低能耗办公建筑（精选7篇）
低能耗办公建筑 篇1
被动式低能耗建筑的设计理念和技术核心是尽可能利用自然条件和环境, 减少或不用化石能源, 通过采取高效的节能措施, 提高建筑物的保温性和气密性, 减少室内热 (冷) 量的散失, 并利用可再生能源实行采暖和制冷。
1 天棚柔和式微辐射系统
更为舒适的低温辐射采暖技术, 在混凝土楼板中埋放与建筑相同寿命, 免维护的PB管, 冬季注入温水, 通过楼板向整个房间均匀辐射加热, 结合独有的建筑围护结构系统, 提供20℃-26℃的舒适采暖。优点是无风感, 温度分布均匀, 无噪声, 蓄热能力强, 温、湿独立处理, 低温运行, 热效率高。
地源热泵:
地源热泵是利用地下浅层地热资源, 既能供热, 又能制冷的一种环保型空调系统。它的工作原理是利用埋在土壤里的水循环管道, 通过热泵机组的运转, 冬天把地下的热能“取”出来向室内供热。夏天把地下的冷“取”出来向室内供冷。如果“冷”“热”的程度达不到要求, 就用热泵机组“制冷”或“制热”, 以满足需求。
地源热泵技术特点:
环保:使用电力, 没有燃烧过程, 对周围环境无污染排放;不需使用冷却塔, 没有外挂机, 不向周围环境排热, 没有热岛效应, 没有噪音;不抽取地下水, 不破坏地下水资源。
一机三用:冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活热水。
使用寿命长:使用寿命20年以上, 是分体式或窗式空调器的2-4倍。
全电脑控制, 性能稳定, 可以电话遥控, 可以进行温湿度控制和新风配送。
地源热泵优点:
(1) 地源热泵技术属可再生能源利用技术
地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源 (通常小于400米深) 作为冷热源, 进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能 (Earth Energy) , 是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器, 收集了47%的太阳能量, 比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制, 真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源, 使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。
(2) 地源热泵属经济有效的节能技术
地能或地表浅层地热资源的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, 是很好的热泵热源和空调冷源, 这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%, 因此要节能和节省运行费用40%左右。另外, 地能温度较恒定的特性, 使得热泵机组运行更可靠、稳定, 也保证了系统的高效性和经济性。
(3) 地源热泵环境效益显著
地源热泵的污染物排放, 与空气源热泵相比, 相当于减少40%以上, 与电供暖相比, 相当于减少70%以上。该装置的运行没有任何污染, 可以建造在居民区内, 没有燃烧, 没有排烟, 也没有废弃物, 不需要堆放燃料废物的场地, 且不用远距离输送热量。
(4) 地源热泵一机多用, 应用范围广
地源热泵系统可供暖、空调, 还可供生活热水, 一机多用, 一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统;可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑, 更适合于别墅住宅的采暖、空调。
(5) 地源热泵空调系统维护费用低
在同等条件下, 采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用, 它的机械运动部件非常少, 所有的部件不是埋在地下便是安装在室内, 从而避免了室外的恶劣气候, 其地下部分可保证50年, 地上部分可保证30年, 因此地源热泵是免维护空调, 节省了维护费用, 使用户的投资在3年左右即可收回。此外, 机组使用寿命长, 均在15年以上;机组紧凑、节省空间;自动控制程度高, 可无人值守。
地源热泵缺点
当然, 象任何事物一样, 地源热泵也不是十全十美的, 如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响;一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同;采用地下水的利用方式, 会受到当地地下水资源的制约, 实际上地源热泵并不需要开采地下水, 所使用的地下水可全部回灌, 不会对水质产生污染。
2 地源制冷系统
夏季里通过深埋地下的双U管土壤换热器, 利用土壤浅层120米深范围内温度与自然环境温度之差相交换, 换取地下低温冷源, 利用天棚微辐射进行室内制冷, 同时将室内的热导入地下再次进行热交换, 使室内保持凉爽, 温度分布均匀, 无吹风感和噪音, 节能达40%-50%。
3 外围护优化系统
项目外窗用低辐射LOW-E玻璃, 内充氩气, 镀银膜, 降低热能的阻耗。外遮阳帘:外窗外侧设置金属外遮阳卷帘, 内部填充聚氨酯阻热材料, 有效阻挡太阳直接辐射和慢辐射, 遮阳率高达80%, 拉起方便, 自由调控室内光线, 还有防盗, 隔音, 保温等功能。外墙子系统, 外墙保温采用加厚聚乙烯板, 防止热桥出现, 制冷采暖能耗大大低于普通的传统住宅。
4 全置换式新风系统
将室内外空气经过滤尘, 温湿度等多级处理后, 经由设置在卧室和客厅地面上的新风口低速送风, 无噪音送入室内, 形成新风湖, 污浊的空气则由卫生间的排风口排除, 形成下送上回全天候的置换新风循环, 新风具备加湿, 除湿功能, 并且自成系统, 全排放, 有效避免病毒交叉循环污染, 保持室内湿度30%-60%, 解决冬季室内干燥现象。优点, 无风感, 无噪音, 健康卫生, 湿度稳定, 设备成本和运行费用低。
低能耗的建筑单体节能设计策略 篇2
在这样的背景下,节能减排理念成为了当下环保工作中的重点内容,低能耗建筑的概念也被提了出来,并且得到了强烈的响应。就目前而言,节能指数达到65%的建筑单体正在普及,但是要实现超高节能效果和零排放,还有很大的难度。不过总体来说,低能耗建筑已经开始在我国农村和城市地区普及。在农村和城市修建别墅时,可以采用下图中的节能设计思路进行建筑节能设计。
热量的消耗是建筑能耗中的重要部分。图1所示的建筑主要是以节约热量为思路设计的。它主要包括改良房屋隔热板、使用双层玻璃窗减少室内热量的流失,同时采用清洁能源如太阳能、风能供热、发电,减少能源消耗和污染物的排放,用地源热泵和小型热电联产机供暖和提供热水,同时还有专门的雨水收集和净化系统,用以节约水资源。但是这样的建筑设计思路只能适用于农村和别墅群,对于城市的大多数建筑来说,还需要采用其他的节能设计思路。以下主要就城市建筑的节能提供了设计策略。
1 建筑体型节能设计
建筑体型节能设计中比较关键的是建筑体型系数(S),它的计算公式是S=F/V,F指建筑与大气接触的表面积,V指建筑的体积。根据相关研究报告显示,不考虑其他因素,建筑单体的体型系数每增加1 0%,它的能耗便会增加5%到1 0%。体型系数越小,能耗流失的越少,但是在具体设计中不能单纯的考虑这一个因素,而是要考虑实际情况,如当地气候、建筑性能等等。
具体来说,在体型节能设计中,首先要考虑到建筑的美观性,以及建筑单体与建筑群的整体性。每一个建筑单体,都会影响到城市的整体形象。因此,在节能设计中,必须要保证建筑的美观;其次,建筑的外墙长度要合理,在降低建筑体型系数的同时,要让建筑外墙长度保持在合理的范围内,减少不必要的凹凸,同时保证南面外墙的平直;再次,体型设计必须要考虑到建筑所在地的气候,在南方地区,夏季气温较高,冬季没有暖气,夏季制冷和冬季取暖主要依靠空调,空调的能耗本身就比较大,如果建筑体型过大,建筑内空间过大,将会消耗更多的能耗。
因此要尽可能的降低体型系数,夏季增强空调制冷效果,冬季减少室内热量的流失;而在北方地区,冬季取暖主要依靠暖气,在初夏和夏末制冷可以采用开窗通风的方式,因此,在体型设计中主要考虑通风降温的因素。
2 建筑门窗节能设计
一般来说,办公建筑要尽可能的通透,采光好,但是它的窗墙比不能大于0.7;居住区建筑的窗墙比在0.3到0.5之间。门窗的主要功能在于采光和通风,并且避免能耗的流失,防止室内热量流失以及外部冷空气的进入。
因此,门窗的节能设计必须要从减少渗透量、传热量以及太阳辐射几个方面出发。在设计中要考虑到南北差异以及建筑朝向等因素。
比如,在北方寒冷地区以及严寒地区,建筑的门窗比需要有一定限制,设计人员必须根据具体的限制设计建筑门窗,具体情况如表1,2所示:
除此之外,设计人员还要考虑到实际的门窗采光及遮阳效果。
在夏季,阳光直射对人体有一定的伤害,因此,在门窗设计中要适当的避免阳光直射。
在冬季,阳光的辐射较小,可以尽量采用天然采光的方式,这就需要在窗墙比的限制范围内选取合适的窗户位置、设计适当的窗口面积。
并且,必须保证冬季阳光能够直接照射到房间里,满足房间内的采光,从而节约房内照明产生的能耗。一般房内的平均照值度要在1201×以上,客厅、书房、卧室等房间的采光条件要好,必须保证有充足的光线,窗地比要大于1/7,楼梯、过道、卫生间的采光相对差一些,窗地比只需要大于1/12,能够为人们的通行提供方便即可。
同时,在建筑中要尽可能选用双侧窗,它的采光效果相对单侧窗要好。
在现实中,建筑的采光是极为宝贵的。很多开发商为了节约占地面积,往往将建筑单体的距离拉得很近,这样便严重影响了建筑的采光,尤其是建筑地层,往往受到其他建筑的遮挡。在这样的情况下,设计人员可以考虑在建筑的两侧开窗,或者通过北侧相对的建筑的南向墙面反射获得太阳光,南向墙面要选用高反射率的镜面材料。
这样便能够解决底层以及背光建筑的采光问题。光线直接进入建筑底层的房间内,将会极大的节约室内的照明能源;而北向的房间也能够接收到自然光照,真正实现冬暖夏凉。
3 建筑平面节能设计
建筑平面的节能设计主要出发点在于降低建筑的耗热量。降低耗热量需要从整体上对建筑的热量环境进行优化,而要做到这一点,必须坚持以下几个原则:
第一,保证建筑光照充足。在选址时,要选取平地或者坡地的上坡处,避免低洼地段;并且尽量保证建筑朝南。
第二,避免建筑直面西北寒流,尤其是建筑平面门窗位置,要避开西北寒流,这样才能减少热量的流失,降低建筑的耗热量。
第三,建筑的遮阳设施必须可拆卸或者可移动,在夏季能够遮阳,冬季将设施去除后可以保证建筑内部的取暖和采光。
总体来说,建筑的平面节能设计需要实现建筑的自然采光、通风,从而减少建筑的能源消耗。一般在南方地区,主要考虑通风散热,因此建筑平面可以有适当的凹凸变化,但是在北方寒冷以及严寒地区,需要考虑的是室内的采光以及取暖。如果建筑平面凹凸变化过多,会增加室内热量的流失,进而导致建筑能耗的增加。
因此,在寒冷地区要尽量避免建筑平面的凹凸设计,缩小建筑与外界空气接触的表面积,减少室内热量的流失,从而降低建筑的能耗。
4 建筑通风设计
在低能耗建筑中,可以在建筑的窗户上安装可控的通风器。通风器的性能不同,能耗也不同。一般可以根据建筑的通风要求选取适当的通风器,将通风器安装在窗户的上部和下部,或者安装在南北朝向的窗户上。当用户需要开窗通风时,便将通风器打开,这样便能够实现室内空气与室外空气的交换。将通风器运用在建筑中,能够满足建筑通风的要求,同时在一定程度上减少室内热能的消耗。但是安装通风器要根据地域及气候来定,具体来说,在南方地区,温度相对较高,一般不用安装通风器,而在北方地区,直接开窗通风将会损失大量的热量,尤其是在冬季,气温相对较低,居民往往通过燃煤或者其他方式取暖,消耗大量的热量。同时,还要定期开窗通风,才能保证室内空气与室外空气之间的交换。
但是一旦开窗通风,将会直接导致室内温度降低,进而消耗更多的热量。在这种情况下安装通风器,不仅能够实现室内的通风,也能够让室内温度保持在一定的范围内,极大的节约了热能。同时,这种通风器是可控的,当用户需要使用通风器时,打开控制开关即可。
当然,在我国大部分地区依然采用自然通风的方式。在自然通风中,需要选取合理的通风位置,根据研究发现,窗户的位置、面积直接影响到室内的通风情况,因此,要实现建筑通风的低能耗,必须选取合适的窗户位置。
一般来说,当进风口和出风口的位置都比较低且进风口的面积相对较大时,室内通风情况较好。在建筑的通风设计中便可以利用这一点,设计最为合理的通风口。并且在设计的过程中,要尽可能在建筑的两侧都设置通风口,实现室内与室外空气的自然流通,又不至于使室内热量流失的过多。
5 结语
总之,随着人们生活水平的提高,人们对于建筑的要求也越来越高。在未来的建筑设计中,不仅要满足人们对于舒适度的要求,也要满足节能减排的要求。
因此,在单体建筑的设计中,必须要根据实际情况,尽可能节约能源,减少热量的流失同时保证室内的通风,保证住户的舒适度。
在节能方面,需要从体型节能、门窗节能、平面节能和通风几个方面入手,设计合适的建筑体型,并根据地域气候选取最合适的窗墙比,降低建筑的耗热量,选取合适的通风口,必要时安装可控的通风器。这样才能够尽量减少建筑的能源消耗。
参考文献
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[4]陈朝霞.建筑节能设计浅析[J].科学之友,2011,(36).
低能耗办公建筑 篇3
公共建筑能耗定额对于促进建筑节能工作具有重要的意义。“十一五”期间,我国提出了“能耗统计、能源审计、能效公示、能耗定额以及超定额加价”的公共建筑节能监管体系。根据国务院节能减排综合性工作方案的统一部署,财政部、住建部在全国范围内开展国家机关办公建筑和大型公共建筑的能耗统计、能源审计、能效公示工作,并取得了良好效果。在此基础上,建立能耗定额制度成为下一步节能工作的重点。
公共建筑能耗定额是对建筑用能的重新分配,建筑能耗分配的不合理,不仅会阻碍建筑节能事业的发展,甚至会影响社会和谐与经济社会发展。因此,为保证能耗定额的科学合理性,公共建筑能耗定额标准应遵循以下基本原则:
(1)鼓励节约,反对浪费;在保障合理的建筑用能需求的前提下,鼓励节约用能,反对浪费。
(2)方法科学、合理;公共建筑能耗定额标准制定方法应科学、合理、易于掌握,确定的能耗定额指标应具有可比性。
(3)具有可操作性;编制的公共建筑能耗定额标准应具有可操作性,编制建筑能耗定额所需的基础数据应易于获得。
(4)适时修正;应根据建筑能耗水平的变化和发展趋势,适时对建筑能耗定额标准进行修订。
2研究基础
公共建筑能源消耗定额的标准计算方法,对于不同的建筑,由于建筑形式、空调形式、使用方式的不同,导致建筑分项能耗的构成、数量和比例都不同。因此,将特定的定额能耗用于所有的建筑是不合适的。需要研究不同种类建筑,不同空调形式、不同使用方式下的分项能耗。然后再通过分项能耗定额的相加,就能得到建筑的基础能耗定额M,公式如下:
Mj=M1i+M2i+M3i+M4i
上式中,Mj代表基础能耗定额;M1代表空调能耗定额;M2代表照明能耗定额;M3代表办公能耗定额;M4代表公共服务能耗定额。
通过以上分析,就可将基础的分项能耗定额建立起来了。将分项基础能耗定额相加后,就得到了办公建筑基础能耗定额。
3能耗定额
3.1计算前必备的基础数据
江苏省邮电设计大厦的建筑类型、空调形式、外墙平均传热系数、照明功率密度、外窗传热系数、窗墙比、办公设备功率密度数据等参数的实测数据如下:
(1)建筑类型——办公建筑;
(2)空调形式——集中风冷热泵;
(3)外墙平均传热系数(单位:W/m2K)——0.68;
(4)照明功率密度(单位:W/m2)——9:
(5)外窗传热系数(单位:W/m2K)——取平均值为2.73;
(6)窗墙比(南北向均值)——取南北向平均值为0.32;
(7)办公设备功率密度(单位:W/m2)——30W/m2。
3.2基础能耗定额
按照《机关办公建筑和大型公共建筑运行能耗模型和定额方法课题研究报告(10.12)》中的计算方法,采用85%概率下的基础能耗定额作为依据,如表1所示。
然后根据邮电设计大厦为办公建筑及空调类型为集中风冷热泵,得到基础能耗定额,如表2所示。
3.3空调能耗定额计算
办公建筑暖通空调能耗比例如表3所示。
围护结构对空调耗能的修正系数总表如表4所示。
根据邮电设计大厦的外墙传热系数为:0.68,外窗传热系数为:2.73,窗墙比为:0.32,所采用的空调耗能调整系数如表5所示。
则根据此修正系数,得到邮电设计大厦的空调能耗定额如下:
修正后的空调能耗定额=空调基础定额×(输送能耗占比+新风能耗占比+人员能耗占比+围护结构占比×围护修正系数)=37.5×(0.30+0.14+0.14+0.42×0.82)=34.665kWh/m2。
3.4照明能耗定额计算
照明修正系数与窗墙比及照明功率密度有关,与办公建筑相关的照明能耗修正因子总表如表6所示。
邮电设计大厦的照明功率密度为:9W/m2,窗墙比为:0.32,由此得到的照明能耗修正系数如表7所示。
修正系统恰好为1,则邮电设计大厦的修正后的照明能耗定额跟基本定额一致,也是24.5kWh/m2。
3.5办公能耗定额计算
根据报告所述,办公能耗定额修正跟办公配置功率和单位面积人员密度有关,总表如表8所示。
邮电设计大厦的办公配置功率为:30W/m2,单位面积人员密度未提供,估算邮电设计大厦人员密度为0.04人/m2,则修正系数如表9所示。
则修正后的办公能耗定额为24.5×1.5=36.75W/m2。
3.6其他能耗定额计算
根据报告所述,其他能耗定额系数均取1,则得到修正后的其他能耗定额为11.9W/m2。
3.7整体建筑能耗定额
整体建筑能耗定额即为各个分项能耗定额之和,则最终的邮电设计大厦能耗定额基准值为:
34.665kWh/m2+24.5kWh/m2+36.75W/m2+11.9W/m2=107.815W/m2。
4能耗定额的分解
照明能耗、办公能耗、其他能耗年能耗定额除以12得到月能耗定额。
暖通空调能耗定额需要根据启停时间分解到月份,同时需要考虑制冷与制热耗电量系数,依据主要是根据空调系统历史数据获取,根据能耗定额计算平台计算得到的暖通空调定额为:34.665kWh/m2,根据历史能耗数据计算得出平均制冷与制热耗电量比值为1:1.2,冬天开启空调时间为12月20日～3月10日,夏天开启空调时间为6月15日～9月10日,根据日历计算得到制热开启天数为80天(12月20日～3月10日),制冷开启天数为88天(6月15日～9月10日),其他时间空调系统耗电量为0,再考虑到冷热耗电比值系数,得到制冷制热每天能耗定额值如下:
制冷每天耗电量定额=34.665kWh/m2÷(88+80×1.2)≈0.1884kWh/m2
制热每天耗电量定额=制冷每天耗电量定额×1.2≈0.2261kWh/m2
根据上面计算得到的制冷制热每天能耗定额值计算得到每月的暖通空调能耗定额如下:
(1) 1月:制热每天耗电量定额×31天≈7.01kWh/m2;
(2) 2月:制热每天耗电量定额×28天≈6.33kWh/m2;
(3) 3月:制热每天耗电量定额×10天≈2.26kWh/m2;
(4) 6月:制冷每天耗电量定额×16天≈3.01kWh/m2;
(5)7月:制冷每天耗电量定额×31天≈5.84kWh/m2;
(6) 8月:制冷每天耗电量定额×31天≈5.84kWh/m2;
(7) 9月:制冷每天耗电量定额×10天≈1.88kWh/m2;
(8) 12月:制热每天耗电量定额×11天≈2.49kWh/m2;
(9)其他月份为0。
5定额的修正
5.1总体思路
用能定额不是固定不变的数值,可以随着技术水平的提高不断地进行修正。
(1)基于实测数据,获得不同功能建筑不同系统的大致能耗水平,但是能耗数据参差不齐;
(2)采用模拟手段,理解和解释实际数据,摒弃其中的不合理的设计和运行因素,得到建筑的合理用能定额;
(3)需要根据建筑不同的使用状况,如使用时间等,对用能定额进行合理修正。
5.2实际能耗值对标及偏高原因分析
邮电设计大厦的用能管理系统实际监测到的年均能耗值为:
(1)空调年均能耗:39.473kWh/m2;
(2)照明年均能耗:28.7kWh/m2;
(3)办公年均能耗:42.97W/m2;
(4)其他年均能耗:12.26W/m2;
(5)整体建筑年均能耗:123.403W/m2。
从上面的数据我们可以发现实际监测的能耗值要明显高于3.7章节中我们计算出来的能耗基准定额,分别高出的百分比分别为:
(1)空调年均能耗:39.473kWh/m2=(空调能耗定额:34.665kWh/m2)×114%;
(2)照明年均能耗:28.7kWh/m2=(照明能耗定额:24.5kWh/m2)×117%;
(3)办公年均能耗:42.97W/m2=(办公能耗定额:36.75W/m2)×117%;
(4)其他年均能耗:12.26W/m2=(其他能耗定额:11.9W/m2)×103%;
(5)整体建筑年均能耗:123.403W/m2=(整体建筑能耗定额:107.815W/m2)×114%。
邮电设计大厦是绿色建筑,其能耗值应低于公共建筑能耗定额值才是合理的,但实际能耗值却是偏高。
经过分析,主要有以下一些原因导致能耗值偏高:
(1)邮电设计大厦与一般的办公建筑相比,办公人员的工作时间较长,晚上及周末有较多的办公人员加班,这是导致能耗上升的主要原因;
(2)邮电设计大厦与一般的办公建筑相比,本身有一个较大规模的网络机房,上文的计算方法中网络机房用电归属在办公用电和空调用电中,所以导致办公用电及空调用电高于一般的办公建筑。
由于存在以上的原因,如果按照标准的能耗定额计算方法,得出的能耗定额值对于邮电设计大厦是不合理的,需要考虑邮电设计大厦自身的特点对其能耗定额进行修正。
5.3定额修正
5.3.1建筑物运行时间的影响及修正方法
经过全年跟踪统计(主要依据考勤记录),邮电设计大厦办公人员平均加班时间为2.2小时,计算标准为一般办公建筑运行时间为9小时(含中午1小时休息时间),邮电设计大厦办公人员加权平均后为11.2小时(含晚饭时间以及加权平均掉不加班的人员),即比一般办公建筑加权平均工作时间多2.2÷9≈24.44%。这个影响因子对于暖通空调和照明定额都会产生影响,因此,我们对邮电设计大厦的空调和照明定额进行了修正。
空调修正定额计算方法:
空调能耗定额×(1+24.44%)=34.665k Wh/m2×1.2444≈43.137kWh/m2;
照明修正定额计算方法:照明能耗定额×(1+24.44%)=24.5kWh/m2×1.2444≈30.488kWh/m2。
其他能耗定额受工作时间影响因素相对较少,按平均工作时间增加值的一半进行计算,得到修正后的其他能耗定额为:
其他能耗定额×(1+24.44%/2)=11.9kWh/m2×1.1222≈13.354kWh/m2。
5.3.2网络机房的影响及修正方法
办公修正能耗定额,除了工作时间外,机房耗电因素需考虑在内,经实际监测对比,机房设备功率与其他办公设备功率比值约为1:16.5,同时其他设备用电时间基本与办公时间相当,而机房设备用电为24小时开机运行(含周末),即经计算后实际能耗值比值约为1:5.5,则修正后的办公能耗定额值为:
办公能耗定额×(1+24.44%)×(1+1/5.5)=36.75kWh/m2×1.2444×1.182≈54.046kWh/m2。
空调修正能耗定额,邮电设计大厦的网络机房的PUE值是1.73。
修正后的整体建筑能耗定额为上述分项修改能耗定额之和:141.025kWh/m2。
5.3.3修正后的能耗定额与实际能耗值对比
经过修正后的能耗定额基本接近合理水平,与邮电设计大厦的实际能耗进行对比如下:
空调实际能耗/修正后的空调能耗定额=39.473kWh/m2/43.137kWh/m2≈91.5%。
照明实际能耗/修正后的照明能耗定额=28.7kWh/m2/30.488kWhm2≈94.1%。
办公实际能耗/修正后的办公能耗定额=42.97kWh/m2/54.046kWh/m2≈79.5%。
其他实际能耗/修正后的其他能耗定额≈12.26kWh/m2/13.354kWh/m2≈91.80%。
整体实际能耗/修正后的整体能耗定额=123.4 03kWh/m2/141.025kWh/m2≈87.5%。
通过以上对比,实际能耗值均低于修正后的能耗定额值,也基本反映了绿色建筑与普通办公建筑的差别。
6结束语
低能耗办公建筑 篇4
低能耗建筑是指在建筑围护结构、设备系统、照明、智能控制、可再生能源利用等方面综合选用各项节能技术,使其运行时节能率达到65%以上的建筑物。
广西某医院门诊住院综合楼,总建筑面积44537.62m2,建筑高度为91.45m,地上23层,地下1层,1～6层为门诊与医技部分,7～22层为病房,23层为会议室,项目原节能设计信息如下:
1.1 建筑专业节能设计信息
外窗选用6mm厚普通铝合金热反射镀膜玻璃,K=5.5W/m2·K,Sw=0.27,窗开启方式为推拉窗,窗墙比为56%,窗可开启面积比为18.8%;大于风速0.5m/s的有效通风面积比为28%;外墙隔热材料选用挤塑泡沫保温隔热板;屋面采用挤塑泡沫保温隔热板。
1.2 电气专业节能设计信息
采用低能耗的干式电力变压器、高效率节能型的电光源和合功率因数高的照明设备,采用跷板开关集中控制。
1.3 暖通空调专业节能设计信息
冷(热)源采用水冷螺杆式冷水机组+风冷热泵机组,不带热回收系统,夏季供冷时,水冷冷水机组和风冷热泵机组共同制冷。冬季时,使用螺杆式风冷热泵机组供暖。冷冻、冷却水泵设变频控制;采用常规分散式控制系统;新风由新风处理机单独处理。
2 项目低能耗技术优化
2.1 建筑节能优化技术
2.1.1 外窗节能优化措施
1～6层外窗东西向和南向部分窗改为采用6mm+9mm+6mm厚Low-e中空玻璃,K=2.4W/m2·K,Sw=0.56;7～22层南向房间采用平开窗,窗墙比为56%,窗开启面积比为37.6%;大于风速0.5m/s的有效通风面积比为65%。
2.1.2 利用过渡季和空调季夜间加强自然通风降温
南宁夏季室外平均风速为1.6m/s,对夏季空调供冷期、自然通风过渡季、冬季空调供暖期和非供暖期的界定原则如下:
(1)夏季空调供冷期
室外平均气温≥27℃(定义条件为80%的天数低于日平均气温27℃的小时数少于8h),运行集中空调系统时段为:6月21日到8月12日全天24h,共1272h;4月25日到6月20日每天7:00～20:00,共741h;8月13日到10月15日每天7:00～20:00,共832h。
(2)自然通风过渡季
(1)室外平均气温为20℃～26℃(定义条件为80%以上的天数日平均气温在20℃～26℃小时数不少于8h),建议可以运行集中空调系统,也可以通过开窗加强通风排走室内热量。该时段为:4月25日到6月20日每天20:00～次日7:00,共627h;8月13日到10月15日每天20:00～次日7:00,共704h。
(2)室外平均气温为20℃～26℃(定义条件为80%以上的天数日平均气温在20℃～26℃小时数不少于8h),不需要运行集中空调系统。该时段为:10月16日到11月30日全天,共1104h。
(3)室外平均气温为15℃～26℃(定义条件为80%以上的天数日平均气温在15℃～26℃小时数不少于8h),不需要运行集中空调系统的时段为:3月1日到4月24日全天,共1320h。
(3)冬季空调供暖期
室外平均气温≤15℃(定义条件为80%以上的天数日平均气温在15℃～26℃小时数不少于8h),日平均气温≤15℃,(国标是15℃以下为供暖计算温度),运行集中空调系统的时段为:12月1日到次年的2月28日,共1600h。
(4)冬季非供暖期
室外平均气温>15℃,不需要运行集中空调系统。该时段为:12月1日到次年的2月28日,共560h。
由此可以看出,自然通风过渡季阶段中的4月25日到6月20日每天20:00～次日7:00和8月13日到10月15日每天20:00～次日7:00共1331h,室外平均气温为20℃～26℃,南区病房可以通过开外窗和病房门(或位于走廊的内墙开洞安装百叶)加强通风,形成穿堂风的措施,停止运行集中空调,减少空调运行时间。由于此时段为夜间,病人休息不方便开窗和开门,因此仍按照运行集中空调的条件考虑。统计出全年夏季供冷小时数为2845h,冬季供暖小时数为1600h。
2.1.3 病房室内风环境模拟优化
在自然通风条件下,通过风模拟仿真软件对南区标准病房模拟出室内气流变化状态(见图1和图2)。
通过对图1和图2比较可以看出,当室外自然风速为0.5m/s,即接近静风状态时,病房内平均风速为0.34m/s,在开启窗户与病房门之间形成空气对流的贯通区,风速会有所提升,达到0.8m/s以上,属于有风流动状态。而在病床周边范围内,由于没形成气流出路,风速几乎为零,人体皮肤散热缓慢,在室温达到27℃以上时,患者感觉会稍微不舒适,需要通过一些降温或加强风扰动措施加以改善。当室外自然风速为1.6m/s,即属于人感觉有风徐来、树叶微动的情形时,在开启窗户与病房门之间的通道平均风速为3m/s,病床附近风速可达到1m/s,患者能感觉空气缓慢流动,皮肤有微风拂过的感受,散热良好,在室温达到29℃时,仍然不会有烦躁不安的感觉。因此,南区病房开窗方式改为平推窗后,开启窗面积增加近一倍,加强了自然通风,室内热量可以有效散出,室内空气龄短,空气流通较顺畅,患者感觉舒适,可以减少开启集中空调时间,节省能耗,节约运行成本。
2.2 空调节能优化技术
采用水蓄冷+常规电制冷空调系统,水冷螺杆机组制冷,带余热回收系统,余热回收后与空气源热泵联合供应生活热水管路;自动控制采用空调变流量一体化能源集中管理系统;新风通过新风排风全热回收交换机处理。
2.3 电气节能优化技术
增加采用太阳能光伏发电与建筑一体化技术用于公共照明;在医生办公室设置电扇,增加室内空气扰动;采用集中照明控制系统。
3 低能耗优化建筑的耗能预测
3.1 采用节能技术的思路
通过改善围护结构热工性能、提高空调设备和照明设备效率,采用低成本节能技术后,比较计算原设计节能建筑(以下简称“设计建筑”)、低能耗优化建筑(以下简称“优化建筑”)两种方案的全年暖通空调和照明能耗预测分析,得出项目低能耗优化建筑的节能率,评定优化建筑采用低能耗技术后是否达到节能65%的要求。
3.2 设计建筑与优化建筑的设计条件
3.2.1 设计建筑的设计条件
设计建筑按照节能50%的标准设计的,设计输入条件为:外墙K值为1.03W/(m2·K);屋顶K值为0.56W/(m2·K);外窗K值5.5W/(m2·K);遮阳系数SC为0.26;风冷螺杆机组能效比为3.3;水冷螺杆机组能效比为5.7;照明功率密度值为11W/m2。
3.2.2 优化建筑的设计条件
优化建筑按照节能65%的标准设计,设计输入条件为:外墙K值为1.39W/(m2·K);屋顶K值为0.72W/(m2·K);外窗K值2.4W/(m2·K);遮阳系数SC为0.56;风冷螺杆机组能效比为3.3;水冷螺杆机组能效比为5.7;照明功率密度值为9W/m2。
3.3 设计建筑与优化建筑的全年预测耗电量
采用DeST软件、浩辰空调计算软件对两种模式建筑进行能耗模拟计算,采用当量满负荷运行时间法对设备耗电量进行近似计算,结果分析如下:
3.3.1 设计建筑
设计建筑的空调冷热负荷计算结果统计为:逐时最大冷负荷3460kW,最大热负荷1054kW,全年累计冷负荷7374069kW·h,全年累计热负荷448407kW·h。
设计建筑空调设备选型结果为:采用2台水冷螺杆机组,Q=1287.9kW,N=224.4kW;采用2台风冷热泵螺杆机组,Q冷=503.5kW,N冷=149.3kW,Q热=564.8kW,N热=141.5kW;采用3台冷冻水泵(其中1台备用),L=240m3/h,H=32m,N=30kW;采用3台冷却水泵(其中1台备用),L=280m3/h,H=28m,N=30kW;采用3台冷热水泵(其中1台备用),L=105m3/h,H=37m,N=18.5kW;采用2台冷却塔,L=325m3/h,N=5.5×2kW;选用的空调末端总电功率N=147.44kW。空调运行方式为水泵变流量运行,空调末端定风量运行。
设计建筑空调全年耗电量计算结果为2241518kW·h,照明全年耗电量计算结果为609286kW·h,总计全年累计耗电量为2850804kW·h。
3.3.2 优化建筑
优化建筑的空调冷热负荷计算结果统计为:逐时最大冷负荷2720kW,最大热负荷925kW,全年累计冷负荷3494837.1kW·h,全年累计热负荷300623.4kW·h。
优化建筑空调设备选型结果为:采用1台水冷螺杆机组,Q=1127.1kW,N=197kW,热回收热量Q=182.2kW;采用2台风冷热泵螺杆机组,Q冷=401.1kW,N冷=122kW,Q热=462.7kW,N热=114.2kW;采用2台冷冻水泵(其中1台备用),L=210m3/h,H=32m,N=30kW;采用2台冷却水泵(其中1台备用),L=240m3/h,H=28m,N=30kW;采用2台冷热水泵(其中1台备用),L=88m3/h,H=38m,N=18.5kW;采用1台冷却塔,L=290m3/h,N=5.5×2kW;采用1台蓄冷水泵,L=170m3/h,H=18m,N=15kW;采用1台放冷水泵,L=185m3/h,H=15m,N=15kW;选用一个1450m3蓄冷水池;选用2台板式换热器Q=1400kW;选用的空调末端总电功率N=147.44kW。空调运行方式为水泵变流量运行,空调末端定风量运行,水冷机组预热回收,新风、排风全热回收,采用水蓄冷。
优化建筑空调全年耗电量计算结果为1558288kW·h,照明全年耗电量计算结果为498507kW·h,水蓄冷移峰填谷转移节电量为-131000kW·h,太阳能光伏发电量为-182500kW·h,电风扇耗电量为36048kW·h,总计全年累计耗电量为1779343kW·h。
3.4 设计建筑和优化建筑节能率比较
以20世纪80年代初期的公共建筑能耗的基准建筑能耗为100%作为基础(即节能率为0%),设计建筑的节能率计算结果为55%,优化建筑节能率为72%。年耗电量比较见图3,节能贡献率构成见图4。
4 结语
优化建筑的预测节能率为72%,符合低能耗节能≥65%的要求,初投资估算比原设计增加376.1万元,每年优化运行费用可以比设计建筑节约80万元,静态投资回收期约为5年,空调系统使用寿命约为20年,因此该门诊综合楼投入使用5年多后可以使增量造价返本,预测以后每年优化建筑运行费用可以比设计建筑节约80万元。表明优化建筑的节能技术措施合理可行。
摘要：通过工程实例,介绍低能耗公共建筑节能技术的优化,以及耗能的预测,以供借鉴。
关键词：低能耗,公共建筑,节能技术
参考文献
[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[2]薛志峰.公共建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
低能耗办公建筑 篇5
随着我国建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提高,建筑耗能呈急剧上升趋势。结合某机关办公楼能耗监测系统数据和物业管理部门提供的资料,对2011年5～7月该办公大厦的暖通空调系统能耗进行了分析,得出了月、周、日能耗变化规律,找出暖通空调系统用能情况存在问题的原因,为进一步合理用能提供参考和依据。
2 暖通空调系统能耗监测诊断
某机关办公建筑建成于2008年,按照公共建筑节能设计标准建造。框架类型—核心筒结构,建筑高度为128.3m,分为地下2层、地上33层。地下1、2层为车库,地上第4层为会议中心,第5层为职工食堂,第6、22层为避难层及设备层,第33层为设备层、其余各层功能为办公,空调面积为17428m2。建筑空调形式为:集中式全空气系统、风机盘管加新风系统、分体式空调(按照分项计量归在照明插座设备,不在本次诊断分析范围)和VRV的局部式机组系统。
暖通空调能耗监测包括新风机组能耗、风冷热泵机组能耗、循环水泵能耗和VRV系统能耗。
2.1 空调系统各类总能耗分析诊断
5～7月空调系统各类总能耗情况如图1～图3所示。
空调总耗电:5月份为39278.81kWh、6月份为70393.04 kWh、7月份为154567.58 kWh。
从图1～图3中可以分析得出。风冷热泵能耗占空调总能耗比例逐月上升,循环水泵能耗比例基本不变。
2.2 暖通空调系统分项日能耗分析诊断
选择2011年5月4日、6月9日和7月5日,对新风机组、风冷热泵机组、循环水泵和VRV系统各分项能耗进行分析诊断(见图4～图6)。
从图4～图6中可以看出:2011年5月4日风冷热泵机组,循环水泵和新风机组都没有开启,而VRV系统偶尔有开启,空调各分项能耗少。6月9日、7月5日空调各分项能耗曲线变化与工作用能情况一致。
7月5日16∶00热泵机组用电突然骤减,疑人为操作将机组停机,或机组水温达到设定温度,自动停机。6月9日和7月5日VRV机组用能在18∶00～23∶00能耗较高,初步判断是人员加班所致。
2.3 空调系统分项逐时能耗分析诊断
2.3.1 热泵机组耗电逐时变化
从图7～图9中分析得出:5月份为过渡季节,风冷热泵机组未运行,从机组用电情况看出2#、3#、4#、6#、7#机组间隔有1kWh左右的逐时用电量。从而验证了风冷热泵机组存在待机用电现象,且每小时5台机组的额外待机总用电在3kWh左右。
据统计过渡季节4、5、6月份风冷热泵机组都处于待机状态,能耗约6480kWh。
6月9日,风冷热泵机组在7∶00～18∶00处于开启状态;7月5日,风冷热泵机组在10∶00～20∶00处于开启状态。2天内其他时间循环水泵能耗显示为0,意味着所有风冷热泵机组在这段时间里都未运行,而从图8～图9中看出机组在夜间却存在逐时用电量,得出夏天风冷热泵机组夜晚待机用电。
2.3.2 VRV系统耗电逐时变化
从图10～图12中分析得出:2011年5月4日、6月9日、7月5日,17～18、20～21、19、22～28、32层的VRV空调在夜间及白天大多数时间只有1～2kWh的能耗,初步判断为待机用电。6月9日、7月5日6～12、13～16层VRV系统在夜间每小时有15kWh左右、20kWh以上的能耗,初步判断加班所致。
2.3.3 循环水泵与新风机组能耗逐时变化
从图13～图15中分析得出:
1)5月4日全天循环水泵逐时用电都为0,新风机组在白天开启起通风作用,下班后新风机组有5～10kWh的逐时能耗。
2)6月9日0∶00～6∶00,19∶00～24∶00以及7月5日0∶00～9∶00,22∶00～24∶00的循环水泵逐时能耗都为0,新风机组并未开机,而新风机组支路上却有20～30kWh的逐时能耗。初步判断6月9日和7月5日新风机组在这些时段有待机用电或是有其他用电负载接入在这条支路上。
3 结论
3.1 暖通空调能耗
1)机关办公建筑空调能耗:2011年5月份单位建筑面积暖通空调能耗为1.25W/m2;6月份单位建筑面积暖通空调能耗为2.29W/m2;7月份单位建筑面积暖通空调能耗为4.87W/m2。5、6、7月份单位空调面积暖通空调能耗分别为3.06 W/m2、5.63W/m2、11.96W/m2。
2)2011年5～7月的空调用电比重也逐月增加。每周空调用电符合室外气温变化规律,同时基本与办公建筑双休制办公规律一致,即周一～周五能耗高,周六和周日能耗低。
3)日能耗变化曲线呈“中间高、两头低”,凌晨和夜晚用能少,白天用能多。
4)2011年5月每日空调各分项能耗变化曲线平缓,6、7月每日空调各分项能耗变化曲线呈正态分布。
3.2问题诊断
1)5月份风冷热泵机组全天待机用电,6月份和7月份风冷热泵机组夜间待机用电,平均每小时耗电3kWh。
2)5月份VRV机组夜间待机用电,平均每小时耗电5kWh。6月份和7月份 VRV机组夜间用电平均每小时为15kWh和30kWh,初步判断是夜间加班或是空调整夜不关造成。
3)5月份新风机组夜间不开机状态下有5～10kWh的逐时用电,6、7月份新风机组在夜间不开机的状态下有20～30kWh的逐时用电,初步判断新风机组待机用电,或是电路上有其他负载接入导致。
4)空调分项用电在部分周末较高,经了解系工作人员周末加班所致。
参考文献
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低能耗办公建筑 篇6
绿色建筑是应对全球气候变化的重要措施,在我国发展绿色建筑应遵循“因地制宜”的准则。我国地域辽阔,气候分区复杂,不同地区的绿色建筑适宜技术不尽相同[1,2]。福建省位于我国东南沿海,具有较显著的气候、 经济及资源等地域特征,充分利用当地有利条件,形成有南方地区特色的绿色建筑技术体系,是当前南方地区发展和推广绿色建筑的关键之一[3]。“福建省绿色与低能耗建筑综合示范楼”是福建省首个三星级绿色公共建筑, 是福建省及南方地区应用和推广适宜绿色建筑技术的良好案例。
1工程概况
本项目位于福州市,项目总用地面积6621m2,总建筑面积约7500m2,楼高24m,共7层,地下1层,地面6层。地下1层为多功能厅及设备用房,地面1层为绿色建筑技术、产品展示空间,2~6层为绿色建筑技术实验室和办公用房,建筑实景见图1。本项目十分注重福建省适宜绿色建筑技术和本土建材产品的采用,通过广泛征集绿色节能技术和产品,经筛选及方案论证后,将先进的、 具有典型代表意义的适宜技术和产品应用到本项目。
2基本条件研究
项目所在地基本条件研究是落实绿色建筑“因地制宜”原则的前置环节,本项目基本条件分析如下 :
(1)气象条件 :福建省地跨夏热冬暖地区、夏热冬冷地区,夏季炎热,年平均气温19.5℃,太阳高度角大、 日照时间长、太阳辐射强烈,建筑遮阳需求较大[4,5,6],建筑隔热需求较为迫切[7],以遮阳、采光、自保温技术为主的被动式技术是围护结构节能设计的首选措施。此外, 福建省大部分地区全年平均风速在1.5m/s以上[8,9],为建筑自然通风提供了有利的条件。
图1 绿色与低能耗建筑综合示范楼
图2 本项目建筑设计方案的确定
图3 绿化与透水地面设计
图4 建筑围护结构节能设计
(2)可再生能源条件 :福建地区年日照时数1300~2500 h,年辐射总量为4200~5000MJ/m2。随着近年来气候及环境的变化,福建地区太阳能资源强度呈逐渐上升的趋势[10]。从地表水和地下水资源资源分布来看,福建省属于资源较丰富地区[11]。依据现有条件,福建省可再生能源推广和发展的重点是太阳能光热、光伏利用和地源、水源热泵利用技术。
(3)水资源条件:一方面,福建省年际降雨分布不均、 各地水资源拥有量极不平衡、经济发达地区、沿海突出部及岛屿资源型缺水严重 ;另一方面,该地区年平均雨量在1159~2413mm之间[12],为雨水回收利用提供了前提条件。
(4)生态条件 :福建省气候适宜,野生园林植物种类多、生态适应性强,是我国生物多样性最为丰富的省份之一[13]。这就为使用当地植物进行复层绿化、屋顶绿化和垂直绿化等创造了必要条件。
(5)其他条件:除了上述条件,项目所在地地质条件、 交通条件及其他外部配套条件等都是绿色建筑实施过程中需要考虑的因素。
3绿色建筑特征
3.1建筑设计构思
本项目在建筑设计构思时,充分借鉴了福建省院落式传统建筑的特点,采用合院式庭院形式,有利于自然通风、采光和遮阳 ;中间的院落还可以成为人们公共活动的场所,能够为建筑内部人居环境创造良好的条件(图2)。
3.2节地与室外环境
计算机室外环境优化方面,本项目在规划设计时, 将多项计算机模拟分析技术应用于自然通风、声环境、 日照、采光等方面的优化设计中,通过这些低成本绿色建筑技术的采用,使得本项目能与当地气候及环境实现较好的协调统一。
绿化与透水地面设计方面,本项目通过室外绿化、 采用生态(透水)混凝土、透水砖等技术措施,室外绿化面积为8097m2,绿化率高达74.3% ;透水混凝土和透水砖面积分别为190m2和1636m2,加上室外绿化透水面积,室外透水面积超过80%,可较好地降低热岛效应, 为建筑提供一个良好的外部环境(图3)。
3.3节能与能源利用
围护结构设计方面,本项目采用了多种本地适宜的节能技术措施(图4)。屋面采用种植屋面作为保温隔热措施,并配合无机保温砂浆的采用,实现屋面节能。同时,为了加强示范意义,本项目在外墙节能材料的选择上,与普通工程相比,颇具特色 :选择福建省当地典型的建筑材料,填充墙采用适宜当地条件的外墙自保温技术,在建筑的每层楼采用不同的自保温砌块或砖,如加气混凝土砌块、粉煤灰陶粒小型空心砌块、PCB聚苯乙烯节能砌块、煤矸石烧结砖、淤泥烧结砖等,砌筑成保温隔热的自保温墙体,使外墙平均传热系数满足节能要求。此外,本项目采用了多种类型的节能窗(表1)。
建筑外遮阳设计方面,本项目采用了多种形式的活动外遮阳形式,如垂直卷帘遮阳、斜伸臂遮阳帘、中置空调百叶遮阳等,均可以依据需要进行全开、全关、部分开启等动作调整,满足隔热、采光和视觉舒适要求。
高效空调系统与可再生能源应用方面,本项目的可再生能源利用主要为地源热泵空调系统、太阳能热水系统及太阳能光伏系统三部分(图5)。空调系统采用水源多联式中央空调,主机是数码涡旋机组,共设14台主机,COP在5.5以上,系统能效比约为4.4 ;根据使用功能,整个空调系统分为14个子系统,每个子系统均由一台主机带若干个室内机,同时设有全热交换新风机,回收排风中的能量,减少新风负荷;整个空调系统使用灵活、 高效节能。太阳能热水系统安装集热器面积128m2,晴天日平均产55℃的热水4.6t,太阳能热水系统分为三个子系统,分别采用典型的平板,真空管,陶瓷三种类型 ; 屋顶安装有6.9k Wp的光伏矩阵,使光伏板与屋顶天窗结合,真正做到了一体化设计,设计年发电6900k Wh,约占大楼耗电量的的2.1%。
图5 太阳能利用示意图
3.4节水与水资源利用
本项目水系统规划方案考虑福州地区水资源情况, 对用水定额、用水量估算及水量平衡、给排水系统设计、 节水器具、非传统水源利用等进行了分析和规划。本项目在建筑中全面采用各类节水器具,并在保证用水安全的前提下,利用雨水进行冲厕、绿化灌溉等。
3.5节材与材料资源利用
本项目在建筑设计选材时,考虑了使用材料的可再循环使用,可再循环材料使用重量占所用建筑材料总重量的11.2%。本项目采用大开间灵活隔断预应力结构体系,并实现土建与装修工程一体化设计施工。预应力技术的采用,可显著节约混凝土、模板,钢筋等材料,降低了单位建筑面积建材消耗水平。同时本项目在装修工程中采用了多种废弃材料、可循环材料和有利于生态环保的建筑材料,如汽车包装板、定向剖花板、废弃饮料瓶隔断、木塑板、竹木地板、软木板、金刚板地板、复合实木、水泥纤维板等。
3.6室内环境质量
风环境方面,本项目建筑设计和构造设计充分考虑了增强自然通风的措施。本项目的建筑的三、五层在东西向,以及一层的南北向都处理成为对外开放空间,建筑各层东、南、西、北朝向均设有较大面积的外窗,配合适宜的开窗面积,可以根据需要进行自然通风的调节。 同时本项目设计有中庭,当夏季炎热时可以利用建筑上下形成的热压通风,形成良好的自然通风条件(图6)。
图6 室内通风原理示意图
光环境方面,本项目在建筑东、南、西、北四个朝向立面均布置带形窗,同时天井设置遮阳天窗,天井各层内墙均布置内窗,使主要房间形成双侧采光,同时配合地下室四周采光井和光导管的使用,以达到理想的自然采光效果(图7 ~ 9)。经采光模拟计算分析,94%以上的主要功能空间室内采光系数满足自然采光的要求。
日照优化方面,本项目建筑采用逐层退台设计(图10)。在夏季可形成建筑结构自遮阳,减少空调能耗,冬季太阳光可以直射入室内,有利于冬季供暖,达到冬暖夏凉的效果。
室内空气品质方面,本项目设置室内温度、湿度、 CO2浓度监测的室内空气质量监控系统,系统具有数据采集和分析、监测空调设备的风机状态、空气的温湿度、 CO2浓度超标报警等功能。对于人员密度变化较大的房间,除设置CO2浓度传感器监测室内空气质量外,还与空调控制系统联动调节新风量,控制新风机的启停,保证室内空气品质。
3.7电气节能与智能化控制
项目采用高光效光源。在满足眩光限制的条件下,优先选用灯具效率高的灯具及开启式直接照明灯具,室内灯具效率不低于60%,要求灯具的反射罩具有较高的反射比。
图7 双侧采光
本项目建筑智能化系统定位合理,功能完善,包括信息设施系统、信息化应用系统、公共安全系统、机房工程等。为保证建筑通风、空调、照明等设备高效运营, 本项目设有建筑设备管理系统,对照明系统进行可靠的自动控制,对大楼内的空调通风系统冷热源、风机、水泵、 电梯等设备进行有效监测,对关键数据进行实时采集并记录。
4建筑能耗与用水量分析
4.1能耗分析
采用Dest建筑能耗分析软件对本项目进行全年能耗 (空调、供暖和照明)动态模拟预测计算,得出建筑节能率为64.5%,建筑能耗比例关系(图11、12)。
根据以上建筑能耗预测结果,空调、供暖、照明耗电量单项节能率的分析见图13。以80年代基准建筑为比较基准,则供暖耗电量的节能率最高,照明耗电量次之;以符合公共建筑节能设计标准的参照建筑为基准,仍然是供暖耗电量的节能率最高,但夏季空调节能率高于照明节能率。但需要指出的是,不论建筑单项节能率如何变化,由于夏季空调能耗占建筑能耗的比例最大,所以空调节能对本项目建筑节能的贡献是最大的。
图8 采光井采光
图10 建筑退台设计与日照优化原
图11 基准 / 参照 / 设计建筑的能
图12 本项目建筑分项能耗比例图
图13 空调、采暖、照明分项节能
图14 本项目建筑综合能源消耗图
图15 本项目建筑用水量分析
图16 本项目雨水回收利用量分析
如果将本项目所采用的太阳能光伏、光热技术等因素考虑进来,将进一步降低建筑的综合能耗。依据相关分析数据,福建地区每1m2太阳能集热面积每年能节省350 k Wh电耗,每1 k W的光伏矩阵每年能发电1000k Wh。通过分析计算,本项目综合节能率达70.99%,各类能源的消耗比列见图14。
4.2用水量分析
本项目建筑内部用水主要集中在冲厕和盥洗,室外用水主要集中在绿化、景观等,各部分用水量分析见图15。本项目水源形式为市政水和雨水,其中雨水主要用于冲厕、绿化、水景补水等用途,本项目雨水利用系统基本能够满足使用要求,雨水回收利用系统关于雨水的供求关系分析见图16。经分析,本项目预计非传统水源(雨水)利用率为53.3%。
5结论
本项目依据福州气候特点,立足于福建省建筑节能及绿色建筑发展的基本条件,整合当地的资源优势,并通过合理设计和可行性论证,将夏热冬暖地区适宜的绿色建筑技术应用到建筑中,在建筑规划设计、建筑节能设计、暖通空调设计、可再生能源利用、雨水利用、建筑智能化设计等方面均具有一定的创新性,被福建省住建厅命名为“福建省绿色与低能耗建筑综合示范楼”,并于2012年通过了三星级绿色建筑认证。本项目注重本地适宜绿色建筑技术及建材的采用,能够为当地建筑节能和绿色建筑提供较好的示范作用,有利于推动新型建筑材料和建筑技术的发展和推广,具有较好的社会效益。
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低能耗办公建筑 篇7
随着我国经济的快速发展, 办公建筑越建越多、档次越来越高、规模越来越大、立面造型越来越新颖别致、舒适度越来越高, 由此带来了巨大的能耗问题。不合理的能源设计不但给业主带来了巨大的能耗负担, 也给国家造成了巨大的浪费。北京一些较新的写字楼由于高能耗问题, 市场对此非常反感, 租金只能是原来预计的50%左右, 有的甚至还达不到。
因此, 为减少办公建筑的能耗, 积极响应国家“建设节约型社会”的号召, 我们十分有必要对办公建筑的能耗特点进行分析, 找出适宜的解决方案, 推进社会的可持续发展。
2 我国北方办公建筑能耗特点
1) 冷暖都要保证。为保证足够的舒适度, 我国北方地区办公建筑冬季需要采暖, 夏季需要制冷。办公建筑尤其是高档写字楼对室内环境控制要求较高, 而且大量的办公设备释放了大量热能, 由此带来了较大的冬季热负荷和夏季冷负荷。2) 使用时间主要在白天。办公建筑自身的使用功能决定了其主要使用时间在白天, 夜间仅有少量房间加班, 主要使用峰电, 很少使用谷电, 对白天的峰值负荷造成了不利影响, 应考虑蓄能措施, 同时考虑利用太阳能等新能源进行采暖、空调和采光。3) 设备、照明耗能量大。现代办公建筑办公自动化系统发展迅速, 从电脑到复印机等一系列办公设备一应俱全, 在给人们以巨大方便的同时带来了相当大的能耗。同时现在办公建筑多设置幕墙, 无法采光, 室内照明和装饰照明消耗了大量电能。4) 部分办公建筑因内部热源分为内外两区。一些办公建筑体量较大, 内部核心区域几乎不向外界传热, 而人体、设备散热量大, 造成了只有冷负荷全年需要制冷的内区;外区则冬季须采暖夏季须空调。内区废热的回收利用也应予以考虑。5) 新风负荷大。近年来, 随着生态办公理念的深入人心, 营造舒适高效的办公环境成为开发商追求的目标, 较大的新风量是生态建筑的基本标准之一, 增大的新风量带来了较大的新风负荷, 利用自然资源减少新风负荷已成为建筑能源设计的潮流。6) 供能要可靠。现代办公建筑对办公自动化设备依赖程度日益增大, 对供能的可靠性要求很高。而电力紧张造成的停电和拉闸限电常常会给公司造成巨大的经济损失。因此提高供能的可靠性, 考虑BCHP等综合供能系统的使用应越来越多的体现在能源设计方案阶段。
3 目前我国北方办公建筑节能方面存在的主要问题
1) 建筑设计中考虑节能较少。目前在建筑设计中, 考虑较多的仍然是建筑造型和立面效果, 对节能考虑较少。从一开始设计就没有就形体系数、窗墙比、光照遮挡等问题对建筑节能的影响进行细致讨论, 往往建设出的大楼出现形体系数较大、北向开大窗等现象而又未采取相应的措施, 造成能耗较大, 也为以后的节能改造和新能源系统的使用造成了不便。2) 围护结构保温性能过于薄弱。当前许多高档写字楼为了片面追求气派的立面效果, 大量使用普通玻璃幕墙, 甚至全部使用玻璃幕墙做外围护结构;这种玻璃盒子的做法在冬季大量散热, 夏季又引入了大量辐射热量, 大大增加了冬季热负荷和夏季冷负荷, 并在靠近外围护结构的区域造成了较为恶劣的办公热环境。3) 缺乏整体能源设计和全寿命经济分析。目前的建筑设计往往缺乏一个整体合理的能源设计方案即能源规划或在一开始并没有过多考虑能源问题并制定一个大楼全寿命的经济技术分析。使得建筑无法在一开始就按照最佳的能源配置方案用能, 造成了能源利用效率较低。4) 业主过于看中初投资而不考虑使用成本。目前大部分业主由于资金所限等诸多原因, 只片面强调低造价, 而不考虑今后运行时的高昂使用成本, 这样就造成了一些建筑原本可以在增加很少投资的情况下建设成为非常节能的建筑, 却建设成为非常不节能的建筑, 而且难以进行节能改造, 成倍增加了运行成本。许多业主认为建好房子就行了, 交电费是租户的事, 但随着节能理念的深入人心和能源价格的不断上涨, 租户将越来越多的考虑使用成本, 最终不节能建筑的租金将远低于节能建筑的租金, 业主将遭受更大损失。
4 我国北方办公建筑适用的建筑技术及设计手法
4.1 规划、建筑设计方面
1) 避开不利环境、争取有利环境、朝向。从规划设计阶段, 就应该考虑避开一些对建筑热环境不利的因素如北风和其他建筑物的遮挡等。同时应考虑合理配置建筑物的布局以保证主要建筑得到良好的光照, 并可在过渡季节利用自然风降温。良好的规划设计可以为节能设计和新能源的利用打下良好的基础。2) 控制体型系数和窗墙比。体型系数是目前常用的体型控制指标, 建筑物外表面积越大, 散热面就越大, 其耗热量随体型系数的增长而增加。JGJ 26民用建筑节能设计标准规定:“建筑物体型系数宜控制在0.30以下”。因此, 严格控制体型系数对节能建筑设计很重要。建筑体型系数与建筑单元联列情况有关。适当增加建筑物层数, 也可降低体型系数, 建筑物层数增加的过程中, 外围面积的递增比不上所包围的体积的增加, 即体积略大于面积的增率。高层建筑的体型系数普遍偏低, 一般在0.10～0.15之间就是这个原因。当单元平面 (标准层) 面积相同时, 提高建筑物进深 (面宽减少) , 体型系数会相应减小, 即相对直角而言, 正方形的体型系数为最小。因此, 在功能许可、技术条件允许时, 建筑平面接近正方形对建筑节能是有利的。再就是选择合适的平面形状。圆和多边形对节能有利, 三角形对节能不利。因此, 建筑物平面空间组合集中紧凑, 减少凹量变化, 可使体型系数减小。建议在建筑平面形状上采取典型的平面 (三角形、方形等) , 在此基础上做适当的平面变化, 创造一定的美学效果, 尽量减少不必要的小尺度的凹量不齐。另外, 适当增大建筑物体量, 可降低建筑物的体型系数。3) 温度“阻尼区”的设置。所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次, 这一中间层次像热闸一样阻止外冷风的直接渗透, 减少外墙、外窗的热损失。4) 发挥CFD软件在规划、建筑设计中的指导作用。CFD即计算流体力学是一种模拟仿真技术, 在规划建筑设计中的应用主要在于模拟预测室内外或设备内的空气或其他工质流体的流动情况。通过CFD模拟, 我们可以方便准确的预测组团、建筑单体和室内空间的风环境、热环境、室内空气品质和舒适度等, 从而有的放矢的调整设计方案, 避免不利的风环境, 有目的的利用自然通风降温。5) 使用能耗模拟软件。为了在建筑建造以前就对建筑的能耗状况做出分析和判断, 能耗模拟软件越来越多的应用到建筑设计中, 可在方案阶段就找到围护结构或暖通空调系统存在的问题, 及时予以调整。上述几个软件可能需要设备工程师来使用操作, 建筑师则可以使用ECOTECT等软件快速的得到一个建筑能耗分析的直观结果, 虽然不十分精确, 但已足够建筑师调整方案。能耗模拟对于建筑节能有着重大的意义, 因为一旦建筑建成, 进行节能改造就非常麻烦, 第一步做好是最重要的。
4.2 建筑技术方面
建筑技术层面的节能措施主要应从:围护结构保温隔热、暖通空调节能、建筑设备节能、太阳能的利用等方面着手, 采取适宜业主情况的节能方案, 达到节能与投资的最佳平衡。建筑节能技术门类众多, 对应每种层次的办公建筑都有与之对应的节能技术, 在此不做详细介绍。
4.3 能源合同管理
做好节能工作, 除了技术措施以外, 良好的节能运作机制也是不可缺少的, 近年来兴起的合同能源管理就是一种有效的节能运行机制。
合同能源管理 (简称EMC) 是一种全新的节能服务机制。与传统的节能服务公司通过推销节能产品或节能技术来推动建筑节能的模式不同, EMC是一种集前期工种诊断设计, 中期融资、采购、安装, 后期节能测定跟踪服务为一体的全方位、系统化服务。其内容包括:为客户提供能源诊断、方案设计、技术选择、项目融资、设备采购、安装调试、运行维护、人员培训、节能量监测、节能量跟踪等。其实质是以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的投资方式, 这样一种节能投资方式允许用户使用未来的节能收益用于工厂或建筑的设备升级, 以及降低运行成本。合同结束后, 高效能的设备和节能效益全部归客户所有。
合同能源管理机制的实质是:一种以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能投资方式。这种节能投资方式允许用户使用未来的节能收益为工厂和设备升级, 以及降低目前的运行成本。节能服务合同在实施节能项目的企业 (用户) 与专门的节能服务公司之间签订, 它有助于推动节能项目的开展。
为了提高我国在节约能源方面的迅速发展, 1997年, 我国政府 (财政部和原国家经贸委) 与世界银行和全球环境基金 (GEF) 共同实施了“世行/GEF中国节能促进项目”。该项目旨在引进“合同能源管理”模式, 并进一步在我国推广。目前国内已经有80家具有“合同能源管理”模式的企业, 并且取得了巨大的业绩。
“合同能源管理”作为一种面向市场的节能新机制, 有其广阔的应用发展前景。EMC作为专业化的节能服务公司, 通过带资为企业实施节能改造项目, 向企业提供优质高效的节能服务, 从而提高企业的能源利用效率, 降低企业成本, 客户企业在没有先期资金投入的情况下, 可获得稳定的节能收益和经济效益。因此, “合同能源管理”机制必将越来越多地被客户企业所关注和接受。
参考文献