关键词:何谓生态建筑,设计要点,现状及问题,发展展望 目 录关键词:何谓生态建筑,设计要点,现状及问题,发展展望 1(一)何谓生态建筑 2生态建筑定义 3生态住宅分类 31、"生态住宅类" 32、"生态智能类" 33、"生态宗教类" 34、"原始部落类" 35、"部分生态类" 46、"生态荒庭类" 4生态住宅原则 4生态住宅的技术策略 51.追求舒适和健康是生态住宅的基础 5
关键词:何谓生态建筑,设计要点,现状及问题,发展展望 目 录
关键词:何谓生态建筑,设计要点,现状及问题,发展展望 1
(一)何谓生态建筑 2
生态建筑定义 3
生态住宅分类 3
1、"生态住宅类" 3
2、"生态智能类" 3
3、"生态宗教类" 3
4、"原始部落类" 3
5、"部分生态类" 4
6、"生态荒庭类" 4
生态住宅原则 4
生态住宅的技术策略 5
1.追求舒适和健康是生态住宅的基础 5
2.追求高效是生态住宅的核心内容 5
3.追求美观是生态住宅与大自然相和谐的完美境界 5
(二)生态建筑设计要点 6
一、设计理论 6
(一)建筑设计 8
1、住区风环境设计 8
2、自然通风 8
3、绿化、水景设计和防止住区热岛现象 9
4、日照、遮阳与采光 10
5、外围护结构布置 10
6、噪声和污染的防止和控制 11
(二)建筑技术细节 11
1、维护结构 11
2、不同供暖空调方式下的外墙的热式性能选择 11
3、均匀性原则 均匀性原则又称“木桶原则” 12
4、建材选择 生态住宅的设计选材,应遵循无害化的原则 12
(三)建筑环境控制系统 13
1、不同采暖方式的适用性 13
2、可再生能源的利用 15
二、智能化住区设计 16
三、水资源的节省以及废弃物处理策略 17
(三)北京生态建筑问题及现状 19
(1)北京生态能源建筑示范楼 19
1建材: 20
2门窗: 20
3管道: 20
4照明: 20
5温度调节方案: 21
6太阳能集热器: 21
7光伏发电系统: 21
8综合布线与楼宇自控制系统: 22
9水、气处理和净化 22
(2)北京北潞春绿色生态居住小区 22
1对内外环境的调节 24
2对自然能源的利用 25
3整体节能方案 25
(3)MOMA设备 26
1. 天棚柔和辐射冷暖系统 26
2. 置换式新风系统 26
3. 围护结构系统 27
4. 外墙系统 27
5. 内墙系统 27
6. 外窗系统 28
7. 外遮阳系统 28
(4)锋尚低能耗技术 29
1. 外墙系统—国内高层住宅首创高适应性的具有保温隔热双重功能的外墙系统 29
2. 外窗系统—一种能够多方面满足窗户各种功能的窗户 30
3. 屋面系统—让顶层房屋的同样具有良好的保温隔热能力 30
4. 混凝土采暖制冷系统—一种对具有保健功能的采暖制冷方式 31
5. 健康新风系统—去除自然空气中的主要污染物 32
6. 其它系统—绿色建筑的系统化要求 33
(四)生态住宅发展展望 34
12楼
(三)建筑环境控制系统
建筑环境系统指的是采暖、空调及通风系统等,共包括四个部分:
一是冷热源设计; 二是空气处理方式的选择; 三是输配系统的设计; 四是末端装置的选择。 生态住宅设计中对建筑环控系统的选择应综合考虑能源政策、环境污染、建筑可持续发展和物业管理及市场接受程度。
1、不同采暖方式的适用性
以煤作为燃料时:
首先应发展热电联产集中供热。国家有关部委今年在《关于发展热电联产的规定》中指出,“热电联产具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益。热电厂的建设是治理大气污染和提高能源利用率的重要措施,是集中供热的重要组成部分,是提高人民生活质量的公益性基础设施。”应大力推广热电联产集中供热。 热电联产既发电又供热,它是利用燃料的高品位热能发电后,又将其低品位热能供热的综合利用能源的技术。目前我国大型火力电厂的平均发电效率约为30%,热电厂供热时发电效率约为20%,剩下的80%热量中的90%以上可用于供热。这样,10000KJ热量的燃料,热电联产时可产生2000KJ电力和7000KJ热量,而火力发电时仅产生3000KJ电力。如果用火力发电厂的电来供7000KJ的热,则相当于火力电厂要使用23000KJ的燃料,与用火力电厂的电供热相比,热电联产供热消耗的燃料约为25%。因此在以煤为燃料供热时应优先发展热电联产的采暖方式但是,热电联产集中供热输送距离长,管网初投资高,同时水泵输送热水的电耗也高;
目前用户暂无计量和调节手段,导致供暖热量浪费。 用燃气作燃料时:当不能使用燃煤热电联产而用燃气供热时,家用燃气炉应为首选方案。如果采用燃气锅炉集中供热,就无法避免集中供热的缺点。燃气不需要象燃煤那样考虑污染问题,没有必要在集中锅炉房燃烧天然气而再送热水。输送天然气比输送热水容易,输送成本低,户用天然气锅炉很容易实现自动管理。因此应把燃气送到用户,实行分散供热才是合理的。按照目前的燃料价格,使用天然气为燃煤的4倍,使用这些清洁燃料除换来环境效益外,应尽量利用其便于输送,便于调节的特点,在用户处变为热能供暖,尽可能地减少输送成本。 如果要使用燃气集中供热,就应该使用燃气联合循环热电联产方式。联合循环是燃气首先在燃气轮机内燃烧发电,从燃气轮机排出的废气温度高约500℃,再利用这高温废气来烧锅炉产生蒸汽再发电,用发电后的蒸汽再来供热。联合循环是把燃气的热能分品位利用,高品位用来发电,发电效率可达约50%,低品位用来供热。燃料的热能利用率高达90%以上。 用电采暖时: 目前我国电力供过于求,尤其是用电负荷不平衡,例如华北电网峰谷差达到1:45,尽管总的用电负荷低于供电能力,但峰时供电仍紧张,削峰填谷和发展低负荷时段的电力负荷是能源结构调整所面临的重要课题,其中措施之一就是推广电采暖。 如果在集中锅炉房用电锅炉,再由热网输送热水,则保留了集中供热的缺点,而没有发挥输电比输送水容易的优势,因此不应提倡。在室内采用各种电暖气、电热膜等方式,尽管其热利用率为100%,并且调节灵活,但使用高品位电能直接转换为热,是很大的能源浪费。从一次能源利用来看,电热采暖的效率仅为30%,远低于热电联产,也低于燃煤或燃气采暖的85-90%。
法国、瑞士等国采用部分电热采暖是由于它们丰富的水利资源,发电以水电和核电为主。我国还是以火电为主,采用电直接加热方式,实际上要比锅炉房直接供热增加2倍的污染物排放量。仅从环境保护的角度看,电热直接采暖的方式也不可取。 用电采暖的合理方式是采用热泵采暖或者采用蓄热供暖。蓄热供暖是利用夜间低谷期电力供热并蓄热,解决了电力负荷的峰谷差,减缓大型火电调峰的困难,从电力系统运行的综合平衡看,是合理的。使用热泵是使用电采暖的最好方式。 空气热泵是从室外空气取热,再转送到室内的空气或水中,使其温度升至采暖所要求的温度。此时电用来实现热量从低温向高温的提升,因此当外温为0℃时,一度电可产生约3.5度的热量,效率为350%,考虑发电的热电效率为30%,空气热泵的总体效率约为110%,高于燃煤或燃气的效率。这是一项成熟技术,且具有热泵功能的房间空调器与单冷型房间空调器价格差异并不大,采用热泵并不增加投资。不足之处是热泵性能随室外温度降低而降低,当外温降至-5℃以下时,一般就需要辅助采暖设备。此时用电直接加热作为辅助手段。解决空气热泵外温低时效率下降的最好方案,就是采用深井回灌方式的水源热泵。冬季将地下水从深井抽出,经换热器降温后,再回灌到另一口深井中。换热器得到的热量经热泵提升温度后成为采暖热源。夏季则将地下水从深井中取出经换热器升温后再回灌到另一口深井中,换热器另一侧则为空调冷却水。这种方式实际上是在夏天将建筑物中产生的热量存入地下,供冬季采暖使用。冬季将建筑物产生的冷量存于地下,供夏天空调用。
由于地下水抽出后经过换热器又回灌至地下,属全封闭方式,因此不使用任何水资源也不会污染地下水源。由于地
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13楼
2、可再生能源的利用
建筑能耗是建筑物对自然界造成的主要间接危害之一,因此如何尽可能多地降低能耗提高效率成为生态住宅的一个重要课题。从环保和节能的角度出发,应充分利用可再生自然能源如太阳能、天然冷源(如地能、风能)等。
A、太阳能利用
太阳能在生态住宅中的利用包括两方面,一是太阳热能应用系统,即太阳热水供应系统;二是太阳能光电(PV)系统,即将太阳能转换成电能。 然而,在生态住宅设计中利用太阳能并非简单地安装一些太阳能电池或太阳能热水器,更多的是和建筑物本身有机的结合来综合利用太阳能。如设计被动式太阳房,使太阳能利用和建筑物的自然通风有机地结合在一起,使之成为一个优势的能源综合利用系统。另外还可考虑把太阳能和其他能源系统结合起来(互为备用)综合进行制冷和供热。
B、自然温差(冬夏、日夜)利用
北半球冬冷夏热,夜冷昼热,如果能够将夏天的热量转移到冬天,或者将冬天的低温转移到夏天去(日夜的情况类似),如设计夜间通风和地下通风等,就可以不花钱或少花钱解决许多问题。
C、地能利用和废水、废热利用
指对地下和地表可再生能源(主要指储能)的综合利用,即将地热水、地下水、地表水、土壤乃至工业废水废热、生活废水废热中的低品味冷量和热量用于建筑的空调系统中。目前比较成熟的技术是地下蓄能、深井回灌(夏季制冷、冬季供热),如使用水源热泵和地源热泵,既可节省能源,又能提高效率和住户的运行费用。
D、相变材料利用
利用建筑维护结构把白天的热量存起来晚上用,或者是把夜里的冷量存起来白天用,是当前比较前沿的研究课题。但是这样作所存储的能量还不够,现在比较有效的解决方法就是采用相变材料,把建筑结构和相变材料结合起来,可设计出一种低能耗建筑,并能维持建筑物的良好的热环境。
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14楼
二、智能化住区设计
高科技的发展使住宅住区内的生活、服务、管理日趋智能化。智能化住区指的就是在住宅住区内建立一个运用计算机、自动化控制技术、通讯技术以及图形显示技术(4C技术)集成的计算机网络控制系统,将住区内所有的物业、家务、服务设施、生活及工作设施连接起来,从而有效地提高居民的生活质量和水平。其内容主要包括信息管理和通讯自动化、物业管理自动化、设备自动化控制、安全防护自动化以及家庭智能大化等。
具体实施起来主要包括两大块:1、建立住区智能化管理系统a)住区安防管理智能化,如周边防范、巡更、保安智能化等; b)公共设备管理智能化:如能源系统、生活用水系统、变配电系统、照明系统智能化控制以及家庭三表(水、电、燃气)计量自动化等;c)物业管理智能化:房产、维修、设备维护、财务等; d)信息管理智能化:包括综合查询、住区收费、住区电子商务、娱乐、家政服务、信息高速公路等。 2、建立家庭智能化系统。如:
a)对厨房电器、空调、采暖、灯光等设备进行自控或遥控调节; b)对防盗、探测装置进行监测c)建立视听设备、通讯设备、计算机等之间以及与外部的沟通并进行监控;
d)实现远程控制和信息交换,包括医疗保健、急救服务、远程教育、商务活动等。
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15楼
三、水资源的节省以及废弃物处理策略
生态住宅不但有其环境效益和社会效益,还有显著的经济效益。从住宅长期使用及维护的情况来看,生态住宅可使用户享受到因为节约能源和资源而产生的经济效益,水资源的节约和循环使用就是例子。 节水的技术策略主要体现在两个方面:一是节水设备的使用;二是住区中水处理。值得指出,生态住区里处理的是中水而不是生活污水,不能为简化水系统的设计、节省投资而把二者混在一起处理,这是水资源的节省中应该注意的。 由于生态建筑是一个宏观概念,因此在考虑能量循环、材料再利用、废弃物处理时,不应停留在单体建筑和个体住区的尺度上,而应将其置于区域乃至城市的大环境中来全盘考虑。污水、垃圾、废弃建材的分散化处理势必造价昂贵、效率低,不符合集约化和规模化的要求。需格外指出的是,不应追求垃圾在住区内无害化就地降解处理。在住区内对生活垃圾进行处理(如焚烧),根据目前国内外现有的垃圾处理技术水平,二恶英等有毒物质的产生将无法解决。同时如果每个住区分别采用先进设备则会造成投资成本过高,而采用一般性设备则极易产生有毒物质,污染环境,因此,集中处理住区废弃物才是生态住区设计中的明智之举。
总之,生态住宅是多种技术集成的结果,它需要科学技术的进步,更不能离开在政府相关政策法规的鼓励和正确引导。只有在设计过程中各专业人员的相互合作与共同努力,综合运用当代建筑学、建筑技术科学、生态学及其它科学技术的成果,从技术、经济、环境、能源及社会等角度出发系统地评价与设计住区的室内外环境,才会有更多更好的生态住宅出现。
生态建筑现状尽管生态技术的发展可以用日新月异来形容,但与办公建筑、商业建筑相比,生态住宅的发展仍显得十分缓慢。即使是在当今西方发达国家,最抢眼的生态建筑无一例外的都是高投资的大型项目,其中比较有代表性的如德国柏林的新议会大厦、法兰克福商业银行、汉诺威世博会26号馆、塞维利亚世博会英国馆等。至于说私人住宅(独立式)则大多因为规模小而显得不那么起眼,而说到社会性的大规模中低造价住宅,很少有人问津。 生态住宅所触及的不仅是建筑本身,还有一系列其它社会问题。理想中的生态住宅模式与现实社会还存在较大差距,一系列政策、法规和技术措施还有待完善。例如在我国,通过改善墙体、门窗的性能,建筑师可以很容易地设计出比原有节能标准(93年)节能30%的住宅。但实际的运作情况是"节能住宅"并不节能。其原因是居住小区的冬季供暖方式、收费标准并没有随之改变,用户对供暖量无法调节,采暖量的多少与其经济利益也毫无关系。在供暖量不变的情况下,良好的保温材料使得居室温度偏高,用户只好通过开窗通风来降低室温。"节约"下来的能量就这样又散失到室外,而小区采暖燃料的供应量则依旧居高不下。 另外值得指出的是,当今许多房地产开发商所感兴趣的是生态住宅或生态住区这块招牌,而对于提高住宅的具体性能(如加强保温、改善通风,采用更加高效的能源系统)并不肯花心思。这除了观念上的问题外,很大程度上还在于他们都错误地认为生态住宅就意味要采用大量昂贵的新技术、新材料。这在相当程度上阻碍了生态住宅的发展。及发展临哪些窘境
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16楼
(三)北京生态建筑问题及现状
尽管生态技术的发展可以用日新月异来形容,但与办公建筑、商业建筑相比,生态住宅的发展仍显得十分缓慢。即使是在当今西方发达国家,最抢眼的生态建筑无一例外的都是高投资的大型项目,其中比较有代表性的如德国柏林的新议会大厦、法兰克福商业银行、汉诺威世博会26号馆、塞维利亚世博会英国馆等。至于说私人住宅(独立式)则大多因为规模小而显得不那么起眼,而说到社会性的大规模中低造价住宅,很少有人问津。 生态住宅所触及的不仅是建筑本身,还有一系列其它社会问题。理想中的生态住宅模式与现实社会还存在较大差距,一系列政策、法规和技术措施还有待完善。例如在我国,通过改善墙体、门窗的性能,建筑师可以很容易地设计出比原有节能标准(93年)节能30%的住宅。但实际的运作情况是"节能住宅"并不节能。其原因是居住小区的冬季供暖方式、收费标准并没有随之改变,用户对供暖量无法调节,采暖量的多少与其经济利益也毫无关系。在供暖量不变的情况下,良好的保温材料使得居室温度偏高,用户只好通过开窗通风来降低室温。"节约"下来的能量就这样又散失到室外,而小区采暖燃料的供应量则依旧居高不下。 另外值得指出的是,当今许多房地产开发商所感兴趣的是生态住宅或生态住区这块招牌,而对于提高住宅的具体性能(如加强保温、改善通风,采用更加高效的能源系统)并不肯花心思。这除了观念上的问题外,很大程度上还在于他们都错误地认为生态住宅就意味要采用大量昂贵的新技术、新材料。这在相当程度上阻碍了生态住宅的发展。
(1)北京生态能源建筑示范楼
这是国内第一座生态能源建筑示范楼,以下简称EEDB(Environmental Efficient Demonstration Building),是由我国政府科技部与美国政府包括能源部等好几个部以及高等学校研究机构合作设计建造的示范工程,将建在北京。该楼概念设计的目标包括:使其冷、热负荷降到普通楼房的1/6;总用电负荷 为普通楼房的1/3;采用主动和被动式太阳能取暖相结合的方式;完全取消燃煤采暖,使用绿色建材。这幢建筑的设计从建材、门窗、管道、照明节能光源、取暖方式、太阳能集热器、综合布线系统、设备自控系统、水的净化系统、室外内空气净化等方面,都讨论得详细而具体,所以较为落实。
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17楼
1建材:
原则上选用绿色建材,结构采用高性能混凝土框架结构,外墙采用外保温,一般内墙选择石膏板,可调湿、隔热、保温,且能重复使用,不污染环境,但石膏板不耐水,所以厕所、厨房用硅藻土或泡沫玻璃砖等耐水材料。外墙外保温可有用水泥泡沫聚苯珍珠岩混凝土、岩棉板等粘贴,其保温效果比现在寺体要提高10倍左右,甚至更高,外面再用涂料。楼析通栏用高强轻质陶粒板或空心板。屋面则用抗裂、隔热保温混凝土等,并覆盖三元乙丙防水材料。
2门窗:
现在建筑能量的40~50%是通过门窗散失的。此工程采用塑钢或钢质复合保温窗,玻璃宜用LOW-E中空玻璃,透光率可达80%,又能把90%以上长波与红外线反射回室内,保温性能比传统窗提高5~8倍。
3管道:
供水管用复合水管,便道下铺设无砂大孔透水混凝土管道,便道铺设透水混凝土地砖,收集雨水供其它生活用水使用。
4照明:
我国发达地区建筑能耗平均约点总能耗20~30%,其中照明占建筑能耗的30%左右,空调占40%左右,是商业建筑日常运行成本中最大的一部分。
①利用自然光源:日光照明采用光设备将日光直接导入室内。目前设备的光学传输效率为20~50%,比太阳能电池发电照明的效率高10~20倍。整个日光照射装置只要设计合理,不需采用昂贵的材料,成本比太阳能电池低得多。白天除直接用窗户照明外,用自制导光和和阳光反射装置实现将太阳光引到室内直接照明。导光管目前国内市场尚未有销售,设计者拟自制内表面镀有全反射的导光管,供室外内照明。
②高郊节能光源:此建筑中用紧凑型荧光灯或卤钨灯替代人副产品普通白炽灯。在门厅走廊对显色性要求不高的场所,使用FDSBE67紧凑型荧光灯每瓦产生的光通量是普通白炽灯的3~4倍以上,而寿命可达10000小时,是白炽灯的10倍。在显色性要求不高的室内侧用带石英玻壳的卤钨灯。对量大面积的会议室、办公室和会客室则选用36WT8直管荧光灯,比40WT12荧光灯在耗电相同的情况下,光输出提高10%,寿命高达24000小时。
③灯具选择:第一要制眩光;第二增加30度~60度区的光通分布,改善被照面的可见度;第三采用高效率消光格栅,扩大配光,提高光输出效率;第四采用高可靠性的镇流器,选用ESX3622HK型电子整流器,与36W×2灯和相匹配,可节电20%。
5温度调节方案:
此建筑的温控采用被动与主动相结合方式,房间的冷、热负荷设计为普通房间的1/5~1/6,即为30W/m2。办公室以被动温度控制为主,科技报告厅则以主动控制为主。
① 房间在冬季4个月的设计平均温度为16度,夏季为21度,采用中科院工程热物理 所太阳能实验室最新专利"太阳能热水器-电动热泵复合供暖、制冷、热水机组",该技术传统的主动式供暖技术造价的1/3~1/4,并可使电热泵,供热电耗降低1/3。
②科技报告厅采用以主动式为主的温度调节方案,仍采用上述机组,被动工技术仅提供冬季4个月平均温度为11度及夏季4个月平均温度为28度的温度条件。
③有1到2间办公室采用地板下面铺盘管的供暖方式,进水温度为40~50度,适合于太阳能热水高效直接供暖。
④在建筑物的部分南立面和屋顶,种植绿化。
6太阳能集热器:
使用的是中科院工程热物理研究所太阳能实验室研制的"双端开口金属真空太阳能集热管(TMV)"组成,这种集热管已在前面介绍过,这里就不再重复。
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18楼
7光伏发电系统:
目前我国太阳能电池组件的价格料贵,故在此建筑中不可能大面积应用。采用光伏供电照明的房间有:科技报告厅、会客厅、夜景及一间办公室,共约1KW,光盘电池组件面积达20m2。
8综合布线与楼宇自控制系统:
此方案采用美国AT&T的SYSTIMAX LAN线缆系统,可以综合语音、数据及采暖、空调自控等布线系统,能与现存的语音、数据系统一起工作。当前现代化大夏空调系统是耗大户,也是节能最有潜力的设备,中央空调系统占整个大楼能耗的50%以上,而大楼上楼宇自控制系统后可节能25%,节省人力约30%,楼宇设备自控制系统主要对太阳能-电动热泵复理型中央空调系统、通风、照明、给排水、废水处理及变配电等这行监控,达到环保,节能目的。
9水、气处理和净化
① 水净化和处理
采用日有臭氧消毒器,对办公用水进行消毒处理。采用污水分类方法,将清洁用后产生的污水用来冲厕位,不够部分由自来水补充。
② 室内空气处理
造成室内空气污染的原因主要有四种:人体呼吸、体味、吸烟;室内馐材料和化学用品释放出来的气体;微生物、病菌、感冒;大气污染。在此主要采取了如下几项空气净化措施:
将室内调新风增加到总风量的15%。
白天采用日光照明,利用紫外线对室内空气消毒;
在南面加装同TMV组成的风道,夏季利用热虹吸原理来驱动室内自然通风;使设计的建筑物形状有利通风。
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19楼
(2)北京北潞春绿色生态居住小区
这座绿色生态居住小区是北京金田建筑设计有限公司规划设计,是住宅设计规划专家高级建筑师黄汇同志的新作,已经建成。环境优美宜人,为北京市按照"可持续性展战略原则"设计建成的第一座生态小区,可喜可贺。黄汇同志在《建筑师》上写了一篇文章,题目为《事在人为 路在脚步下--绿色生态环境创作迈出了第一步》,介绍了这个小区的设计构思和所采用的生态技术,留下了很深的印象。
进入小区的第一个印象是绿地面积都铺上了草皮,可爱可亲,路边则用强化草皮不怕踩踏,绿地面积不只为了观赏而引人休闲、聊天,能打牌下棋,供儿童游乐,供老人锻炼身体。居民通过使用绿地,绿地建立起感情,自然十分珍惜,能够出力照顾。
第二,利用小区的地形比外面马路低,从而设计了多功能的架空步行道。虽然花了些钱,但节省了大量填土费用,又使家家户户的汽车不必停在露天,而且年龄小的孩子在步行道上嬉戏游玩比较安全。此做法使小区增添了建筑特色,避免了一般化的手法,我是支持这一做法的。
第三,每家户采暖做饭在天然气尚未进入时都用经混气处理的液化气。每户安装了一个壁挂式燃气炉,体积很不,挂在后阳台的侧墙上,实行饮水、采暖及供应热水一体化,户户可自选温度。这种做法有利于采暖体制改革,不吃大锅饭,才能真正收到节能的实产,否则光增加外墙的保温性能,节约下来的能源全被居民开窗放掉了,起不到真正节能的效果。这样做同时还省去了集中锅炉房的设施,省掉了总图上暖气管网网的建设投资,这符合今后采暖的改革方向,每家每户的暖气热水管道从楼板里走,可减少许多不必要的装修费用。
第四,采用中水系统,有利于节水。我国人均水资源占有量仅为全世界人均占有量的1/4。按1997年人口统计,人均水资源为2220立方米,预计到2030年人口增长为16亿时,人均水资源将降到1760立方米。按国际承认的标准,我国未来水资源形势严峻。因此,必须贯彻"节流优先、治河为本、多渠道开源"的城市水资源可持续利用战备。北潞春小区的水处理,最后决定处理为中水,因为这个小区住户的汽车可能比较多,洗耳恭听车用水与浇灌草地绿化可以用中水,虽然成本较高,但比用自来水低得多。小区采用清华大学环境系和北京节水办公室合作研制出以内循环三相生物流化床为主体的工艺,在用地及处理质量方面有明显优点,科技投入使节水愿望变成现实。小区每天760吨生活污水全部经中水站处理而成为可再次利用的中水,实现污水资源化目标。
第五,有关垃圾焚化。在中水站旁边,建了一座垃圾焚化炉,选择的是北京发景公司研制的再燃式多用焚烧炉,采用焚烧效率最高的悬浮燃烧技术。据说工艺比较先进。但因目前住户迁入的不多,垃圾量较少,参观时讲解员说只试过一次,并提到此燃烧炉温度可在800度到1100度。温度高不会产生二恶英,这是一种一级致癌物,据笔者了解的技术信息,国家环保局的同志曾多次出国访问了解此问题,德方专家称燃烧温度在450度以下或者125度以上的时才不会产生二恶英。德国对焚烧炉排出的废气经活性炭处理后方能排入在大气,因此总投资费用的4/5是用在治理废气上。我国没有制定有关二恶英排放标准,而国外的标准很高,我们肯定达不到,也不能作为依据,所以这问题一时还说不清。
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20楼
1对内外环境的调节
①在西向设计一个大尺度的独立的混凝土防晒墙壁,有效地防止西晒。此建筑的主入口设在西向,因此如何解决西晒成为了对环境调节的一个重要方面。设计者曾经考虑采用加拿来大伟视(Vision Wall)公司生产的三层夹膜LOW-E玻璃作为建筑全部外墙和幕墙,它的热阻为普通双层真空玻璃的8倍,但由于其价格也昂贵了近10倍并且维护不方便而放弃。后选择在建筑主体前4.5米宽处设一防晒墙,在夏天可遮阳并形成拔风效果,在冬季可遮挡西北风并蓄热而成为一个热保护层。
②设计遮阳板系统。由于可自动调节的遮阳装置不易维护,并且造价十分昂贵,因此在此设计中采用了非机械的固定遮阳板。
③在建筑南部设计一个体积较大的绿化中庭(实际上处于建筑的南侧)。在冬季,它是一个全封闭的在暖房,可以有效地改善办公室热环境并节省供暖的能耗;在过渡季节,它是一个开敞空间,形成良好的空气流通,改善工作室的小气候;在夏季,借助南窗的百叶遮阳板来遮蔽直射阳光,使其成为一个巨大的凉棚。
2对自然能源的利用
① 太阳能的利用。这里采用的是太阳能光电板发电技术,拟选用日本Kyocera公司的 普通型太阳能光电板,架设在建筑屋顶上。这种光电板每发电3.6千瓦就需40~50万人民币。设计者打算在学术报告厅中采用,投入100~200万元,虽然只换取不到10千瓦发电量,但达到了对生态新技术进行开创性具体实践的目的。
② 自然通风的利用。这是针对以往办公楼设计往往采用全封闭的外围护系,使建筑内 部环境的舒适度完全依赖空调系统,在样风机耗能在整个办公建筑能耗中占了很大的比重。如果在建筑设计中能够尽量利用自然通风,不但可以节省大量的空调能耗,还能够塑造一个更加健康的工作环境。在此设计中,设计小组通过计算机模拟,对方案进行充分的研究与调整,最终得出结论:设计楼的各层办公室在过渡季节完全可以领先自然通风来维持室内的舒适条件。
③ 深井水的利用。目前在对大地能量的运用中,深井水的回灌技术是一种比较成熟的 方案。它的基本概念是利用地下水温般保持在7~10度的特性,通过深掘水井(80~100m),将水抽到地面,经过热泵的交换后将冷却水再回灌至地下。这种做法与常规电制冷空调相比,可节能15%,而造价基本相当。但由于80m左右的地下水标高正好是清华校内饮用水的水层标高,最终设计者放弃了这一方案。
3整体节能方案
① 绿色明明。此设计希望通过设计与选择照明灯具,来避免以往办公建筑中的照度不 适、电浪费严重和计算机屏幕眩光等问题,主要采取了如下的基本策略:分级设计,提供背景照明与工作照明两种方式;分区集控,对背景照明灯具进行分区的开关控制;场景设置,提供几种常见的场景明明控制面板;工作照明个人调节;选用节能灯具。
② 暖通方案的绿色化探索。采用水--水热泵机组,使冬季的采暖热负荷减少20%; 在全空气系统和新风系统中设置转轮除湿机,解决空调系统的细菌污染。
③楼宇自动控制系统。其内容包括消防泵自动巡检、配电柜容量可现场调节、联合等电位处理、照明与空调系统的可调节、红外线保安监控系统等,设备选型采用欧洲标准。
(3)MOMA设备
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21楼
1. 天棚柔和辐射冷暖系统
Moma国际寓所采用的天棚柔和辐射冷暖系统主要是控制楼板的温度而产生热辐射达到控制空气环境的温度,这种冷暖的系统构造是在砼楼板内埋有直径16-20mm、间距为200-300mm之间的水管,水管内根据冬夏居家的习惯而对气温要求的不同,冬天注入26℃的热水,夏季注入18-20℃的冷水,(温度的水温远远于暖气片的水温,节能性显而易见),通过楼板面积大的优势辐射传热使室内环境温度均匀受控,而做到使室内空气冬季不低于20℃,夏季不高于27℃的人体最舒适范围。
2. 置换式新风系统
Moma国际寓所的新风传输方式采用置换式,所有房间新风都从房间下部送出,新风以0.3m/s的低速和略低于室内温度20℃的温度流入室内,由于温度较室内偏低2摄氏度,所以进来的新风总沉于地面,而通过人体表加温、呼吸加温和其他热载体的加温而逐渐上升。
这种气流将新鲜空气流入人的鼻子带走了人身上的汗味、呼出的废气以及其他混浊气体,最后到达房间的顶部,在那里从排气孔排出,而排出的废气不再做循环使用。
为了节约新风,房间里的气体被排送到厨卫,在那里产生强大的换气,带走所有污浊气体和潮湿气体。卧室和起居室的空气置换率是0.6h-1~1h-1,卫生间、厨房的空气置换率为2h-1,而且,考虑到能源的节约和再利用,排走的空气都会被做热回收,而回收率在80-85%,作为新的能源。 此外,我们新风的来源在80m的高空,建筑物的顶端,那里的空气较之地面是不易受到污染的。新风在送入室内前,要经过调温调湿、除尘、过滤与消毒,所以我们送入室内的空气不单单是新鲜的室外空气,而是最适合人体舒适度的新风。
为了避免夏季楼板上的结露,送进的新风保持在14℃的露点温度,以保证能除去室内的湿气,并使其露点温度低于天花板的表面温度。
如此科学和高舒适度的冷暖系统,冷暖与通风的能耗约为传统方式的40%,其系统意义和社会意义显而易见。
3. 围护结构系统
Moma国际寓所的外墙外窗面积分别降低了30%和40%,这意味着减少了能耗的散失而和外部不良环境对室内舒适度的影响面,同时也节省了外墙外窗材料,节省的资金投入在提高建筑构件的标准上,外部构件使加工简单化,更容易保证生活和施工质量,还可以提高施工速度,降低生产成本。
4. 外墙系统
Moma国际寓所的外墙特别采用外保温的方式,保温材料采用热传导系数不大于0.04w/mk,厚度100-120mm的苯板,这种建筑保温方式首先不占用室内空间,另外较之普通使用的内保温方式保温性更好,它可以让墙体免受外界不利气温的影响而保证室内环境的舒适度不容易被破坏。
5. 内墙系统
Moma国际寓所的内墙采用轻钢龙骨加石膏板的结构,内空的部分填置岩棉和穿走线管线,这种隔墙方式区别于传统的陶粒板隔墙。他的优点有很多,首先施工标准化程度高、速度快,另外平整的石膏板在做好接缝处理后不易开裂,再者这种结构的隔声性也很强,内隔墙的隔噪数值为40分贝,分户墙隔噪系数为52分贝,大大高于其他材料的分户墙结构,也大大高于中国的同类墙体隔噪标准。
6. 外窗系统
Moma国际寓所的外窗选用气密性和水密性良好断热铝合金窗框,其抗风性压性能、防渗透性能以及保温隔声性各项指标都优于其他传统窗框型材。 玻璃选用发达国家普通采用的L-E玻璃,所谓L-E玻璃就是表面镀有低发射率材料的低能耗玻璃,它的导热系数最低可以达到0.6-1.1w/m2k,Moma国际寓所的外窗做到了<1.5w/m2k的程度。而传统单层玻璃的传热系数约为5.4w/m2k,而好的双层普通也只有2-9 w/m2k
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