城市綜合體建筑節(jié)能設(shè)計研究

郭建峰 魏留明

1 河南建筑職業(yè)技術(shù)學院設(shè)備工程系

2 河南建筑職業(yè)技術(shù)學院工程管理系

城市綜合體建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)立足于整體規(guī)劃，應(yīng)從建筑的內(nèi)外部被動節(jié)能，供暖通風與空氣調(diào)節(jié)和給排水節(jié)能以及電氣節(jié)能等主動節(jié)能，新能源的應(yīng)用與節(jié)能管理三個方面進行綜合考慮。本文基于鄭州萬科城項目，從城市綜合體的主動節(jié)能，被動節(jié)能以及新能源利用，分析該項目的節(jié)能策略[1-2]。

1 項目基本概況

項目位于鄭州高新區(qū)，用地面積為27466.65 m2，規(guī)劃地上總建筑面積為 137228.39 m2，包含高層辦公、商業(yè)、配套設(shè)施用房?？傮w功能為集中式商業(yè)及辦公的綜合體，商業(yè)在地塊內(nèi)集中設(shè)置，辦公塔樓分設(shè)在商業(yè)周邊，形成總體面向東側(cè)城市的布局。

2 主動節(jié)能策略

2.1 供暖通風與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能

整個項目中，購物中心空調(diào)面積約47000 m2，集中設(shè)置一套中央空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)冷負荷約 7242 kW，熱負荷約 5640 kW，冷源由地下二層制冷機房集中提供7～12 ℃冷凍水，熱源由地下一層燃氣鍋爐房集中提供60/45 ℃中央空調(diào)熱水和 50/40 ℃一層地暖采暖熱水。節(jié)能措施有以下幾點：

①組合式空調(diào)機組實行過渡季節(jié)全新風運行，利用室外新風消除室內(nèi)余熱、余濕。冬夏季機組加裝有熱回收裝置，通風換氣的同時完成將排風中所蘊含的熱量轉(zhuǎn)移到新風之中，實現(xiàn)能量回收，如圖1 所示。

圖1 排風熱回收裝置空調(diào)系統(tǒng)

②吊頂空調(diào)器采用溫控技術(shù)，可以根據(jù)室溫調(diào)節(jié)冷熱水流量，空調(diào)采用自動控制技術(shù)，減少制冷機的運行時間。

③采取有效隔熱措施對冷、熱水和空調(diào)等管道進行處理，減少傳輸過程的能量損失。

④在商業(yè)區(qū)域，吊裝式空調(diào)機組設(shè)置自動溫控器，組合式空氣處理機組采用變頻技術(shù)，制冷機房冷凍水循環(huán)水泵采用變頻技術(shù)，依據(jù)業(yè)主設(shè)定房間溫度，通過調(diào)節(jié)送風量、冷（熱）水流量來調(diào)劑室內(nèi)溫度。各個空調(diào)末端均勻獨立的控制裝置，可實現(xiàn)各自獨立控制調(diào)節(jié)[3]。

2.2 給水排水節(jié)能

給水充分利用市政水壓，系統(tǒng)合理分區(qū)及采用變頻調(diào)速供水設(shè)備，以節(jié)省運行費用。各種不同用途的用水（綠化、消防、商業(yè)等）分別進行精確計量。本項目為全裝修交付，馬桶均為二級能效節(jié)水器具，水龍頭，采用節(jié)水技術(shù)，設(shè)置加氣墊，可節(jié)水 20%，馬桶采用節(jié)水技術(shù)。節(jié)水措施如下：①充分利用城市給水管網(wǎng)的水壓直接供水。②給水采取分區(qū)供水，入戶管水壓大于0.3 MPa 者設(shè)置支管減壓閥。③按用水部門分別設(shè)置水表進行計量收費。④綠化用水采用微噴滴灌方式澆灑。

2.3 電氣節(jié)能

按現(xiàn)行國家標準 《建筑照明設(shè)計標準》GB50034-2013 執(zhí)行，采用高效節(jié)能光源，應(yīng)急照明采用應(yīng)急時能迅速點亮的光源。節(jié)能措施如下：

①主照明線路采用三相供電，以減少電壓損失，并盡可能使三相平衡，以免影響光源的發(fā)光效率。

②減小照明系統(tǒng)線路損耗：選用電阻率較小的電纜；減小線纜長度；適當增大線纜截面，以降低線路的阻抗。

③地庫照明采用集中定時控制，車道和車位燈具分區(qū)控制；塔樓公共區(qū)域燈具采用聲光控制，商業(yè)公共區(qū)域燈具采用集中控制，塔樓樓梯照明采用紅外延時控制，既滿足使用要求，又有效節(jié)約電能。

④選用高效低耗變壓器，本工程所有變壓器均選用SCB13 節(jié)能變壓器，變壓器能效等級不低于2 級。使變壓器的實際負荷接近設(shè)計的最佳負荷，減少變壓器空載和負載損耗。

3 被動節(jié)能策略

3.1 外部被動節(jié)能

①體形系數(shù)設(shè)計：該項目建筑總平面的布置與設(shè)計，遵循被動節(jié)能措施優(yōu)先的原則，充分利用天然采光、自然通風，結(jié)合圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱和遮陽措施，降低建筑的用能需求。建筑的總體規(guī)劃和平面設(shè)計有利于自然通風。建筑的主朝向選擇本地區(qū)最佳朝向或適宜朝向，且避開冬季主導風向。

②屋面設(shè)計：建筑的裙房部分設(shè)置有一個采光頂和一個中庭來滿足建筑內(nèi)部自然光照需求。采光頂和中庭的設(shè)置滿足室內(nèi)較好的自然采光，占屋頂面積的比例較小，防止室內(nèi)得熱過多。

采光頂材料為多腔塑料型材(6 mm 透明+12 空氣+6 mm 透明)，玻璃的太陽得熱系數(shù)0.75，氣密性 6 級，可見光透射比0.71。這種可以有效地減少透過采光頂?shù)臒崃康檬?。中庭遮陽為可調(diào)節(jié)式遮陽，其適應(yīng)性較強，可以根據(jù)太陽運行軌跡確定陽光入射角度，從而確定遮陽角度。

③立面設(shè)計：項目在設(shè)計時，充分考慮到實施的可行性與經(jīng)濟性，盡可能控制玻璃幕墻面積，立面采用鋁板，玻璃及彈性仿石涂料及石材，形成立面虛實結(jié)合的生動效果，從而實現(xiàn)綠色節(jié)能的目標。

3.2 內(nèi)部被動節(jié)能

1）內(nèi)部空間功能布局的節(jié)能

本項目總體功能為集中式商業(yè)及辦公的綜合體。商業(yè)在地塊內(nèi)集中設(shè)置，辦公塔樓分設(shè)在商業(yè)周邊，辦公室采光面為側(cè)面采光，均不為正面采光，對人不會造成眩光。形成總體面向東側(cè)城市的布局。沿科學大道設(shè)置套型建筑面積 45 m2的 LOFT 產(chǎn)品，凸顯產(chǎn)品5.05 米層高的優(yōu)越品質(zhì)，也利于突出地標形象。由于該項目內(nèi)部空間功能布局集中設(shè)置，可以使項目內(nèi)部空調(diào)系統(tǒng)分區(qū)控制，達到減少空調(diào)系統(tǒng)能耗的目的。

2）內(nèi)部空間組織形式的節(jié)能

在前期的設(shè)計中可以從剖面入手將建筑體進行豎向熱力分區(qū)，根據(jù)不同功能對制冷量與產(chǎn)熱量的需求布置在適當位置。在進行綜合體垂直向的業(yè)態(tài)分布設(shè)計時，在考慮人流量的同時，將制冷需求低的功能空間設(shè)在建筑上部，如影院和餐飲空間，其主要以靜態(tài)活動為主、產(chǎn)熱量少。將制冷需求高的空間設(shè)在建筑的中下部甚至置于地下，如超市、零售、主力店等，這種空間主要以動態(tài)活動為主、產(chǎn)熱量大[4]。

4 新能源的應(yīng)用

本項目中對于太陽能的利用主要體現(xiàn)在自然光導技術(shù)上，涉及到采光罩在建筑上的安置，光導線路的鋪設(shè)，照射器與室內(nèi)空間人工照明燈具的結(jié)合。本項目的采光罩安裝在綜合體的頂部，經(jīng)采光罩采集的陽光經(jīng)光導纖維線路傳輸?shù)浇ㄖ覂?nèi)，線路的布置結(jié)合了電路以及暖通空調(diào)管線的布置，做到空間的高效利用。

此外，本項目中還使用了太陽能空調(diào)技術(shù)，將建筑外部集熱器與建筑屋頂遮陽構(gòu)件進行整合設(shè)計，用于制備熱水時其傾角與當?shù)鼐暥葦?shù)值一樣，達到既滿足維護結(jié)構(gòu)的功能又不影響美觀的效果。

5 結(jié)論

通過該項目中實際應(yīng)用的被動節(jié)能，主動節(jié)能及新能源利用進行總結(jié)，提出了河南省北部地區(qū)城市綜合體綠色節(jié)能的具體設(shè)計方法，為建筑師在建筑節(jié)能設(shè)計實踐中提供理論依據(jù)，具體可歸納如下：

1）被動節(jié)能

①合理利用多種形式中庭，有效實現(xiàn)自然采光與自然通風，以被動方式降低建筑內(nèi)部空間的能源消耗。

②合理利用建筑布局、建筑空間等方式，有效促進建筑內(nèi)自然通風。

③建筑廣場入口空間的合理尺度控制，實現(xiàn)建筑空間的合理緩沖，有效組織人流，并利用一定環(huán)境因素進行節(jié)能設(shè)計。

2）主動節(jié)能

①因為河南北部地區(qū)過度季節(jié)明顯，組合式空調(diào)機組實行過渡季節(jié)全新風運行，利用室外新風消除室內(nèi)余熱、余濕。冬夏季機組加裝有熱回收裝置，通風換氣的同時完成將排風中所蘊含的熱量轉(zhuǎn)移到新風之中，實現(xiàn)能量回收。

②采用適宜技術(shù)，有針對性地采用不同方式照明，有效降低建筑內(nèi)照明能耗。

3）新能源的應(yīng)用和節(jié)能管理

①利用新能源技術(shù)，實現(xiàn)建筑一體化設(shè)計。

②合理設(shè)置建筑設(shè)備管理系統(tǒng)，即樓宇自控系統(tǒng)，對綜合體內(nèi)機電設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時自動監(jiān)測和節(jié)能控制。