节能技术在绿色建筑中的应用

□文/郭 媛

天津市建筑节能管理中心位于梅江生态居住区华厦津典项目涟水园内，建筑面积9 500 m2（含地下），框架结构，地上5层7 500 m2，地下1层2 000 m2。华厦津典项目是天津市首推住宅建设三步节能试点示范项目，节能管理中心作为其建设中的公建项目，重点提出并引入了绿色建筑的理念。工程于2006年10月底交付使用，运行3 a多以来，整体运行良好，不考虑地下室面积建筑总耗电量为 89 kW·h/（m2·a），其中空调单位能耗为 58.4 89 kW·h/（m2·a），为同类公共建筑的67.5%（考虑房间使用率为80%）。该建筑根据住房和城乡建设部《绿色建筑评价技术细则》公共建筑类评分标准进行评价，总得分达到130.8分（满分150分）。达到了预期目的，起到了绿色建筑的示范作用。下面就建筑围护结构，地源热泵制冷、供暖，溶液式热回收新风系统，太阳能发电、热水，再生水利用几个主要技术要点进行介绍。

围护结构

玻璃幕墙

围护结构主要采用外倾式呼吸式幕墙形式，考虑到建筑的特点及要求，通过技术参数的详细分析比对，外层幕墙采用规格为8mm+8mm透光性较好的安全夹层玻璃，内层幕墙采用规格为6mm+12mm+6mm的LOW-E充氩气中空玻璃，两层玻璃之间留有1.15 m的空气夹层。根据建筑外形的要求，1～3层内外玻璃幕墙之间的夹层上下贯通并在外层幕墙的上、下部分别设置排气口和进气口，夏季开启时可带走空气夹层中的热量，冬季关闭时利用温室效应提高夹层空气温度，降低建筑物整体能耗，过渡季节还可有效实现自然通风，从而进一步节约能源，提高室内环境质量。见图1。

图1 幕墙剖面示意

经检测内层幕墙的传热系数为1.8 W/（m2·K），结合内外幕墙的空气层，特别是冬季形成的温室效应的共同作用，传热系数可达到1.25 W/（m2·K），性价比高，节能效果明显。

遮阳系统

根据建筑物整体外形特点，外墙面与地面形成70°且外倾斜的夹角，在夏季可有效减少阳光直射，具有一定的自遮阳作用。当入射角为40°时，阳光辐射量会减少37.5%，如图2；当入射角为50°时，阳光辐射量会减少93%，如图3。

图2 40°时与垂直幕墙对比

图3 55°时与垂直幕墙对比

尽管建筑本身具备外倾特点能够对阳光起到一定的遮挡作用，但当清晨和傍晚太阳高度角较小时，楼板出挑对阳光的遮挡较小，仍有一定的辐射热透过幕墙进入室内，需要设置遮阳板，以遮挡光线。由于建筑本身呈圆形，太阳光不是同一时间照到外幕墙各处，所以采用了平行分组、垂直升降的遮阳方式，由计算机动态控制，随太阳的移动而自动分组升降，以挡住正面入射的光线。使得整个幕墙的遮阳系数均在50%以下，3～5层的遮阳系数≤30%。

外墙、屋面和地下室顶板

建筑物外幕墙内的混凝土柱、梁、板采用外保温技术，保温材料选用80mm厚聚苯板，传热系数为0.55 W/（m2·K）；地下室选用 80mm 厚聚苯板粘贴，传热系数为0.55 W/（m2·K）；屋面选用110mm厚聚苯板，传热系数为 0.45 W/（m2·K）。

暖通空调

冷热源形式

采用了地源热泵系统这一新型生态绿色能源空调制冷供暖方式。利用地下浅层常温土壤中的能量作为冷热源对建筑内进行温度调节，通过埋地换热器系统只取冷热不取水，不存在对大气排热、排冷的热污染和排烟、排尘、排水等环境污染问题，使建筑在能源方面对环境的影响达到最小。

空调系统

采用干盘管末端空调系统和独立温湿度控制新风系统的形式，从根本上实现室内温度和湿度的独立控制。风机盘管采用干盘管形式，夏季给水温度为16～18℃。在夏季运行之初，当地源侧的循环水温度较低时，可直接作为风机盘管的给水，与其他方式的空调系统比较，节能效果明显。

新风系统

采用独立温湿度控制方式的热泵型溶液除湿新风机组，利用溴化锂溶液对新风进行调湿处理。通过中效过滤器过滤新风、处理可吸入颗粒物并对排风进行冷（热）量回收。系统回风口设有CO2浓度检测探头，可根据室内CO2浓度对新风量进行调节。一般情况下，热泵型溶液除湿新风机组的COP值可达到5.5左右。

由于新风机组承担了室内湿度的调节，室内空调末端采用了干盘管型式，有效抑制了细菌的滋生和蔓延，提高了室内空气质量。与其他方式的空调系统比较，具有较高的节能效果和舒适度。

太阳能利用

太阳能发电技术

利用太阳能发电技术，在3～4层屋顶设置180 m2太阳能电池板，直接发出36 V电，采用LED采光带为1～5层电梯前室、走廊等长暗区供电。太阳能电池板峰值发电量5.88 kW。

太阳能热水系统

生活热水采用建筑一体化的太阳能集热器并配多源热泵进行加热。太阳能集热器集热面积为95 m2，热泵功率12 kW，可供应3 m3/d洗浴热水。

太阳能集热器及多源热泵加热系统相互取长补短，互为备用。在日照充足时优先使用太阳能加热热水，阴雨天气或日照不足时利用太阳能集热器产生的低温热水作为多源热泵的辅助热源，以改善热泵的运行工况，提高其制热性能。这种组合形式，使二者均在相对比较稳定、高效的条件下工作，保证系统全年全天候的卫生热水供应。

太阳能集热器设置于屋顶机房外侧弧形墙体内，由于太阳能集热板全部镶嵌于墙体内，与墙体完全实现了一体化。见图4。

图4 太阳能一体化完成效果

水资源利用

再生水利用

再生水资源利用是梅江生态居住区在节水设计上的一大特点并于2002年底实现供水。作为其中的一个组成部分，天津市建筑节能管理中心项目设计有独立再生水系统，主要用于楼内冲厕、室外湖面补水、绿化灌溉等。同时，项目建设期间的施工用水也全部采用了再生水。最大程度地达到了节约传统水资源的目的。

雨水收集和回补地下水

在规划设计和建设中将屋面雨水全部有组织排入相邻的湖体并通过生物等处理系统以及湖水自洁净能力进行处理，达到CJ/T 95-2000《再生水回用于景观水体水质标准》要求。景观湖体采用了深浅区相结合的形式，深水区不封底，雨季高水位时还可回补地下水。

内给水器具和设备

建筑物内给水器具和设备全部采用了节水型产品，达到了较好节水效果。经综合测算，非传统水源利用率达50%以上。

结语

工程自2005年8月开始设计施工，2006年9月进入系统调试，历经3 a运行监测和技术考核，表明工程设计合理、设备运行稳定，整体节能效果显著，达到了预期目的，起到了绿色建筑的示范作用。2010年1月通过天津市建交委科技成果项目验收。