基于綠色理念的某建筑設計實踐研究

　　摘 要：本文以某建筑綠色設計為研究對象，該建筑在設計之初即以綠色建筑兩星級為設計目標，本文全面給出了該建筑綠色設計的相關思路，包括建筑設計、結構設計、給排水設計、暖通設計及電氣設計等等。相信對類似建筑的設計有所裨益。
　　關鍵詞：綠色 建筑 設計 結構
　　中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)10(b)-0000-00
　　
　　某建筑在設計之初就以國家綠色建筑兩星級為設計目標，嚴格執(zhí)行《綠色建筑評價標準》(GB/T50378-2006）的各項條文規(guī)定，并于2009年12月10日獲得建設部審查通過了國家綠色建筑兩星級標準。項目建筑面積4585m2，地上6層，其中1層為展廳；2層為研發(fā)中心；3～6層為辦公室。
　　1建筑設計
　　1.1 對周邊環(huán)境的保護與利用
　　項目基地范圍相當局促，原址為3層舊有庫房。北側與文體中心相距僅6m，與南側圍墻相距4m，圍墻之外是某大學自建宿舍，總高約18m。綠色建筑要求的“節(jié)地”原則成為我們首先要遵守的原則：不利的設計條件迫使我們最大限度地協(xié)調與周邊建筑的空間關系，最終選擇與原有文體中心貼建的設計方案。貼建至少帶來三大好處：首先，新老建筑整合為一體，建筑內(nèi)外空間更易達到和諧統(tǒng)一；其次，貼建使得新建筑北移，讓出更多的室外可用地面積，更符合綠色建筑要求的“節(jié)地”原則；再次，建筑的北移為建筑爭取了更多的日照和自然通風，也符合綠色建筑要求的“節(jié)能”原則。建設過程中盡可能維持原有場地的地形地貌，這樣既減少由于場地平整所帶來建設投資的增加，減少施工工程量，也避免了因場地建設造成對原有生態(tài)環(huán)境景觀的破壞。
　　1.2 體形系數(shù)的控制
　　體型系數(shù)是控制建筑能耗的重要參數(shù)，尤其是北方建筑。體型系數(shù)越小，對節(jié)約采暖能耗越有利，但是體型系數(shù)過小有可能制約平面功能的布置，造成進深過大，影響建筑自然通風，采光，變項地增加了建筑通風、照明能耗的增加。在設計方案中我們通過模擬計算分析，反復推敲，最終拋棄了復雜及標新立異的幾何形體，選擇了簡單規(guī)則的形體，最大限度的控制體形系數(shù)。
　　1.3 屋頂設計
　　屋面選用了80mm厚擠塑聚苯板，并在保溫層上做150mm厚的佛甲草種植屋面，屋面的傳熱系數(shù)達到0.42w/m2·K，遠低于現(xiàn)行節(jié)能標準的0.55W/m2·K。屋頂綠化面積為568m2，占屋頂可綠化總面積的比例為80.9％。
　　佛甲草種植屋面屬半自動半人工養(yǎng)護的屋頂綠化系統(tǒng)，其保溫性能的優(yōu)越性在我們設置的屋面樓板溫度監(jiān)測中得到了充分的證實。一方面佛甲草對于生存環(huán)境要求較低，養(yǎng)護成本低廉，另一方面飽水狀態(tài)下的荷重僅為150kg/m2，減輕了建筑結構的荷載，有利于節(jié)約造價。
　　1.4 建筑外墻設計
　　圍護結構采用砂加氣砌塊保溫墻，局部采用外墻外保溫體系。砂加氣砌塊保溫墻這種新材料不僅具有傳統(tǒng)墻體材料的基本功能，更具有節(jié)能、輕質、防火、隔音、環(huán)保、施工便捷、節(jié)省投資等諸多優(yōu)點。同時其主要原料來自于平板玻璃生產(chǎn)提取過程中產(chǎn)生的廢棄物—硅礦尾礦砂，變廢為寶，進行摻加再生產(chǎn)。硅礦尾礦用量占整個砂加氣原材料用量的30％以上，大大提高了產(chǎn)品的強度，使產(chǎn)品質量達到并超過了國家標準的要求?？萍紮n案樓的外墻主要為200～350mm厚砂加氣砌塊保溫墻，局部貼50mm厚擠塑保溫板，窗口部位30mm厚膠粉聚苯保溫漿料。整個建筑外墻的平均傳熱系數(shù)僅為0.39W/m2·K，遠低于現(xiàn)行節(jié)能標準的0.60W/m2·K。
　　1.5 建筑外窗設計
　　較小的窗墻比有利于冬季節(jié)能，而通透的表皮則利于夏季自然風的流通以及自然光的采集。根據(jù)天津地區(qū)的全年主導風向及冬夏兩季的主導風向，在不同朝向的外墻形成不同的窗墻比系數(shù)(南向：0.32；東向：0.25；西向：0.29；北向：0.11），均衡了各個考量因素，實現(xiàn)了建筑功能、立面與節(jié)能的兼得。外窗的材料為PA斷橋鋁合金Low-E中空玻璃，平均傳熱系數(shù)達到了2.0W/m2·K。
　　1.6 建筑外遮陽設計
　　建筑東向設置固定外遮陽百葉，西向采用機翼型電動智能外遮陽百葉，可根據(jù)太陽入射角度的變化，自動進行調節(jié)。
　　1.7 綠植系統(tǒng)的設計
　　項目采用綜合綠化方案，除屋面種植之外還包括垂直及室外綠化的設置。建筑首層設基槽(利用傳統(tǒng)花壇）種植爬墻植物，夏天可以遮擋太陽輻射，提高建筑的隔熱性能。景觀設計采用復層綠化，優(yōu)化喬木、灌木的種植位置及靈活搭配，選擇鄉(xiāng)土植物作為主要綠化物種，主要以喬木、灌木為主，適當種植宿根花卉及草坪。
　　1.8 節(jié)能電梯的選用
　　所選用的蝶式馬達(無齒輪）電梯比較傳統(tǒng)有齒輪電梯節(jié)能達40％以上；噪聲方面，普通有齒曳引機的電機轉速在1500r/min左右，而蝶式馬達電機最高轉速只有95r/min，取消了齒輪減速箱，因此環(huán)境噪音降低，且不再使用潤滑油，既節(jié)省每年的換油成本，又減少了對環(huán)境的污染。
　　1.9 裝修一體化設計
　　項目的內(nèi)、外裝修設計做到與土建設計、機電設備設計、施工同步且匹配，避免裝修施工階段對已有建筑構件的打鑿、穿孔、拆改。既保證了建筑結構的安全性，又減少了建筑垃圾、裝修施工中的噪聲污染以及裝修施工的工作量。
　　2 結構設計
　　2.1 消能減震支撐
　　主體結構采用鋼筋混凝土框架結構，并設置23榀消能減震支撐。消能減震支撐可以減少地震對建筑的破壞，同時可以減少框架柱的截面尺寸以及樓板鋼筋含量，從而達到節(jié)材的目的。
　　2.2 高性能混凝土和高強度鋼的采用
　　使用高性能混凝土可以盡可能的減小建筑結構中梁柱截面尺寸，并且提高結構的耐久性，同時采用高強度鋼，以達到減少用鋼量的目的，故本工程受力鋼筋均采用HRB400高強度鋼，比HRB335鋼節(jié)省用鋼量20％。
　　3 給排水設計
　　3.1 節(jié)水型潔具的選用
　　潔具選用節(jié)水型水龍頭和節(jié)水型坐便器，比同類產(chǎn)品節(jié)水25％。同時還選用了無水型小便器，普通節(jié)水型小便器一次用水量3L，按辦公人數(shù)計算小便器一天用水量為1m3，一年耗水量為300m3，而感應式小便器在使用一段時間后，又易造成感應器損壞，無水型小便器的采用可以減少維修量，只需每年更換一次排水部分的薄膜套即可。
　　3.2 太陽能熱水系統(tǒng)
　　該樓共有14個洗手盆冬季需提供熱水，由于設置比較分散，以每兩個手盆設1個小型電熱水器計需設7個，且冬季需24h運行，很不節(jié)能，因此考慮使用太陽能熱水系統(tǒng)：在屋頂設置太陽能集熱板，屋頂水箱間內(nèi)設置太陽能熱水箱及熱水循環(huán)泵。選用專利真空管，克服了普通真空管真空度低、保溫性能差的缺點，同時價格適中，并且發(fā)射比降低50％，集熱器內(nèi)膽與其他部分實現(xiàn)無焊連接，密封性好。經(jīng)計算，14個洗手盆一天熱水量為1m3，太陽能集熱板面積為21m2，整個太陽能熱水系統(tǒng)投資5萬元左右，使用年限為15年，而如果使用電熱水器，初期投資為3500元，按每年運行180天考慮，每天8h運行，年耗電量1萬kWh左右，全年運行費為7600元，使用太陽能熱水器6年即可收回成本。
　　3.3 非傳統(tǒng)水源利用
　　根據(jù)項目占地面積小、可回收利用的污廢水量少的特點，單獨設置中水處理系統(tǒng)投資大、不經(jīng)濟。考慮項目所在的氣象臺路附近有中水處理廠，可以方便地從其引用市政中水，且杭州市建委規(guī)定建筑室內(nèi)沖廁及室外綠化用水必須采用中水，為此，項目由氣象臺路引入一根DN150市政中水管，供建筑的沖廁、庭院綠化用水及洗車之用。
　　
　　3.4 雨水的收集與利用
　　對于非傳統(tǒng)水源的雨水利用因降雨量小，可回收雨水量少，因此本項目設計收集屋面雨水，對建筑的屋面雨水進行有組織的收集，有組織的排入附近綠地。通過管網(wǎng)末端的滲井排入地下，可灌溉綠地及補充地下水，從而節(jié)約綠化用水，達到節(jié)水的目的。
　　4暖通設計
　　采暖空調能耗在建筑總體能耗中占有很大比例，因此空調系統(tǒng)的節(jié)能減排在建筑節(jié)能中越來越受到重視。本項目在改善圍護結構性能的基礎上，采用了一系列能夠提高暖通系統(tǒng)能效、實現(xiàn)可再生能源利用的新技術，包括：利用淺層地能的地源熱泵系統(tǒng)、蒸發(fā)冷凝式冷水機組和溫濕度獨立控制的空調系統(tǒng)。
　　項目采用了淺層地能的地源熱泵系統(tǒng)。由于空調末端采用了溫濕度分控技術，夏季提高供水溫度，冬季降低供水溫度，可以提高冷機的COP值。通過對地源熱泵的地源側吸、放熱量平衡計算，夏季增設了1臺蒸發(fā)冷凝式冷水機組作為補充冷源。采用地源熱泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)的夏季電制冷冬季市政熱網(wǎng)加換熱的能源供給方式相比較，具有以下優(yōu)點：
　　①利用了可再生能源。因深度在15m以下的土壤溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，同時充分利用了土壤“夏儲冬用”的特性；②地源熱泵系統(tǒng)比傳統(tǒng)的直接燃燒一次能源的制冷供熱系統(tǒng)運行效率高；③地源熱泵系統(tǒng)自身無污染物排放，真正的實現(xiàn)了節(jié)能減排；④節(jié)省建筑空間，省去了鍋爐房、冷卻塔占用的建筑面積，產(chǎn)生附加經(jīng)濟效益，并改善了環(huán)境外部形象。
　　5 電氣設計
　　在節(jié)電與對用電設備的節(jié)能控制方面作了深入設計，設置合理的供配電系統(tǒng)，合理選用節(jié)能光源并對照明系統(tǒng)進行節(jié)能控制，充分利用太陽能，為綠色建筑的實踐做出了有益的嘗試，并收到可喜的效果。同時，建筑0YjeamnbwbhoppWoeKs5oQ==物內(nèi)設置的建筑物綜合信息展示系統(tǒng)，簡單明了地展示了本建筑物所采取的節(jié)能措施，系統(tǒng)內(nèi)所采集的樓內(nèi)各系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)也為今后的科研工作提供了必要的數(shù)據(jù)支持。
　　1）節(jié)能燈具與節(jié)能光源的選用。在燈具選擇上，選用無眩光高效格柵燈具，燈具效率達到70％，該燈具采用OLC反射器，確保全方位持久亮度控制，格柵片提供有效地眩光控制，把舒適和節(jié)能有效的結合了起來。此外該燈具光源為T5三基色熒光燈，比傳統(tǒng)燈具減少了25％能耗。2）光導照明系統(tǒng)。在6層衛(wèi)生間前廳設置光導照明裝置，將室外的自然光線均勻漫射到室內(nèi)每一個角落。本系統(tǒng)具有節(jié)能、環(huán)保、安全等諸多優(yōu)點。3）照明控制系統(tǒng)。采用智能照明控制系統(tǒng)，對走廊、樓梯間、門廳等公共場所及敞開式辦公室進行集中控制。對敞開式辦公室，設置紅外傳感器與照度傳感器結合的方式進行控制。紅外傳感器探測室內(nèi)人員情況，照度傳感器探測辦公室內(nèi)工作照度，在不滿足工作照度且辦公室內(nèi)有人的情況下，燈具點燃；否則，燈具熄滅。充分把設計人性化與節(jié)能要求有機的結合起來。4）電能管理系統(tǒng)。辦公室內(nèi)照明及插座分別采用不同干線供電并進行分層計量，既能滿足各部門成本結算的要求，也能綜合統(tǒng)計電能使用情況，便于日后的管理。所有計量電表均為數(shù)字多功能儀表，可將數(shù)據(jù)遠傳至變電站電能管理系統(tǒng)，對電能情況進行綜合統(tǒng)計，便于管理部門針對用電使用情況做出有效的節(jié)能調整方案，使用電設備達到最佳運行狀態(tài)，并實現(xiàn)節(jié)能效果。5）太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。采用太陽能光伏發(fā)電能夠起到較好的經(jīng)濟效果。
　　
　　
　　參考文獻
　　[1] 趙穎. 城市綠色節(jié)能建筑推廣的有關問題[J].科