基于高校公建實例的零能耗應(yīng)用途徑研究

張勃+薛勇剛

摘 要：以某高校公共建筑為實例，結(jié)合該公建項目的一星級綠色建筑設(shè)計、施工過程，對該項目周邊環(huán)境的流場、風(fēng)速、風(fēng)速放大系數(shù)、風(fēng)壓因素進(jìn)行分析評價，進(jìn)一步探索高校公共建筑從綠色建筑向零能耗建筑發(fā)展的應(yīng)用途徑。

關(guān)鍵詞：公共建筑；零能耗；應(yīng)用途徑

中圖分類號：G647 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-291X（2017）33-0186-02

目前，零能耗建筑國內(nèi)項目較少，主要是通過綠色建筑的設(shè)計、建設(shè)實踐向近零能耗建筑、零能耗建筑、甚至無源建筑逐步發(fā)展，也正從單個示范項目起步向國家導(dǎo)向性行動推進(jìn)。為此，我國建筑業(yè)要經(jīng)歷綠色建筑這一必由階段，才能逐步過渡和發(fā)展到近零能耗建筑、零能耗建筑。

一、工程概況

該高校公共建筑項目用途為實習(xí)實訓(xùn)場所，框架結(jié)構(gòu)，地上七層，地下一層，總建筑面積5.6萬平方米。按照一星級綠色建筑設(shè)計與建設(shè)，該項目制冷系統(tǒng)采用VRV空調(diào)，生活給水分為高、低區(qū)兩個管網(wǎng)，雨水回收利用系統(tǒng)，景觀園林綠化部分也進(jìn)行了專門設(shè)計。

二、該項目采用的綠色建筑工程技術(shù)

1.圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫。屋頂采用55mm 厚擠塑聚苯板（XPS板）、外墻采用45mm厚聚苯板、外窗采用斷熱橋鋁合金+（6+

9A+6）Low-E 中空玻璃，幕墻采用斷橋鋁合金+（6+9A+6）Low-E中空鍍膜玻璃，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)K值滿足相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.復(fù)層綠化。采用當(dāng)?shù)貑棠尽⒐嗄?、草本、草本植物交替的植物配置，實現(xiàn)復(fù)層綠化。

3.空調(diào)系統(tǒng)。各辦公室、實訓(xùn)室設(shè)舒適性空調(diào)，采用多聯(lián)機，性能參數(shù)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，空調(diào)系統(tǒng)采用VRV空調(diào)，空調(diào)末端可獨立開啟，并可進(jìn)行溫濕度調(diào)節(jié)。

4.能耗分項計量。該項目空調(diào)、動力及照明系統(tǒng)均采用電纜放射式供電，由變電所低壓配電回路分別計量能耗并具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能。

5.節(jié)水器具與設(shè)備。該建筑內(nèi)所有衛(wèi)生器具均為節(jié)水器具，采用小于6L的腳踏式蹲式大便器，衛(wèi)生潔具控制閥采用紅外感應(yīng)開關(guān)、延時自閉沖洗閥、液壓腳踏閥；截斷檢修閥用銅制截止閥；潔具水嘴采用陶瓷芯片水嘴，選擇的節(jié)水器具符合《節(jié)水型生活用水器具》CJ164-2002的要求，并在各分區(qū)自來水超壓管段上采取減壓限流措施，保證供水壓力不高于0.2Mpa。

6.高效供水設(shè)備。生活給水采取豎向分區(qū)，分為高、低兩個區(qū)，低區(qū)采用市政直供，高區(qū)由校園高區(qū)集水管網(wǎng)供給。

7.雨水收集。該項目部分屋面、路面雨水以初期2mm～3mm降雨徑流為界，進(jìn)行棄流和收集。并在雨水蓄水池中儲存，用于綠化灌溉。

8.照明節(jié)能。該項目室內(nèi)照明采用高效節(jié)能光源和高效燈具，燈具控制充分考慮天然光，并合理選擇每個開關(guān)控制燈具的數(shù)量。光源顯色指數(shù)Ra≥80，熒光燈使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能型電子鎮(zhèn)流器，功率因數(shù)≥0.90。主要功能房間的照明功率密度滿足《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013的目標(biāo)值要求。

三、該公共建筑水資源規(guī)劃

1.該項目所在地區(qū)多年降水量特征。根據(jù)陜西省《建筑與小區(qū)雨水利用技術(shù)規(guī)程》（DBJ61/T84-2014）附錄F中提供的資料，統(tǒng)計出咸陽地區(qū)多年降水量年內(nèi)變化特征（見表1）。

2.雨水可用回量計算。根據(jù)陜西省《建筑與小區(qū)雨水利用技術(shù)規(guī)程》（DBJ 61/T 84-2014），雨水設(shè)計徑流總量按下式計算：W =10×ψ×hy×F。式中，W為雨水利用徑流總量（m3）；Ψ為雨水徑流系數(shù)0.9；hy為設(shè)計降雨厚度（mm），多年平均降雨量604.1mm；F為匯水面積（hm2），屋面面積約0.62hm2。則項目雨水設(shè)計徑流總量約為：10×0.9×604.1×0.62=3 370.88m3；符合陜西省《建筑與小區(qū)雨水利用技術(shù)規(guī)程》（DBJ61/T84-2014 ）文件中第7.1.5條規(guī)定：“雨水可回用量宜按雨水設(shè)計徑流總量的90%計?！?/p>

3.非傳統(tǒng)水源利用率計算。該項目全年用水量為47 502.62m3，雨水可回用量為3 033.79m3，故非傳統(tǒng)水源利用率為：3 033.79÷

47 502.62=6.39%。

表2 建筑總用水量

通過以上分析計算，該項目統(tǒng)籌、綜合利用各種水資源滿足《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2006）要求。

四、可循環(huán)材料使用比例

《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2006）第5.4.7條對建筑能耗的評價要求如下：在建筑設(shè)計選材時，考慮使用材料的可再循環(huán)使用性能。在保證安全和不污染環(huán)境的情況下，可再循環(huán)材料使用重量占所用建筑材料總重量的10%以上。滿足《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》第5.4.7條規(guī)定。

五、通風(fēng)模擬

依據(jù)《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2006）第4.1.13規(guī)定：“住區(qū)風(fēng)環(huán)境有利于冬季室外行走舒適及過渡季、夏季的自然通風(fēng)?！痹擁椖康氖彝馔L(fēng)環(huán)境狀況主要從室外風(fēng)場分布情況、室外通風(fēng)環(huán)境對室內(nèi)環(huán)境影響兩方面，通過流場、風(fēng)速、風(fēng)速放大系數(shù)、風(fēng)壓四個因素進(jìn)行分析評價。具體要求：人行及活動區(qū)域的風(fēng)速放大系數(shù)不應(yīng)大于2；在建筑物周圍行人區(qū)1.5m高度的風(fēng)速小于5m/s；嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)冬季保證除迎風(fēng)面之外的建筑物前后壓差不大于5pa。

CFD仿真模擬從微觀角度，針對某一區(qū)域或房間，利用質(zhì)量、能量及動量守恒等基本方程對流場模型進(jìn)行求解，分析其空氣流動狀況。采用CFD仿真模擬對該項目進(jìn)行周邊風(fēng)環(huán)境分析，綜合考慮流場、 風(fēng)速、風(fēng)速放大系數(shù)、風(fēng)壓四個因素對項目周邊的通風(fēng)環(huán)境狀況進(jìn)行評價。

冬季進(jìn)口風(fēng)速為0.9m/s 時的室外1.5m處最大風(fēng)速約為1.3m/s，風(fēng)速放大系數(shù)最大值為1.85，人行區(qū)域未出現(xiàn)旋渦區(qū)，除建筑迎風(fēng)面以外的建筑物表面前后壓差不大于5pa。夏季進(jìn)口風(fēng)速為1.6m/s 時的室外1.5m處最大風(fēng)速約為3m/s，風(fēng)速放大系數(shù)最大值為1.9左右，能夠保證周圍具有較好的空氣新鮮度和良好的空氣品質(zhì)，人行區(qū)域未出現(xiàn)明顯旋渦區(qū)及風(fēng)影區(qū)。

綜上所述，該項目滿足《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的冬季室外行走舒適及過渡季、夏季的自然通風(fēng)的相關(guān)要求。

六、研究結(jié)論

通過某高校公共建筑一星級綠色建筑的設(shè)計、施工實踐，緊密結(jié)合《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定來實現(xiàn)各種綠色建筑節(jié)能技術(shù)的集成，進(jìn)一步探索零能耗在高校公共建筑中的應(yīng)用途徑。綜合以上實例與建設(shè)實踐研究并得出以下結(jié)論。

1.高校公共建筑向零能耗發(fā)展是必然趨勢。建筑領(lǐng)域的用能已經(jīng)由傳統(tǒng)能源向新能源轉(zhuǎn)型，如太陽能、風(fēng)能、地?zé)嵩茨?、生物質(zhì)能等正處于推廣應(yīng)用階段。公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的政策相繼實施，給高校公共建筑零能耗發(fā)展提供了的一個重要基礎(chǔ)——能耗監(jiān)測系統(tǒng)。近幾年，我國先后頒布了相關(guān)的獎勵制度及能效控制辦法，如《2017年度省級建筑節(jié)能引導(dǎo)專項資金項目申報指南》《高等學(xué)校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》《公共建筑能耗遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》等。以上說明，高校公共建筑向零能耗發(fā)展是必然趨勢，亟待重視綠色理念和節(jié)能技術(shù)的集成發(fā)展。

2.探索適合我國國情的建筑零能耗實現(xiàn)途徑是必經(jīng)之路。結(jié)合我國公共建筑實際施工的實際，借鑒世界發(fā)達(dá)國家先進(jìn)的管理理念、完善的法規(guī)制度、成熟的節(jié)能技術(shù)，參照被動式節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。從建筑業(yè)的新能源利用、綠色建筑到建筑零碳排放、零二氧化碳排放，逐步實現(xiàn)零能耗，進(jìn)一步探索具有中國特色的公共建筑零能耗應(yīng)用路徑。

3.該項目所在的陜西地區(qū)，公共建筑零能耗的發(fā)展基本上處于空白，但省、市政府頒布了相關(guān)的配套獎勵政策及相關(guān)技術(shù)規(guī)范，零能耗應(yīng)用與推進(jìn)在陜西地區(qū)已經(jīng)開始實施。而高校作為學(xué)習(xí)、科研的集中教學(xué)場所，在公共建筑應(yīng)用綠色建筑技術(shù)、建設(shè)零能耗示范項目，不僅為建筑類學(xué)生專業(yè)課教學(xué)提供了鮮活的素材，激勵學(xué)生進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新，更能為建筑業(yè)零能耗的科研項目提供實踐研究平臺。

參考文獻(xiàn)：

[1] 任勝義，蘇德利，宋秀靜，等.利用可再生能源調(diào)溫的新農(nóng)村住宅[J].可再生能源，2010，（5）.

[2] 朱玲玲，張夢蝶，等.發(fā)達(dá)國家零能耗建筑對我國的啟示[J].工程技術(shù)，2013，（12）.

[責(zé)任編輯 李曉群]endprint