濱海新區南部新城代表性綠色建筑研究

蔡曉丹趙磊孫永娥

（1,3天津市聯合環保工程設計有限公司 天津 300191 2天津市環境保護科學研究院 天津 300191）

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內，最大限度地節約資源（節能、節地、節水、節材）、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑[1]。綠色建筑的基本內涵可歸納為：減輕建筑對環境的負荷，即節約能源及資源；提供安全、健康、舒適性良好的生活空間；與自然環境親和，做到人及建筑與環境的和諧共處、永續發展。

為應對全球氣候變化、資源能源短缺、生態環境惡化的挑戰，人類正在遵循碳循環的概念，以低碳為導向，發展循環經濟、建設低碳生態城市、推廣普及低碳綠色建筑。“十二五”期間，天津市將推進中新天津生態城、團泊新城、翠屏新城、解放南路片區、于家堡金融區等“三城兩區”規模化綠色建筑[2]。濱海新區充分發揮中新天津生態城的示范效應，推廣生態城指標體系，形成一批各具特色的生態片區。新城鎮位于濱海新區界內的海河南岸，是天津市小城鎮建設試點鎮、文明示范鎮之一。

1 工程概況

本工程位于濱海新區新城鎮南開村，具備文化展示、綠色建筑戰士、辦公等多種功能，總用地面積10590.1m2，總建筑面積8719.3m2，其中地上建筑面積7131.5m2，主要建設1棟4層（局部2層、3層）展示辦公中心；地下建筑面積1587.8m2，主要為停車庫及設備用房。

建筑內容詳細情況見表1。

表1 工程主要建筑

2 綠色節能設計

2.1 創新型節能表皮構造

建筑北側外圍護層采用裝飾混凝土輕型掛板，該輕型掛板由廢棄混凝土+石粉組成，主要成分為水泥、硅酸鹽、特種填料、礦石原料和其它添加成分。可根據要求任意調配色彩直接加入制品中，通過獨特的生產制作工藝，達到逼真的石材效果，卻沒有石材的輻射性，屬于“綠色環保產品”。節能表皮構造與外墻保溫層形成雙層墻體，實現特朗博墻保溫隔熱目的。

2.2 超高熱性能圍護結構

根據寒冷地區被動式保溫原理，對不同朝向調節外墻保溫性能：東、西、南墻體采用200厚加氣混凝土砌塊+100厚巖棉，傳熱系數達到0.37W/m2·K；北側采用更節能的同等厚度的砂加氣砌塊，結合節能表皮的封閉空氣間層，傳熱系數則能達到驚人的0.2 W/m2·K左右。

屋面采用混凝土屋面，200厚SF水泥膨脹珍珠巖保溫，傳熱系數為0.38W/m2·K；外窗采用聚氨酯框單框雙玻雙銀Low-E玻璃外窗，傳熱系數達到1.5W/m2·K；天窗采用Low-E中空玻璃天窗，傳熱系數達到1.8W/m2·K。本工程的主要圍護結構做法遠優于《天津市公共建筑節能設計標準》DB29-153-2010中的相關參數，比較結果見表2。

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2.3 太陽能采暖（熱水）+地源熱泵耦合應用空調系統

采暖空調系統：

建筑物內冷源由模塊式地源熱泵機組供冷，熱源采用太陽能系統供熱+地源熱泵的形式，優先采用太陽能，太陽能不足時采用地源熱泵做補充。

地源熱泵系統在室外東、西、南側埋管大約80口，孔深120m，地源熱泵機房設置在地下東南側，地源熱泵提供的冷、熱量經換熱器換冷、換熱熱后為空調末端提供8/15℃的冷水；冬季提供50/40℃的采暖熱水。空調末端為風機盤管+新風系統，一至四層均設置空調末端。

太陽能采暖系統供應區域為一至二層，采暖末端為地板輻射采暖。系統在屋頂設置太陽能槽式集熱器120m2，通過太陽能設備機房為采暖末端提供50/40℃熱水。當地板采暖能夠滿足室內溫度高于20℃時，風機盤管不啟動，供熱全部由地板采暖提供；當室內溫度低于20℃時，風機盤管開啟補充不足部分負荷，供熱由地源熱泵提供。

太陽能采暖系統能夠提供28%的采暖熱量（約61485kW·h/a），地源熱泵系統能夠提供72%的采暖熱量（約151344kWh/a）。

太陽能熱水系統：

太陽能熱水與太陽能采暖系統合用，提供室內日常盥洗生活熱水。由屋頂設置的120m2太陽能槽式集熱器采集的熱水收集至熱水水箱保溫，經循環泵輸送至用水點。太陽能熱水系統能夠提供約23081kW·h/a的熱量。

2.4 薄膜光伏發電建筑一體化系統

展廳采光頂安裝約200m2銅銦鎵硒（CIS）薄膜光伏組件，預計安裝功率20kwp，年發電量約21600kW·h/a，通過并網為建筑自身提供電源，可有效提高項目可再生能源數量。

CIS薄膜是由銅、銦、硒等元素組成的直接帶隙化合物半導體材料，是第二代光伏技術中光電轉換效率最高的薄膜太陽能電池制造技術，具有高效率低成本長壽命的多重優勢，是最有希望降低光伏發電成本的高效薄膜太陽能電池。

2.5 屋頂農業+垂直農業+垂直綠化

屋頂綠化分為屋頂花園與屋頂農業。屋頂農業較屋頂花園相比更注重美觀，強調作物一年四季景象變換更替。屋頂采用模塊化組合花箱，自帶灌溉系統、施肥系統、排水系統、無縫拼接組合為一體的功能，適合中國絕大部分地區的植物。

垂直農業采用無土栽培的方法在室內種植農作物，更強調互動性和可視性，既為室內增添清新自然的元素，又吻合展示中心綠色低碳的主題。

垂直綠化在墻體外側搭建網架結構懸掛種植容器，通過自動灌溉系統對種植植物進行教官、施肥，通過優良的顏色、造型設計進行墻體綠化方式，可增強夏季隔熱效果。

2.6 室內采光通風優化

建筑物朝向基本坐北朝南，并通過自然通風模擬和自然采光模擬，優化建筑的通風及采光。并根據不同功能空間及朝向的需求，設計了活動推拉式金屬遮陽和金屬百葉遮陽，西向面對公園采用機翼式金屬遮陽，可根據太陽入射角度的變化，自動進行調節，有效遮擋西曬。

2.7 生態水池中水/雨水綜合利用

自建再生水回用設施，采用地埋一體化中水處理裝置，利用生活污水作為水源制備再生水，用于沖廁、綠化及景觀用水，再生水處理量為722.5m3/a。

雨水的利用通過設置下凹綠地、透水地面、雨水滲排系統等實現雨水入滲、蓄留等調控和地表徑流調控，實現雨水的資源化。

3 節能潛力分析

3.1 太陽能采暖+地源熱泵耦合應用空調系統

太陽能采暖系統約提供61485kW·h/a的熱量，地源熱泵系統約提供151344kW·h/a的熱量，則項目年可節約市政熱力212829kW·h/a，折合標煤26.16tce/a。

3.2 太陽能熱水系統

工程建成后年耗熱水量2637m3，將這些生活熱水由10℃加熱到60℃所需的能量為153825kW·h/a。太陽能熱水系統能夠提供約23081 kW·h/a的熱量，即15%的熱水由太陽能提供，太陽能熱水系統年節約用電23081kW·h/a，折合標煤2.84tce/a。

3.3 光伏發電系統

展廳采光頂安裝約200m2銅銦鎵硒薄膜光伏組件，預計安裝功率20kwp，年發電量約21600kW·h/a，通過并網為建筑自身提供電源。則光伏發電系統年節約用電21600kW·h/a，折合標煤2.65 tce/a。

3.4 生態水池中水雨水綜合利用

自建再生水回用設施，采用地埋一體化中水處理裝置，可提供再生水722.5m3/a。綠化用水采用雨水下滲及雨水回收系統提供，可節約綠化用水1137.6m3/a。

綜上，本工程年節約能耗31.65tce/a，節約中水資源1860.1m3/a。

4 結語

本工程根據建筑性質和特點，充分利用室內外空間與所在區域的太陽能、地熱能資源，由外至內的集合了先進的綠色能源技術，不僅降低建筑自身能耗，更為整個南部新城的規劃起到展示和引領的作用。

節能型建筑材料、太陽能光熱系統、光伏發電系統、資源回收利用技術等一系列的節能技術措施越來越多的運用到綠色建筑中去，但需根據項目自身的條件及功能考慮節能技術的應用，尤其需根據項目所在地的可再生能源和資源的可利用程度和價值來考慮，并且不能對當地的環境資源造成破壞，綠色建筑應由內之外的營造出綠色、低碳、可持續的概念。

[1]綠色建筑評價標準 [S].中華人民共和國住房和城鄉建設部，2006，4.

[2]天津推進綠色建筑規模化發展[N].墻材革新與建筑節能，2012,(11):15.