在政策和務實之間

文/宋勤　上海巖土工程勘察設計研究院有限公司　上海　200093

項目位于膠東某縣級市，由當地政府出資，將位于市中心的某高中遷至市郊，擴建為一座90班3000人全日制寄宿制高級中學，項目占地31公頃，建筑面積11萬平米，包括教學樓、行政辦公樓、科研樓、藝術樓、學術報告廳、體育館、食堂與宿舍等生活服務用房及體育活動區等。按照教育局和校方的要求，教工宿舍和學生宿舍及廚房、體育館的淋浴間供應生活熱水。

項目本身并不復雜，我謹將設計過程中遇到的一個比較棘手的問題――熱源的選定－太陽能利用和建筑形象之間的矛盾及解決方案介紹給大家：

節約能源是我國的基本國策，設計時我們對基地附近進行調研，全面考慮熱源的選擇。首先考慮工業余熱廢熱、地熱和太陽能。本項目處于當地熱電廠的廢熱供應范圍內，但是市政熱網供應的熱源為55℃熱水，無法直接制備60℃生活熱水。若作為預熱熱源，合理的設計應為設置集中換熱站，配置燃氣鍋爐作為補充熱源（燃油價高，且供應管理復雜，故不考慮燃油鍋爐），通過熱水箱、循環泵和熱水管網供應到各用水點。預估鍋爐房和熱水機房面積約200平米左右，出于安全性考慮，不宜布置在宿舍樓這類人員密集場所，宜單獨設置或與食堂附建。但是受總平面及各單體建筑規模限定的影響（當地不允許報規方案中確定的單體形態和各項指標在擴初或施工圖階段有變化），故可選熱源就局限在太陽能和空氣源熱泵或電力三種了，且供應方式也因此確定為分散制備。

本項目的宿舍樓、食堂和體育館均考慮供應生活熱水，并優先考慮太陽能或空氣源熱泵等節能供熱方式。學校整體建筑風格為法式建筑，屋頂檐口為板巖高坡屋頂，食堂和體育館由于本身的扁平形態，屋面面積足夠布置太陽能熱水器，并且集熱器與檐口之間留有充分的距離來確保人視角度無法看到集熱器，從而保證建筑立面的美觀。

但是在設計宿舍樓熱水系統時，我們遇到了問題：

按照每棟宿舍樓每層淋浴間設置淋浴龍頭17個，盥洗水嘴28個，共計5層，每天早晚各集中一小時供應學生宿舍生活熱水的管理方式，

每棟樓最大熱水設計小時用量Qh＝300＊17＊5＊100%+80＊28＊5＊100%＝ 36700L/h（水溫40℃，100%潔具同時使用系數）

換算每棟樓每天需要60℃的生活熱水量＝（80＊28＊5＊100%+36700）＊58%＝ 27800 L/d（早上不考慮淋浴，僅計算盥洗龍頭）

如采用直接加熱供水系統，預估所需太陽能集熱器面積A＝27800/40=695 M2

而宿舍樓的可上人平頂屋頂面積僅有150M2，考慮集熱板四周預留1M寬檢修通道及上人孔等基本需求，可利用面積僅為70 M2。即如采用太陽能熱水系統，僅能滿足10%的熱能需求，其余90%的熱量需以電加熱方式提供。按照國際慣例以及綠色建筑評價標準，即使作為預熱系統，太陽能系統的供熱量也應占全部耗熱量的30%以上。在此情況下，硬性設置太陽能熱水系統，除了增加系統的復雜性和維修難度，節能的意義非常有限并且無助于綠色建筑星級評價。

如采用空氣源熱泵，由于當地冬季平均溫度為-6～-8℃，熱泵工作效率較低，同樣需要大功率的電輔助加熱；按照上述計算，集中供熱系統需要在屋面配置3～4臺熱泵機組（高度在2M左右）和有效容積21立方米的熱水箱。

無論是太陽能集熱板還是熱泵機組置于屋頂，都無法有效遮擋，試想徜徉在校園，抬頭一望，典雅的干掛石材和灰瓦法式建筑立面會被設備的材質和形態破壞殆盡。

我們也考慮過將太陽能集熱板布置在各棟宿舍樓南側的綠化中，但是這樣會對校園景觀造成不利影響，并且容易損壞。權衡之后，我們否定了這個方案。

本項目經我單位與國內多家知名設計公司競標勝出后，對建筑方案又做過7輪的修改，建設方對于建筑的美觀非常重視。因此我們在設計前，就不同熱源的選擇對項目的影響，向建筑師和建設方做了充分的說明和分析，并配合建設方與相關職能部門溝通。

經過多方商議和綜合評估并征得電力公司同意，最終選用分層設電熱水爐的方式，在每層的浴室旁設置一間6平米的熱水機房，內置2臺容積式商用電熱水爐和一組循環泵，熱水爐設計小時熱水量為2720L/H˙臺,設計小時耗熱量為94KW。

這個方案同太陽能或空氣源熱泵系統相比，系統簡潔高效，并滿足校園整體的美觀性。加熱設備簡單可靠；易管理（當地冬季降雪頻繁，采用太陽能或空氣源熱泵系統需要加強保溫和及時清理積雪）；循環管路相應縮短，管路熱損失小；熱水系統的水壓與冷水系統一致，保證了系統內冷熱水的壓力平衡，達到了節水、節能和用水舒適的效果。而電力作為清潔能源也符合國家倡導環保的政策導向，不影響本項目作為綠色二星項目的報審。

眾所周知，國家大力推廣太陽能光熱系統，在執行層面，各地有關部門往往會一刀切地要求采用太陽能熱水系統。所以我們經常會看到近年來建造的高級住宅，立面設計精美，材質昂貴，屋頂卻頂著一排和立面風格完全不搭的太陽能集熱板。因此，我們借助《建筑給水排水設計規范》5.4.2A條的規定“太陽能集熱器的設置應和建筑專業統一規劃協調，并在滿足水加熱系統的同時不得影響結構安全和建筑美觀”，與建設方和審圖部門做了多次溝通。

該項目由當地政府代建，與審圖中心或其他職能部門溝通有著天然的優勢，只要將不同方案的利弊向建設方分析到位，建設方會積極主動出面協調。本設計現已通過了當地的審圖中心審核，并作為市重點工程報送綠色二星建筑評審。

所以，雖然有這樣那樣的政策，我們設計師還是應該充分領會精神，并運用好國家規范賦予我們的權力，把握“適用”原則，合理選擇系統，為客戶提供最佳解決方案。