淺談節能建筑的思考與設計

田鵬

河北大地建設科技有限公司（050000）

淺談節能建筑的思考與設計

田鵬

河北大地建設科技有限公司（050000）

這里主要論述建筑節能的必要性，建筑設計中的節能設計手法及各項節能技術在項目中的運用情況。

建筑節能；節約資源；太陽能技術

目前，我國建筑用能浪費極其嚴重，建筑業物質消耗占全部物質消耗總量的15%左右，建筑能耗約占全社會能耗的28%。如果這種高耗能建筑持續發展下去，國家的能源生產勢必難以長期支撐此種浪費型需求。實現國民經濟可持續發展,推行建筑節能勢在必行、迫在眉睫。

2011年,我們承擔了河北地理信息基地的設計任務,設計之初確定了本建筑在滿足外形美觀、平面功能達到業主要求的前提下，達到節能、減排、降低運行及維護成本的設計思路,并在設計中具體實施。

1 項目概況

河北地理信息基地位于河北省石家莊市長安區,占地面積約7 938 m2,總建筑面積27 088.03 m2，地下二層，地上裙房2層、主樓12層，是集辦公、餐飲、健身、休閑為一體的綜合高層建筑。河北地理信息基地造型獨樹一幟，磅礴的氣勢中透露出精致典雅，為城區極具特色的現代建筑之一。

圖1

2 氣候特征

石家莊市屬于溫帶大陸性季風氣候，年最高氣溫42℃，年最低氣溫-10.6℃，四季分明，寒暑懸殊。

3 設計思路

結合氣候特點,采用了控制建筑的體型系數，設計外圍護及建筑熱橋保溫系統，采用節能門窗及幕墻系統，利用地源熱泵作為冬季采暖與夏季制冷的能量來源，輔以成熟的節水、節電、節材及太陽能利用技術，力求最大限度降低建筑的能源消耗。

3.1 建筑布局與體型設計

單體采用南北朝向布置，立面造型設計與節能設計統一考慮，最大限度保證采光、自然通風的同時,嚴格控制建筑體形系數，減少建筑外表面圍護結構的表面積，降低能耗。通過不斷的綜合優化設計，最終實施方案的建筑體型系數為0.13，建筑表面積為9 316.74 m2，為降低能耗提供了有力的條件。

圖2

3.2節能的圍護結構

3.2.1 外墻外圍護結構保溫系統

本項目為框架剪力墻的結構形式，采用經濟且節能效果顯著的混凝土加氣墻加50 mm厚巖棉保溫層的外圍護結構,綜合導熱系數為0.53[w/(m2·k)]，達到了河北省《公共建筑節能設計標準》的節能限值要求。立面外墻裝飾設計的干掛石材幕墻與外墻形成了一道隔熱空氣層，增強了建筑的節能效果。

3.2.2 屋面保溫系統

建筑屋面直接面對太陽輻射，屋面熱損耗是建筑熱損耗最重要的組成部分。在設計中把節能設計與主體頂層、裙房二三層的平面功能及景觀相結合,主體屋面采用的是鋪設60 mm厚酚醛復合保溫板，導熱系數0.42[w/(m2·k)]。為防止太陽直接輻射和增強立體美觀的建筑造型效果，在主屋面上方設置了一個結構局部鏈接的架空框架，緩解了陽光直接暴曬對建筑熱損的影響。我們將設有獨立控制空調系統的職工活動空間設計在頂層，在無人使用時可關閉，減少了人為因素造成的熱損耗。

裙房屋面上設計了種植屋面，在采用60 mm厚酚醛復合保溫板保溫層的同時另附有植被保護，既達到更好的屋面節能效果，又為三層餐廳的就餐人員提供了良好的視覺享受。

3.2.3 外門窗節能及建筑遮陽系統

根據河北省《公共建筑節能設計標準》中不同體型系數、窗墻比、朝向及建筑遮陽的不同要求，結合本工程相關數據確定選用各朝向的門窗類型如下：

南向外門窗選用輻射率＜0.15、隔熱鋁合金low-E離線（6+12氬氣+6）中空玻璃上懸窗,傳熱系數K=1.96[w/(m2·k)]，要求遮陽系數小于0.5。

北向外門窗選用輻射率＜0.15、隔熱鋁合金low-E離線（6+12空氣+6）中空玻璃上懸窗,傳熱系數[w/(m2·k)]。要求遮陽系數小于0.6。

東西向外門窗選用輻射率＜0.15、隔熱鋁合金low-E離線（6+12空氣+6）中空玻璃上懸窗,傳熱系數K=2.20W/m·K。要求遮陽系數小于0.7。

大堂共享空間的屋頂采光窗采用8鋼化夾層玻璃+12空氣+8鋼化夾層玻璃，傳熱系數K=2.4[w/ (m2·k)]。在人員出入密集的建筑入口處設置門廳，減少熱損耗。

3.2.4 幕墻系統節能系統

為提高幕墻的隔熱性能，幕墻框料采用隔熱型材、隔熱緊固連接構件，以避免形成熱橋。玻璃采用low-E鍍膜中空玻璃，并在非透明和設有窗坎墻部分的幕墻板后空間采用巖棉保溫層進行保溫，以滿足墻體的保溫隔熱要求。在幕墻周邊與墻體連接處采用密封膠進行封閉處理，加強幕墻的保溫隔熱效果。

3.2.5 節能低耗的空調系統

地源熱泵是一種利用利用地下淺層地熱資源的即可供熱又可制冷的高效節能空調系統。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源，實現低溫熱能向高位轉移。

本工程新風空調機組帶全熱回收裝置，熱回收效率不低于60%，過渡季節全新風運行，最大程度減少空提能耗。夏季冷負荷為1 713.5 KW，冬季熱負荷為1 250.4 KW，夏季累計負荷大于冬季累計負荷。為保證地下換熱器的熱平衡，選用土壤源熱泵和常規電制冷機組聯合運行方式。冬季兩臺土壤源熱泵承擔全部負荷，空調末端供回水溫度為45/40℃。夏季兩臺土壤源熱泵和一臺常規電制冷螺桿機組共同承擔負荷,空調末端供回水溫度為7/12℃,設置冷卻塔一臺，用于釋放多余熱量，保證冬夏土壤熱平衡。

3.2.6 機械與自然相結合的通風系統

本項目主體辦公區南北通透，在室外自然條件良好的情況下可有效地進行自然通風。新風系統則可根據需要進行機械通風，兩者結合能滿足通風要求，又能達到節能減耗的設計意圖。

3.2.7 太陽能技術的運用

太陽能是一種可無限運用的潔凈能源。本項目在主屋面的局部陽光直射區設有太陽能集熱箱，作為職工體育活動的淋浴區的熱水供應。

3.2.8 其他技術與措施

場地綠化與單體緊密結合，屋頂花園的綠色景觀與庭院內的植被上下呼應，為建筑營造了一個生機盎然的生態環境。

在設備控制、照明系統等方面采用智能管理系統，有效提高了設備工作效率，達到節省成本與降低消耗的目的。

4 結語

河北地理信息基地通過對其外圍護結構的保溫層節能設計，門窗、幕墻系統的準確選型和細部處理，內部冷暖設備的優化設計，選用綠色環保的地源熱泵空調能源供給形式，以及智能化建筑管理系統等的綜合運用，躋身于節能建筑的行列。