某建筑在设计之初就以国家绿色建筑两星级为设计目标, 严格执行《绿色建筑评价标准》 (GB/T50378-2006) 的各项条文规定, 并于2009年12月10日获得建设部审查通过了国家绿色建筑两星级标准。项目建筑面积4585m2, 地上6层, 其中1层为展厅;2层为研发中心;3~6层为办公室。
项目基地范围相当局促, 原址为3层旧有库房。北侧与文体中心相距仅6m, 与南侧围墙相距4m, 围墙之外是某大学自建宿舍, 总高约18m。绿色建筑要求的“节地”原则成为我们首先要遵守的原则:不利的设计条件迫使我们最大限度地协调与周边建筑的空间关系, 最终选择与原有文体中心贴建的设计方案。贴建至少带来三大好处:首先, 新老建筑整合为一体, 建筑内外空间更易达到和谐统一;其次, 贴建使得新建筑北移, 让出更多的室外可用地面积, 更符合绿色建筑要求的“节地”原则;再次, 建筑的北移为建筑争取了更多的日照和自然通风, 也符合绿色建筑要求的“节能”原则。建设过程中尽可能维持原有场地的地形地貌, 这样既减少由于场地平整所带来建设投资的增加, 减少施工工程量, 也避免了因场地建设造成对原有生态环境景观的破坏。
体型系数是控制建筑能耗的重要参数, 尤其是北方建筑。体型系数越小, 对节约采暖能耗越有利, 但是体型系数过小有可能制约平面功能的布置, 造成进深过大, 影响建筑自然通风, 采光, 变项地增加了建筑通风、照明能耗的增加。在设计方案中我们通过模拟计算分析, 反复推敲, 最终抛弃了复杂及标新立异的几何形体, 选择了简单规则的形体, 最大限度的控制体形系数。
屋面选用了80mm厚挤塑聚苯板, 并在保温层上做150mm厚的佛甲草种植屋面, 屋面的传热系数达到0.42W/m2·K, 远低于现行节能标准的0.55W/m2·K。屋顶绿化面积为568m2, 占屋顶可绿化总面积的比例为80.9%。
佛甲草种植屋面属半自动半人工养护的屋顶绿化系统, 其保温性能的优越性在我们设置的屋面楼板温度监测中得到了充分的证实。一方面佛甲草对于生存环境要求较低, 养护成本低廉;另一方面饱水状态下的荷重仅为150kg/m2, 减轻了建筑结构的荷载, 有利于节约造价。
围护结构采用砂加气砌块保温墙, 局部采用外墙外保温体系。砂加气砌块保温墙这种新材料不仅具有传统墙体材料的基本功能, 更具有节能、轻质、防火、隔音、环保、施工便捷、节省投资等诸多优点。同时其主要原料来自于平板玻璃生产提取过程中产生的废弃物——硅矿尾矿砂, 变废为宝, 进行掺加再生产。硅矿尾矿用量占整个砂加气原材料用量的30%以上, 大大提高了产品的强度, 使产品质量达到并超过了国家标准的要求。科技档案楼的外墙主要为200mm~350mm厚砂加气砌块保温墙, 局部贴50mm厚挤塑保温板, 窗口部位30mm厚胶粉聚苯保温浆料。整个建筑外墙的平均传热系数仅为0.39W/m2·K, 远低于现行节能标准的0.60W/m2·K。
较小的窗墙比有利于冬季节能, 而通透的表皮则利于夏季自然风的流通以及自然光的采集。根据天津地区的全年主导风向及冬夏两季的主导风向, 在不同朝向的外墙形成不同的窗墙比系数 (南向:0.3 2;东向:0.2 5;西向:0.2 9;北向:0.1 1) , 均衡了各个考量因素, 实现了建筑功能、立面与节能的兼得。外窗的材料为PA断桥铝合金Low-E中空玻璃, 平均传热系数达到了2.0W/m2·K。
建筑东向设置固定外遮阳百叶, 西向采用机翼型电动智能外遮阳百叶, 可根据太阳入射角度的变化, 自动进行调节。
项目采用综合绿化方案, 除屋面种植之外还包括垂直及室外绿化的设置。建筑首层设基槽 (利用传统花坛) 种植爬墙植物, 夏天可以遮挡太阳辐射, 提高建筑的隔热性能。景观设计采用复层绿化, 优化乔木、灌木的种植位置及灵活搭配, 选择乡土植物作为主要绿化物种, 主要以乔木、灌木为主, 适当种植宿根花卉及草坪。
所选用的蝶式马达 (无齿轮) 电梯比较传统有齿轮电梯节能达40%以上;噪声方面普通有齿曳引机的电机转速在1500r/min左右, 而蝶式马达电机最高转速只有95r/min取消了齿轮减速箱, 因此环境噪音降低, 且不再使用润滑油, 既节省每年的换油成本又减少了对环境的污染。
项目的内、外装修设计做到与土建设计、机电设备设计、施工同步且匹配, 避免装修施工阶段对已有建筑构件的打凿、穿孔、拆改。既保证了建筑结构的安全性, 又减少了建筑垃圾、装修施工中的噪声污染以及装修施工的工作量。
主体结构采用钢筋混凝土框架结构并设置23榀消能减震支撑。消能减震支撑可以减少地震对建筑的破坏, 同时可以减少框架柱的截面尺寸以及楼板钢筋含量从而达到节材的目的。
使用高性能混凝土可以尽可能的减小建筑结构中梁柱截面尺寸, 并且提高结构的耐久性, 同时采用高强度钢, 以达到减少用钢量的目的, 故本工程受力钢筋均采用HRB400高强度钢, 比HRB335钢节省用钢量20%。
洁具选用节水型水龙头和节水型坐便器, 比同类产品节水25%。同时还选用了无水型小便器, 普通节水型小便器一次用水量3L, 按办公人数计算小便器一天用水量为1m3, 一年耗水量为300m3, 而感应式小便器在使用一段时间后, 又易造成感应器损坏, 无水型小便器的采用可以减少维修量只需每年更换一次排水部分的薄膜套即可。
该楼共有14个洗手盆冬季需提供热水, 由于设置比较分散, 以每两个手盆设1个小型电热水器计需设7个, 且冬季需24h运行, 很不节能, 因此考虑使用太阳能热水系统:在屋顶设置太阳能集热板, 屋顶水箱间内设置太阳能热水箱及热水循环泵。选用专利真空管, 克服了普通真空管真空度低、保温性能差的缺点, 同时价格适中, 并且发射比降低50%, 集热器内胆与其他部分实现无焊连接, 密封性好。经计算, 14个洗手盆一天热水量为1m3, 太阳能集热板面积为21m2, 整个太阳能热水系统投资5万元左右, 使用年限为15年, 而如果使用电热水器, 初期投资为3500元, 按每年运行180d考虑, 每天8h运行, 年耗电量1万千瓦时左右, 全年运行费为7600元, 使用太阳能热水器6年即可收回成本。
根据项目占地面积小、可回收利用的污废水量少的特点, 单独设置中水处理系统投资大、不经济。考虑项目所在的气象台路附近有中水处理厂, 可以方便地从其引用市政中水, 且杭州市建委规定建筑室内冲厕及室外绿化用水必须采用中水, 为此项目由气象台路引入一根DN150市政中水管, 供建筑的冲厕、庭院绿化用水及洗车之用。
对于非传统水源的雨水利用因降雨量小, 可回收雨水量少, 因此本项目设计收集屋面雨水, 对建筑的屋面雨水进行有组织的收集, 有组织的排入附近绿地。通过管网末端的渗井排入地下, 可灌溉绿地及补充地下水, 从而节约绿化用水, 达到节水的目的。
采暖空调能耗在建筑总体能耗中占有很大比例, 因此空调系统的节能减排在建筑节能中越来越受到重视。本项目在改善围护结构性能的基础上, 采用了一系列能够提高暖通系统能效、实现可再生能源利用的新技术, 包括:利用浅层地能的地源热泵系统、蒸发冷凝式冷水机组和温湿度独立控制的空调系统。
项目采用了浅层地能的地源热泵系统。由于空调末端采用了温湿度分控技术, 夏季提高供水温度, 冬季降低供水温度, 可以提高冷机的COP值。通过对地源热泵的地源侧吸、放热量平衡计算, 夏季增设了1台蒸发冷凝式冷水机组作为补充冷源。采用地源热泵系统与传统的夏季电制冷冬季市政热网加换热的能源供给方式相比较, 具有以下优点。
(1) 利用了可再生能源。因深度在15m以下的土壤温度一年四季相对稳定, 冬季比环境空气温度高, 夏季比环境空气温度低, 同时充分利用了土壤“夏储冬用”的特性。 (2) 地源热泵系统比传统的直接燃烧一次能源的制冷供热系统运行效率高。 (3) 地源热泵系统自身无污染物排放, 真正的实现了节能减排。 (4) 节省建筑空间, 省去了锅炉房、冷却塔占用的建筑面积, 产生附加经济效益, 并改善了环境外部形象。
在节电与对用电设备的节能控制方面作了深入设计, 设置合理的供配电系统, 合理选用节能光源并对照明系统进行节能控制, 充分利用太阳能, 为绿色建筑的实践做出了有益的尝试, 并收到可喜的效果。同时, 建筑物内设置的建筑物综合信息展示系统, 简单明了地展示了本建筑物所采取的节能措施, 系统内所采集的楼内各系统综合数据也为今后的科研工作提供了必要的数据支持。
(1) 节能灯具与节能光源的选用。在灯具选择上, 选用无眩光高效格栅灯具, 灯具效率达到70%, 该灯具采用OLC反射器, 确保全方位持久亮度控制, 格栅片提供有效地眩光控制, 把舒适和节能有效的结合了起来。此外该灯具光源为T5三基色荧光灯比传统灯具减少了25%能耗。 (2) 光导照明系统。在6层卫生间前厅设置光导照明装置, 将室外的自然光线均匀漫射到室内每一个角落。本系统具有节能、环保、安全等诸多优点。 (3) 照明控制系统。采用智能照明控制系统, 对走廊、楼梯间、门厅等公共场所及敞开式办公室进行集中控制。对敞开式办公室, 设置红外传感器与照度传感器结合的方式进行控制。红外传感器探测室内人员情况, 照度传感器探测办公室内工作照度, 在不满足工作照度且办公室内有人的情况下, 灯具点燃;否则, 灯具熄灭。充分把设计人性化与节能要求有机的结合起来。 (4) 电能管理系统。办公室内照明及插座分别采用不同干线供电并进行分层计量既能满足各部门成本结算的要求, 也能综合统计电能使用情况, 便于日后的管理。所有计量电表均为数字多功能仪表, 可将数据远传至变电站电能管理系统, 对电能情况进行综合统计, 便于管理部门针对用电使用情况做出有效的节能调整方案, 使用电设备达到最佳运行状态, 并实现节能效果。 (5) 太阳能光伏发电系统。采用太阳能光伏发电能够起到较好的经济效果。
摘要：本文以某建筑绿色设计为研究对象, 该建筑在设计之初即以绿色建筑两星级为设计目标, 本文全面给出了该建筑绿色设计的相关思路, 包括建筑设计、结构设计、给排水设计、暖通设计及电气设计等等。相信对类似建筑的设计有所裨益。
关键词：绿色,建筑,设计,结构
[1] 赵颖.城市绿色节能建筑推广的有关问题[J].科技资讯, 2009 (1) .
[2] 绿色建筑及绿色建筑的原则[J].科技创新导报, 2004 (7) .
[3] 邹琼, 何艳.绿色建筑评析[J].资源开发与市场, 2004 (5) .
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