大型博覽建筑關(guān)鍵綠色節(jié)能技術(shù)探析

劉冰韻 唐澄宇 徐曉燕

大型博覽建筑關(guān)鍵綠色節(jié)能技術(shù)探析

劉冰韻 唐澄宇 徐曉燕

（同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司 上海 200092）

大型博覽建筑，空間高大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，公眾參與度高，且多以展教功能為主。為確保展品的的安全儲(chǔ)存，保證展教質(zhì)量，空調(diào)系統(tǒng)需長(zhǎng)期運(yùn)行，且展陳照明及建筑設(shè)備終端用能需求較多，整體建筑能耗較高。推廣綠色節(jié)能技術(shù)，最大限度的減少建筑能耗成為博覽建筑首要關(guān)注的問(wèn)題。以某大型科技館為例，從與建筑能耗息息相關(guān)的四個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)方面（圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)、可再生能源綜合利用、暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化、被動(dòng)優(yōu)先的自然采光設(shè)計(jì)）出發(fā)，結(jié)合數(shù)值模擬方法，探析相關(guān)綠色節(jié)能技術(shù)的節(jié)能潛力及合理性。

大型博覽建筑；綠色節(jié)能技術(shù)；數(shù)值模擬；能耗；可再生能源；暖通空調(diào)系統(tǒng)

0 引言

近年來(lái)隨著具有中國(guó)特色的城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)，我國(guó)建筑行業(yè)迅猛發(fā)展，同時(shí)也帶來(lái)日趨嚴(yán)重的能源短缺以及環(huán)境污染的問(wèn)題。調(diào)查顯示，西方發(fā)達(dá)國(guó)家全國(guó)總能耗的30～40%為建筑能耗[1]，我國(guó)建筑能耗也逐步升至總能耗的三分之一[2]。建筑節(jié)能已成為人與自然和諧共生的重要手段，綠色建筑應(yīng)運(yùn)而生。

現(xiàn)代化城市的發(fā)展，對(duì)公共建筑的功能類(lèi)型、面積形式、用能需求也提出了更多更高的要求，大體量、高能耗強(qiáng)度公共建筑不斷新增，導(dǎo)致公共建筑整體能耗總量持續(xù)增長(zhǎng)，單位面積能耗強(qiáng)度也由16.8kgce/m2增長(zhǎng)至23.9kgce/m2[3]。其中，作為經(jīng)濟(jì)與人文相結(jié)合之典型的博覽建筑也愈發(fā)引起重視。大型博覽建筑，空間高大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巨大的體量致使建筑能耗與環(huán)境影響本就較高。此外，博覽建筑公眾參與度高，且多以展教功能為主。為確保展品的安全儲(chǔ)存并保證展教質(zhì)量，空調(diào)系統(tǒng)需長(zhǎng)期運(yùn)行，且展陳照明及建筑設(shè)備終端用能需求較多，進(jìn)一步增加了建筑能耗。高能耗不僅造成資源浪費(fèi)，也會(huì)帶來(lái)相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。如何運(yùn)用綠色建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)理念，推廣綠色節(jié)能技術(shù)，最大限度的減少建筑能耗成為博覽建筑首要關(guān)注的問(wèn)題。

本文以某大型科技館為例，根據(jù)其建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)，結(jié)合數(shù)值模擬方法，分析并探討關(guān)鍵綠色技術(shù)的節(jié)能潛力及合理性。

1 項(xiàng)目概況

某大型科技館（下文簡(jiǎn)稱為科技館）為新建博覽建筑，選址于鄭州市，自方案之初就以國(guó)內(nèi)綠色建筑三星認(rèn)證為目標(biāo)，追求建筑設(shè)計(jì)與綠色技術(shù)的高度融合。該建筑地上共4層，地下1層，建筑高度約為43.0m，總建筑面積約為10.5萬(wàn)m2。建筑主要功能為展廳、影院、辦公及停車(chē)配套，建筑效果圖如圖1所示。

圖1 建筑效果圖

2 關(guān)鍵綠色節(jié)能技術(shù)探析

針對(duì)大型博覽建筑能耗高、用能需求大的顯著特點(diǎn)，本文就與建筑能耗息息相關(guān)的關(guān)鍵方面，從圍護(hù)結(jié)構(gòu)、可再生能源、暖通空調(diào)系統(tǒng)、自然采光的設(shè)計(jì)出發(fā)，結(jié)合數(shù)值模擬方法，分析并探討綠色節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用。

2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

寒冷地區(qū)冬季氣溫較低、時(shí)間較長(zhǎng)、室內(nèi)外溫差較大，建筑保溫尤其重要。圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為建筑內(nèi)外空間的連接界面，其傳熱損失約占建筑總損失的70%～80%[4]，因此圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的重要手段。

為提高建筑通透性并美化立面造型，博覽建筑通常采用玻璃幕墻設(shè)計(jì)元素?？萍拣^外立面采用金屬幕墻與玻璃幕墻相結(jié)合的幕墻形式，各朝向玻璃幕墻與所在立面面積之比均在0.4以上；屋面采用金屬保溫屋面。整體圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化如下：

（1）外墻優(yōu)化：外墻是整體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，因其所占面積較大，外墻傳熱損失約占整體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的25%[4]。增加保溫材料厚度，選用150mm巖棉板，可有效減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱損耗。

（2）屋面優(yōu)化：雖然屋面在整體圍護(hù)結(jié)構(gòu)中占比較小，傳熱損失比例約為8%～10%[4]，但對(duì)建筑頂層空間來(lái)說(shuō)，屋面占比最大，對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響也最為顯著。屋面優(yōu)化的原理與外墻優(yōu)化一致，以提高熱工性能來(lái)減少熱傳遞，同樣選用150mm巖棉板。

（3）玻璃幕墻傳熱系數(shù)與遮陽(yáng)系數(shù)優(yōu)化：玻璃幕墻是建筑保溫最薄弱部位，熱損失比例約為40%～50%[4]。不同季節(jié)對(duì)于玻璃幕墻的性能要求不同，冬季要求提高保溫性能且增加室內(nèi)太陽(yáng)得熱，夏季室內(nèi)則需盡量避免太陽(yáng)輻射。降低玻璃幕墻傳熱系數(shù)可增強(qiáng)保溫效果，但遮陽(yáng)系數(shù)的選取需平衡冬季采光與夏季遮陽(yáng)的需求。科技館采用較低透光Low-e三玻雙中空玻璃，可同時(shí)保溫隔熱。

為探討科技館圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的節(jié)能效果，采用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)分析軟件PKPM，以DOE-2為計(jì)算核心，對(duì)比分析設(shè)計(jì)建筑與參照建筑的全年空調(diào)、采暖能耗，圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

續(xù)表1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

注：參照建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)以滿足《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50189-2015規(guī)定的限值要求來(lái)設(shè)定。

經(jīng)過(guò)能耗模擬分析計(jì)算，得出設(shè)計(jì)建筑各圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位優(yōu)化后的全年能耗與節(jié)能率，如表所示2。由表2可知，科技館的外墻、屋面及玻璃幕墻在降低傳熱系數(shù)后，全年采暖能耗均大幅下降，而空調(diào)能耗小幅上升。玻璃幕墻遮陽(yáng)系數(shù)降低后全年空調(diào)降低的能耗遠(yuǎn)大于采暖增加的能耗，即總能耗大幅降低，達(dá)到了冬季采光與夏季遮陽(yáng)的相互協(xié)調(diào)。經(jīng)整體優(yōu)化后，科技館圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能率達(dá)到7.66%，節(jié)能效果相當(dāng)可觀；其中玻璃幕墻作為最薄弱部位，對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能意義重大。

表2 各圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位優(yōu)化后全年能耗與節(jié)能率

2.2 可再生能源綜合利用

為滿足日益增長(zhǎng)的能源需求，解決傳統(tǒng)能源短缺的問(wèn)題，鼓勵(lì)可再生能源在建筑供能系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用已成為我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。目前，在建筑供能系統(tǒng)中，應(yīng)用較多且技術(shù)相對(duì)成熟的可再生能源主要為太陽(yáng)能和地?zé)崮堋?/p>

2.2.1 空調(diào)系統(tǒng)—地?zé)崮芾?/p>

鄭州市地層屬華北平原分區(qū)，淺層地?zé)崮苜Y源豐富。土壤溫度基本穩(wěn)定在16～20℃之間，土質(zhì)松軟以黏土、中砂為主，且土壤含水層富水性較好，有良好的換熱效果，對(duì)推廣地埋管地源熱泵有優(yōu)勢(shì)性?？萍拣^本身占地面積較大，配備大型室外廣場(chǎng)，經(jīng)計(jì)算有足夠的埋地面積布置地埋管以滿足空調(diào)及生活熱水負(fù)荷需求。

作為博覽建筑，冬季科技館內(nèi)區(qū)同時(shí)也存在供冷需求以滿足展品的安全儲(chǔ)存和平衡人員、設(shè)備散熱，導(dǎo)致冷負(fù)荷比熱負(fù)荷高出近一倍。由于冷熱負(fù)荷相差較大，若冷熱源僅采用地源熱泵系統(tǒng)，夏季土壤排熱遠(yuǎn)大于冬季土壤取熱，則會(huì)導(dǎo)致土壤溫度逐年上升，機(jī)組制冷效率也會(huì)降低[5]?？紤]到單一采用地源熱泵系統(tǒng)供能的不穩(wěn)定性，科技館的集中空調(diào)系統(tǒng)選用復(fù)合供能系統(tǒng)，由地埋管地源熱泵系統(tǒng)提供23%的空調(diào)用冷量和72%的空調(diào)用熱量，其余冷熱負(fù)荷由冷水機(jī)組和市政管網(wǎng)承擔(dān)；配套用房等獨(dú)立房間，采用變冷媒流量多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)。結(jié)合科技館空調(diào)系統(tǒng)需長(zhǎng)期運(yùn)行的特點(diǎn)，復(fù)合供能系統(tǒng)還可通過(guò)間歇運(yùn)行模式促進(jìn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行：當(dāng)夜間室外溫度較低時(shí)，可關(guān)閉地埋管換熱器，開(kāi)啟冷卻塔，使得土壤溫度、供回水溫度得以有效恢復(fù)，解決冬夏季向土壤排熱量不均的問(wèn)題[6]。

地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能效果顯著，節(jié)能量約占空調(diào)系統(tǒng)能耗的35%～50%和建筑總能耗的15%[7]。在充分利用地?zé)岬那疤嵯陆Y(jié)合常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，可最大限度的體現(xiàn)可再生能源的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，為科技館帶來(lái)極高的節(jié)能潛力。

2.2.2 熱水系統(tǒng)—太陽(yáng)能與地?zé)崮芫C合利用

科技館作為大型博覽建筑，功能性較全且配套設(shè)施完善，熱水需求量較大，包括商業(yè)餐飲、員工淋浴等。根據(jù)用水點(diǎn)布置，主要設(shè)置兩套集中熱水系統(tǒng)，滿足建筑南、北兩區(qū)集中熱水供應(yīng)。為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策，以優(yōu)先利用可再生能源供熱作為熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，盡可能減少傳統(tǒng)能源的消耗。

隨著綠色建筑的蓬勃發(fā)展，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)作為太陽(yáng)能應(yīng)用發(fā)展中最具經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)最成熟的產(chǎn)品，在建筑設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用[8]。鄭州地區(qū)水平面年平均總太陽(yáng)輻照量4866.19MJ/m2·a，屬I(mǎi)II類(lèi)太陽(yáng)能資源較豐富區(qū)[9]?？萍拣^優(yōu)先考慮太陽(yáng)能作為北區(qū)集中熱水系統(tǒng)的熱源，屋頂最大可利用面積為320m2，設(shè)置平板式太陽(yáng)能集熱器，輔助熱源采用燃?xì)鉄崴疇t，太陽(yáng)能保證率50%，太陽(yáng)能產(chǎn)熱量占建筑生活熱水總耗熱量的比例約為17.3%。

在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)有的地埋管地源熱泵系統(tǒng)可提供55℃熱水作為南區(qū)集中熱水系統(tǒng)的熱源，地源熱泵熱水系統(tǒng)產(chǎn)熱量占整個(gè)建筑生活熱水耗熱量的比例約56.6%。此外，由于地源熱泵系統(tǒng)承擔(dān)了部分生活熱水負(fù)荷，在夏季回收了熱泵機(jī)組向地下的冷凝排熱，在冬季增加了地下取熱，有利于改善土壤熱失衡，促進(jìn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行[10]。

綜上，通過(guò)太陽(yáng)能與地?zé)崮艿木C合利用，可再生能源產(chǎn)熱水總比例約73.9%，產(chǎn)熱量約25×106MJ/a，折合天然氣的量為78萬(wàn)m3/a，年節(jié)約費(fèi)用約270萬(wàn)元/a，有效減少傳統(tǒng)能源的消耗，且具有較高的經(jīng)濟(jì)性。

2.3 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化

暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗一般占建筑總能耗的50～60%[11]。博覽建筑展陳區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)需長(zhǎng)期運(yùn)行能耗較高，節(jié)能的重心在于優(yōu)化暖通空調(diào)系統(tǒng)。暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗主要分為建筑物能耗和空調(diào)系統(tǒng)能耗，為降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗，可從圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱、冷熱源替代能源以及系統(tǒng)自身的節(jié)能優(yōu)化著手[12]。上文已分析了圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)、地?zé)崮芴娲照{(diào)部分常規(guī)能源的綠色節(jié)能技術(shù)，本節(jié)主要側(cè)重于探討暖通空調(diào)系統(tǒng)自身的節(jié)能優(yōu)化。

科技館暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化主要采用以下五項(xiàng)綠色節(jié)能技術(shù)：

（1）采用高效冷熱源機(jī)組：提高冷熱源機(jī)組能效比，有效節(jié)約制冷、供暖主機(jī)能耗。

（2）風(fēng)機(jī)水泵變頻控制：空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)均采用變頻技術(shù)。

（3）采用排風(fēng)熱回收裝置：展廳區(qū)域空調(diào)箱設(shè)置排風(fēng)熱回收裝置，全熱效率為60%，利用排風(fēng)預(yù)冷、預(yù)熱新風(fēng)，降低新風(fēng)負(fù)荷，從而降低空調(diào)主機(jī)能耗。

（4）過(guò)渡季新風(fēng)可調(diào)：全空氣系統(tǒng)過(guò)渡季節(jié)實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)運(yùn)行。

（5）冷卻塔免費(fèi)供冷：對(duì)于冬季存在供冷需求的區(qū)域，冷卻塔利用室外低溫空氣進(jìn)行免費(fèi)供冷，降低主機(jī)能耗。

為探討空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的節(jié)能效果，利用能耗分析軟件Trace700結(jié)合Revit模型，建立計(jì)算分析模型，分析對(duì)比設(shè)計(jì)建筑與參照建筑的全年能耗。兩者的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)、室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)、照明設(shè)備功率、人員密度、空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間等均設(shè)定為一致，區(qū)別在暖通空調(diào)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)按實(shí)際設(shè)計(jì)設(shè)定，考慮各類(lèi)節(jié)能措施；參照建筑的冷熱源按常規(guī)形式設(shè)定，末端與設(shè)計(jì)建筑一致，但不考慮各類(lèi)節(jié)能措施。設(shè)計(jì)建筑和參照建筑的空調(diào)冷熱源及能效設(shè)置對(duì)比如表3所示，節(jié)能措施設(shè)置對(duì)比如表4所示。

表3 空調(diào)冷熱源及能效設(shè)置對(duì)比

表4 節(jié)能措施設(shè)置對(duì)比

注：表格中“提高6%”、“提高8%”、“限值”分別指與《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50189-2015規(guī)定的限值相比提高6%、8%和滿足該標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過(guò)能耗模擬分析計(jì)算，得出設(shè)計(jì)建筑與參照建筑中暖通空調(diào)系統(tǒng)全年能耗與節(jié)能率，如表5所示。由表5可知，冷熱源能耗在總能耗中的占比最高，提高能效、采用排風(fēng)熱回收與冬季冷卻塔免費(fèi)供冷，有效降低了冷熱源能耗，相比參照建筑，節(jié)能率達(dá)26.83%。水泵能耗占比雖不大，但變頻技術(shù)的應(yīng)用，使得節(jié)能率非?？捎^，達(dá)67.83%。風(fēng)機(jī)變頻的節(jié)能效果也很明顯，節(jié)能率為14.70%。通過(guò)以上綠色節(jié)能技術(shù)的綜合利用，設(shè)計(jì)建筑空調(diào)系統(tǒng)單位面積年能耗為38.54kgce/m2，較參照建筑降低幅度為25.72%，節(jié)能效果相當(dāng)顯著，對(duì)于大型博覽建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化具有借鑒意義。

表5 暖通空調(diào)系統(tǒng)全年能耗與節(jié)能率

注：（1）冷熱源能耗包括主機(jī)、冷卻塔和市政熱源能耗。（2）空調(diào)系統(tǒng)能耗為電力，將其均折算為標(biāo)煤進(jìn)行總能耗統(tǒng)計(jì)對(duì)比。（3）市政熱源能耗為熱力，將其折算為標(biāo)煤進(jìn)行總能耗統(tǒng)計(jì)對(duì)比。

2.4 被動(dòng)優(yōu)先的自然采光設(shè)計(jì)

照明能耗也是建筑能耗的重要組成部分，約占總能耗的10%～40%[13]。相比辦公等常規(guī)公共建筑，博覽建筑因存在展陳照明需求，照明能耗不可小覷。對(duì)于有采光需求的房間，優(yōu)先考慮被動(dòng)式自然采光設(shè)計(jì)，充分合理利用太陽(yáng)能以滿足采光需求，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式節(jié)能。

科技館采用大面積玻璃幕墻，大部分有采光需求的房間沿外墻布置，房間主要功能為辦公、會(huì)議、管理等；窗地面積比均達(dá)到1/4以上，為室內(nèi)自然采光創(chuàng)造了優(yōu)越的條件。此外，在建筑屋頂及側(cè)面設(shè)置天窗，將陽(yáng)光引入中庭，優(yōu)化中庭采光效果的同時(shí)，也能在建筑內(nèi)部形成獨(dú)特的光影效果，滿足公眾生理和心理需求。相對(duì)于地上空間來(lái)說(shuō)，地下空間對(duì)光線具有更大的需求。地下一層設(shè)下沉庭院，使原本封閉的地下建筑具有敞開(kāi)的空間，有效改善了沿下沉庭院布置的地下房間的采光效果，緩解了采光不足的弊端。

利用光環(huán)境模擬軟件PKPM-Daylight，建立建筑模型，探討建筑被動(dòng)設(shè)計(jì)的自然采光效果。建筑各層采光系數(shù)分布見(jiàn)圖2，圖中藍(lán)色采光系數(shù)為0的區(qū)域?yàn)橛霸?、展廳、機(jī)房、控制室等。由于影院展廳等大空間有特殊的放映、展陳照明要求，機(jī)房、控制室等無(wú)采光要求，故均不考慮自然采光設(shè)計(jì)。經(jīng)分析計(jì)算，地上81.2%的有采光需求的房間及建筑中庭的平均采光系數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)值要求，首層地下室18.3%的地下空間平均采光系數(shù)不小于0.5%。

通過(guò)一系列建筑被動(dòng)式設(shè)計(jì)，在最大限度利用自然采光的基礎(chǔ)上，再對(duì)影院、展廳區(qū)域照明系統(tǒng)合理優(yōu)化，如選用節(jié)能燈具、采用高效照明控制策略等主動(dòng)式節(jié)能技術(shù)，可進(jìn)一步減少照明能耗，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。

3 結(jié)論

綠色建筑設(shè)計(jì)并非是綠色技術(shù)的盲目堆砌，而是需要針對(duì)建筑功能類(lèi)型和使用特點(diǎn)，有針對(duì)性地選用綠色節(jié)能技術(shù)，行之有效地降低建筑能耗。針對(duì)大型博覽建筑能耗高、用能需求大的顯著特點(diǎn)，本文以某大型科技館為例，就與建筑能耗息息相關(guān)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)方面，結(jié)合數(shù)值模擬方法，分析并探討相關(guān)綠色節(jié)能技術(shù)的節(jié)能潛力及合理性，結(jié)論如下：

（1）寒冷地區(qū)，建筑保溫尤其重要。通過(guò)增加外墻、屋面的保溫材料厚度，以及優(yōu)化玻璃幕墻的傳熱系數(shù)和遮陽(yáng)系數(shù)，經(jīng)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)分析軟件PKPM模擬計(jì)算，整體圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能率達(dá)7.66%，節(jié)能效果相當(dāng)可觀；其中玻璃幕墻作為最薄弱部位，對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能意義重大。

（2）博覽建筑一般配有大型室外廣場(chǎng)，且屋頂面積可利用，這為地?zé)崮芎吞?yáng)能的綜合利用提供了場(chǎng)地條件?？照{(diào)設(shè)置復(fù)合供能系統(tǒng)，其中地埋管地源熱泵系統(tǒng)提供23%的空調(diào)用冷量和72%的空調(diào)用熱量；熱水系統(tǒng)綜合利用太陽(yáng)能和地?zé)崮芴峁┥顭崴?，可再生能源產(chǎn)熱水比例為73.9%。可再生能源的綜合利用可減少傳統(tǒng)能源的消耗，合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)也能促進(jìn)地埋管地源熱泵系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）博覽建筑展陳區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)需長(zhǎng)期運(yùn)行能耗較高，節(jié)能的重心在于優(yōu)化暖通空調(diào)系統(tǒng)。采用了高效冷熱源機(jī)組、風(fēng)機(jī)水泵變頻控制、排風(fēng)熱回收、過(guò)渡季新風(fēng)可調(diào)和冷卻塔免費(fèi)供冷這五項(xiàng)綠色節(jié)能技術(shù)，通過(guò)TRACE軟件進(jìn)行全年能耗模擬分析，節(jié)能率為25.72%，節(jié)能效果顯著。

（4）博覽建筑因存在展陳照明需求，照明能耗不可小覷。優(yōu)先考慮被動(dòng)式自然采光設(shè)計(jì)，充分合理利用太陽(yáng)能以滿足采光需求。通過(guò)光環(huán)境模擬軟件PKPM-Daylight分析得到地上81.2%的有采光需求房間和中庭滿足自然采光要求，首層地下室18.3%的地下空間平均采光系數(shù)不小于0.5%，采光效果良好，可有效減少照明能耗。

大型博覽建筑公眾參與度高，合理運(yùn)用綠色節(jié)能技術(shù)，有利于樹(shù)立綠色建筑典型，推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用綠色節(jié)能技術(shù)僅是基礎(chǔ)工作，后續(xù)還需做好建筑的運(yùn)行維護(hù)，制定合理的節(jié)能運(yùn)行策略，以實(shí)現(xiàn)建筑全壽命期的節(jié)能。

[1] 劉伊生.建筑節(jié)能技術(shù)與政策[M].北京:北京交通大學(xué)出版社,2015,(9):1-7.

[2] 韓京彤.圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能方案對(duì)供暖能耗的影響及經(jīng)濟(jì)分析[C].2018供熱工程建設(shè)與高效運(yùn)行研討會(huì)論文集,2018:250-254.

[3] 清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.中國(guó)建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告2019[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2019: 9-15.

[4] 余奉卓,曹雙華,楊兵,等.圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)淺談[J].上海節(jié)能,2018,(8):623-627.

[5] 金寧,李春旺,李紅擴(kuò).土壤源熱泵適用性分析[J].制冷與空調(diào),2011,25(6):585-588.

[6] 王穎.地埋管地源熱泵系統(tǒng)在上海地區(qū)的適用性探討[J].住宅科技,2015,35(12):27-29.

[7] 李晨玉,王健,王穎.上海地區(qū)地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀與分析[J].住宅科技,2018,38(12):48-51.

[8] 惲?xí)?劉焱.公共建筑太陽(yáng)能熱水利用探討[J].江蘇建筑,2016,(179):93-96.

[9] GB 50364-2018,民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2018.

[10] 馬宏權(quán).土壤源熱泵系統(tǒng)的熱平衡問(wèn)題[C].中國(guó)制冷學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,2009:6.

[11] 童寧.淺析公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的降耗及能耗平衡途徑[J].中國(guó)設(shè)備工程,2019,(1):109-111.

[12] 趙青玲,陳靈閣,戶澳文.暖通空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)行節(jié)能技術(shù)問(wèn)題的探討及分析[J].能源研究與利用,2019,(2):46-49.

[13] 李懷,徐偉,于震,等.某超低能耗辦公建筑照明能耗分析[J].建筑科學(xué),2017,33(12):51-56.

Analysis on Key Green Energy-saving Technologies of Large Exhibition Buildings

Liu Bingyun Tang Chengyu Xu Xiaoyan

( Tongji Architectural Design (Group) Co., Ltd, Shanghai, 200092 )

Large exhibition buildings, usually designed with huge space and complex structure, have a high-level public participation and mainly used for exhibition and education. In order to ensure the safe storage of exhibits and guarantee the quality of exhibition and education, the air conditioning system needs continuous operation. Besides, great energy demands for exhibition-lighting and building equipment terminals result in the overall high energy consumption. Therefore, the primary concern of exhibition buildings is to promote green energy-saving technologies and minimize energy consumption. Take a large science museum as an example, this article mainly focuses on four key design elements which are closely related to building energy consumption, namely efficient building envelope design, comprehensive utilization of renewable energy, energy-saving optimization of HVAC systems and passive daylighting design. By combining with the numerical simulation methods, green energy-saving technologies are analyzed in this article to explore their energy-saving potential and rationality.

Large Exhibition Buildings; Green Energy-saving Technologies; Numerical Simulation; Energy Consumption; Renewable Energy; HVAC Systems

TU201.5

A

1671-6612（2020）04-493-07

劉冰韻（1991.10-），女，碩士，工程師，E-mail：53lby@tjad.cn

2019-06-24