建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中建筑節(jié)能的實(shí)現(xiàn)

初曉

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，哈爾濱 150000）

1 引言

當(dāng)代城市化建設(shè)強(qiáng)調(diào)節(jié)能環(huán)保與資源高效利用，尤其在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，需立足于實(shí)際，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件及天氣情況做好節(jié)能設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)生態(tài)宜居的同時，盡可能降低建筑施工及建筑運(yùn)行中的資源損耗，引入新時代節(jié)能措施，以此提高建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。

2 案例概況

為體現(xiàn)建筑節(jié)能規(guī)劃設(shè)計(jì)研究的現(xiàn)實(shí)意義，明確建筑節(jié)能措施的可行性，以新疆烏魯木齊市天山區(qū)“廣匯·御錦城”項(xiàng)目（見圖1）為例進(jìn)行討論。“廣匯·御錦城”建筑性質(zhì)為居住建筑，地理位置優(yōu)越（見圖2）。建筑面積357 226.23 m2。案例工程以綠色建筑一星級為建設(shè)目標(biāo)，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，氣候分區(qū)為嚴(yán)寒B 區(qū)，在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)時優(yōu)先采用低投高效的被動式節(jié)能技術(shù)，爭取與周邊生態(tài)系統(tǒng)取得動態(tài)平衡，節(jié)約資源和減少排放，提高居住環(huán)境的舒適性，解決建筑節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材及室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量等主要技術(shù)問題，同時將綠色環(huán)保理念貫穿到項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的全壽命周期。

圖1 “廣匯·御錦城”項(xiàng)目鳥瞰圖

圖2 “廣匯·御錦城”項(xiàng)目地理位置

在案例工程項(xiàng)目中，建筑選址區(qū)域無洪澇災(zāi)害、泥石流及含氡土壤的威脅，且安全范圍內(nèi)無電磁輻射危害和火、爆、有毒物質(zhì)等危險(xiǎn)源，同時綠色節(jié)能規(guī)劃設(shè)計(jì)以JGJ 26—2018《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50176—2016《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB/T 7106—2019《建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級及檢測方法》、XJJ 001—2011《新疆維吾爾自治區(qū)嚴(yán)寒與寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施細(xì)則》等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，同時建筑周圍不產(chǎn)生日常遮擋，外圍護(hù)選用材料滿足GB 18091—2015《玻璃幕墻光學(xué)性能》相關(guān)要求并嚴(yán)格控制室外景觀照明，避免對周邊建筑造成光污染，將節(jié)能設(shè)計(jì)理念全面滲透到建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中[1]。

3 建筑規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)分析

3.1 整體節(jié)能設(shè)計(jì)

進(jìn)行建筑整體節(jié)能規(guī)劃時，需綜合分析風(fēng)向與建筑朝向的關(guān)系，力圖實(shí)現(xiàn)良好的自然通風(fēng)，使建筑能夠獲得充足的日照，同時做好室內(nèi)通風(fēng)設(shè)計(jì)及蓄熱設(shè)計(jì)，將建筑盡可能設(shè)計(jì)為南北向朝向。在實(shí)際設(shè)計(jì)期間，應(yīng)在確保住宅功能的基礎(chǔ)上減少建筑外墻面的凹凸，并將塔式住宅體型系數(shù)控制在0.4 以下。按照GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，嚴(yán)格控制建筑有效通風(fēng)換氣面積（窗開啟后的空氣流通面積與開啟窗面積中的較小值），以此保障建筑自然通風(fēng)效果。為保障通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)效果，按照式（1）進(jìn)行計(jì)算，得出開啟窗面積，運(yùn)用式（2）計(jì)算空氣流通界面面積，取數(shù)值中的最小值[2]。式中，S1為開啟窗面積，m2；S2為空氣流通界面面積，m2；A、B分別為開啟窗高度與寬度，m；θ 為窗戶開啟角度，（°）[3]。考慮到案例項(xiàng)目建筑所在區(qū)域?yàn)閲?yán)寒和寒冷地區(qū)，在開窗面積符合標(biāo)準(zhǔn)的同時，窗墻面積比還需符合JGJ 26—2018《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，對窗墻面積比進(jìn)行控制，案例建筑的窗墻面積比見表1。

表1 “廣匯·御錦城”建筑窗墻面積比

若建筑受到客觀原因出現(xiàn)墻面積比超標(biāo)情況，則需運(yùn)用LOW-e 中空玻璃進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此保障建筑自然通風(fēng)效果。在案例項(xiàng)目居住建筑中，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能要求，外門窗均選用斷橋鋁合金材門窗，同時在外門窗實(shí)際安裝中，需運(yùn)用發(fā)泡填充劑封堵門窗框與洞口之間的縫隙，杜絕冷橋出現(xiàn)。按照窗墻面積比低于0.4 時的外門窗性能檢查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)窗墻面積比低于0.4 時，可見投光比≥0.5，且外窗氣密性為6 級，符合建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。在建筑整體節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)重視圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在案例工程項(xiàng)目中，建筑體采用了保溫隔熱方法，用于減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱橋部位的傳熱損失，防止外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度低于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度，避免墻體表面出現(xiàn)發(fā)霉、結(jié)露等不良現(xiàn)象。建筑是一個整體，在節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)劃時應(yīng)綜合考慮多種因素，合理設(shè)置建筑空調(diào)機(jī)位，縮減空調(diào)工作距離，同時注意建筑體型系數(shù)、結(jié)構(gòu)熱工性能等，爭取最大化提高建筑節(jié)能效果。

3.2 給排水節(jié)能設(shè)計(jì)

在“廣匯·御錦城”項(xiàng)目中，建筑給排水設(shè)計(jì)同樣遵循節(jié)能理念，其中，生活用水由市政管網(wǎng)供給，建筑平均日用水量需按照限制要求低于國家標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水用水定額數(shù)值。項(xiàng)目單體建筑給水及室外綠化澆灑應(yīng)以用途為依據(jù)分別設(shè)置用水計(jì)量表，以此便于節(jié)水控制。在建筑綜合性規(guī)劃設(shè)計(jì)期間，應(yīng)做好給排水管網(wǎng)規(guī)劃，為避免出現(xiàn)管網(wǎng)漏損現(xiàn)象，需采取以下措施：（1）保障給排水管線埋深參數(shù)，避免因埋深不夠而在冬季出現(xiàn)管道凍裂爆管的問題；（2）選擇高質(zhì)量管材，建筑室外給水設(shè)施需選用孔網(wǎng)鋼帶復(fù)合給水管，電熱熔連接，以此保障管道承壓效果及管道連接強(qiáng)度；（3）建筑內(nèi)采用節(jié)水型衛(wèi)生器具，坐便器沖洗水箱容積為6 L；（4）建筑室內(nèi)生活排水選用污水、廢水合流制排放系統(tǒng)，污廢水排入室外化糞池進(jìn)行預(yù)處理，后續(xù)排入市政污水管網(wǎng)。在案例建筑中，建筑生活給水系統(tǒng)中高區(qū)設(shè)置變頻供水設(shè)備，以此確保建筑用水壓力穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。此外，生活給水管采用PP-R 管，室內(nèi)與室外污水管分別采用PVC 排水管及U-PVC 管，從管材方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

3.3 暖通節(jié)能設(shè)計(jì)

為滿足案例項(xiàng)目建筑供暖需求，選擇市政鍋爐房為熱源，以低溫?zé)崴疄闊崦剑尚^(qū)熱網(wǎng)進(jìn)行集中供熱。建筑采暖入口位置設(shè)置靜態(tài)水力平衡閥，用于維持熱網(wǎng)平衡，同時增設(shè)熱量表，用于進(jìn)行單體建筑物熱計(jì)量。案例項(xiàng)目采用分室溫控進(jìn)行暖通節(jié)能設(shè)計(jì)，將溫控閥裝設(shè)在分集水器橫支管上，用于分室溫度調(diào)節(jié)，在項(xiàng)目節(jié)能設(shè)計(jì)中，暖通設(shè)計(jì)均選用節(jié)能環(huán)保設(shè)備，合理選擇表件、閥門及管材，盡可能從材料方面減少能源損耗，同時注意控制材料質(zhì)量，保障設(shè)備及材料的保溫效果。除此之外，將熱計(jì)量裝置、自動調(diào)溫裝置設(shè)置在建筑熱源入口處，以室外氣象條件為依據(jù)自動化調(diào)節(jié)室內(nèi)暖通情況，以此實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約。

3.4 電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

電氣為建筑節(jié)能規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要部分，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，案例項(xiàng)目建筑從以下方面展開節(jié)能設(shè)計(jì)：（1）建筑配電系統(tǒng)電壓等級選用較高配電電壓，若用電設(shè)備容量低于100 kW 或變壓器容量低于50 kV·A，則采用220/380 V 供電。（2）低壓供電公共建筑的用電裝機(jī)容量需大于100 kW，低壓供電進(jìn)線處功率因數(shù)需高于0.9，10 kV 及以上電壓供電公共建筑供電進(jìn)線處功率因數(shù)需高于0.95，若不滿足上述要求，則將無功補(bǔ)償裝置設(shè)置在負(fù)荷側(cè)。（3）選用的無功補(bǔ)償裝置需具有抑制涌流、抑制諧波、過零自動投切功能，以此實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)補(bǔ)償。（4）案例項(xiàng)目建筑選用低噪聲、低損耗、自帶強(qiáng)迫通風(fēng)裝置的節(jié)能環(huán)保型節(jié)能裝置，并確保其負(fù)載損耗和空載損耗低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求。（5）建筑選用低壓交流高效能電動機(jī)，引入先進(jìn)控制技術(shù)，以此降低電梯能源損耗，做好電梯的集中調(diào)控。（6）對建筑各功能區(qū)域的照明功率密度值進(jìn)行嚴(yán)格控制，要求其符合GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)，同時建筑室內(nèi)照度、統(tǒng)一眩光值、一般顯色指數(shù)等指標(biāo)均需滿足設(shè)計(jì)要求，案例項(xiàng)目建筑指標(biāo)情況見表2。（7）建筑大堂、門廳、樓梯間、走廊、地下停車場等區(qū)域的照明系統(tǒng)采用感應(yīng)、定時、分區(qū)的形式進(jìn)行控制，以此降低照明電力損耗，同時設(shè)置能耗監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)行分項(xiàng)、分類計(jì)量，對建筑內(nèi)各類能量的損耗情況進(jìn)行分類計(jì)量，并對給排水、電梯、照明、空調(diào)等系統(tǒng)的用電情況進(jìn)行分區(qū)、分項(xiàng)、分戶計(jì)量，為針對性節(jié)能控制奠定基礎(chǔ)。（8）建筑主照明電源線路為三相供電，用于降低電壓損失，同時平衡三相照明負(fù)荷，使最大相負(fù)荷低于三相負(fù)荷平均值的115%最小相負(fù)荷高于三相負(fù)荷平均值的85%。

表2 “廣匯·御錦城”項(xiàng)目建筑場所照明節(jié)能配電情況

4 結(jié)語

綜上所述，“廣匯·御錦城”為新疆烏魯木齊天山區(qū)重要工程項(xiàng)目，其在實(shí)際規(guī)劃設(shè)計(jì)中貫徹落實(shí)了節(jié)能環(huán)保理念，對項(xiàng)目建筑整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況計(jì)算開窗面積及窗墻面積比，并從給排水、暖通、電氣等方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)，爭取在建筑投入使用后能夠降低資源日常損耗，節(jié)約能源，以此推動可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略及雙碳戰(zhàn)略的落實(shí)。