著手分析傳統玻璃幕墻的節能問題，提出解決方案。為此，我們采用性能化節能設計理念，解決本工程節能設計中的關鍵難題。性能化節能設計是一套完整的設計理論體系，應用公共建筑的幕墻節能設計中最重要的目標是:

1)提高建筑的整體節能性能以達到及超過國家及地方的建筑節能標準;2)減少冬季采暖期幕墻的散熱并加大夏季幕墻的隔熱能力，減少建筑冷暖負荷的同時可為建筑內部提供舒適的工作環境;3)充分整合幕墻節能體系與其他節能技術，保證節能體系在建筑全壽命周期內的低成本、低能耗運行;4)具有一定的抗火災、風災、震災的能力。為此，公共建筑的幕墻性能化設計應滲透于建筑規劃設計、單體設計、結構設計、暖通設計以及設備選型的始終，并在既有建筑節能標準中尋找突破，控制局部節能薄弱環節，加強整體節能性能，以實現建筑形態美觀與建筑節能高效的雙贏。針對本工程建筑玻璃幕墻的節能設計，我們采用了斷熱鋁合金門窗和Low-E中空玻璃的保溫隔熱形式。斷熱鋁合金門窗可以形成斷開的“冷橋”，有優良的斷面力學性能，良好的氣密性，造型美觀，便于鑲嵌中空玻璃;Low-E玻璃的遮陽系數可以達到0．4，有較高的節能保溫特性，透光性能好，充分的利用自然光。通過二者的整體優化設計實現良好的保溫隔熱，減少玻璃幕墻外圍護部分的能源消耗，提高玻璃幕墻的美觀性和舒適性能。

圖1 聚氨酯外保溫系統詳圖

3 結語

與常規公共建筑相比，除去必要的圍護、門窗、照明、空調費用后，太陽能熱水系統增量成本為360萬元，聚氨酯部分增量成本為101萬元、本工程的新型節能門窗示范增量成本為350萬元，本示范工程增量成本為811萬元，建筑節能增量成本364．5元/m2，靜態回收期為9年～12年，設計達到65%的節能標準［5］。

［1］ GB 50015-2003，建筑給排水設計規范［S］．

［2］ 鄭瑞澄．民用建筑太陽能熱水系統工程技術手冊［M］．第2版．北京:化學工業出版社，2011．

［3］ 陳全良，黃振利．聚氨酯硬泡噴涂外墻外保溫系統研究［J］．外墻外保溫應用技術，2005(3):71-72．

［4］ 李 霞．建筑保溫突飛猛進——聚氨酯產業何去何從［J］．中國建筑保溫資訊，2007(3):67-68．

［5］ DGJ 32J-96-2010，江蘇省公共建筑節能設計標準［S］．