公共建筑绿色节能减排应用探析

【摘 要】本文阐述了公共建筑绿色节能设计运行使用效果较好,现代高层公共建筑设计中应广泛利用绿色建筑技术,指出我国公共建筑实现节能应当采取的策略,以探索有中国特色的可持续发展的绿色建筑之路.

【关 键 词】绿色建筑；围护结构；采光通风；节能减排

当前现代高层办公建筑呈现出两种趋势：第一种是追求对资源的节约和高效利用；第二种是对人的生存状态和使用方便性.本文结合公共建筑绿色节能减排,讨论我国现代公共建筑设计中围护结构设计、采光通风设计、节能减排设计等几项绿色建筑技术在这两种趋势中的应用.

一、项目概况

深圳建科大楼是深圳市建筑科学研究院的科研办公楼,建筑总面积1.8万平方米,建筑高度为59.6m,共14层,其中地上12层,地下2层.建筑功能包括实验、研发设计、办公、学术交流、地下停车库、休闲及生活辅助用房等.建筑设计采用功能立体叠加的方式,将各功能块根据性质、空间需求和流线组织,分别安排在不同的竖向空间体块中,并针对不同需求的建筑护构造,形成由内而外自然生成的独特建筑形态.

二、建筑空间布局

绿色公共建筑可以进行混合功能设计,要考虑到立体的复合功能,通过功能的复合来节约能源、材料和城市空间资源.公共建筑的规划设计不仅要强调使用功能、交通流线等基本要素,从一开始就应融入绿色理念.将建筑采光、通风、节能和使用者参与程度等方面因素作为规划设计的重要内容.设计除满足常规的办公功能、流线组织外,还设计大量的空中交流平台、屋顶花园等设施.设计将首层架空6m,形成开放的城市共享绿化空间.

在屋顶设置整层绿化花园,标准层的垂直交通也由开放的绿化平台相联系,共同形成超过用地面积一倍的室外开放绿化空间,为使用者提供大量的交流活动空间,多层次的立体绿化系统也减少了环境的热岛效应.

三、建筑节能技术支撑

在绿色公共建筑设计中,不仅通过计算机模拟得到很精确的通风、阳光、噪声指标,并不断调整和完善设计,综合运用丰富的技术设计手段,使建筑室内外环境达到最佳.

(一)围护结构设计

1.外墙节能措施.在围护结构节能方面,建科大楼综合采用保温墙体、节能玻璃、创新外遮阳保温、绿化屋顶等护措施,实现65%的节能设计.大楼建筑采用了水泥聚苯板加聚氨酯泡沫喷涂材料复合墙板,复合墙板和外墙保温装饰板（聚苯板+铝板）的外墙保温隔热措施.外墙平均传热系数Km等于0.69W/（m2·K）.5层及以下外墙采用挤塑混凝土外墙板+喷涂聚氨酯泡沫内保温,7层及以上外墙采用金属饰面+保温板+加气混凝土砌块,建筑的下半部墙面外挂混凝土墙板的内侧喷涂聚氨酯泡沫,将梁和柱包覆起来,虽属“外墙内保温”,但不存在热桥.建筑的上半部采用金属材料饰面+保温板形式的外墙外保温,可避免一般外墙外保温系统容易开裂的缺点.

2.外窗和幕墙节能措施.围护结构方面要主动节能,南方的建筑外遮阳,北方的建筑直接利用太阳能.中国是一个四季分明的国家,到了春天、秋天应该让建筑直接能够通风,可以大幅度下降建筑能耗.建科大楼外窗采用中空玻璃铝合金窗（内设遮阳百叶）,以及中空玻璃断热铝合金窗.南立面和东立面部分采用透光比为20%的光电幕墙,同时,东立面和南立面均设计遮阳反光板等外遮阳措施.东、南、北三个朝向在距窗顶部下方的500mm处设置反光遮阳板,既起到增强室内自然采光的效果,同时起外遮阳的作用.西向采用双通道幕墙的隔热构造做法,双通道幕墙的外侧幕墙采用太阳能光电幕墙,通道宽度0.8m,通道内自然通风良好.

3.屋顶和架空层节能措施.建科大楼的屋顶根据位置及具体情况采用倒置式屋顶、降温屋面、种植屋面和屋面遮阳等多种节能技术是联合国开发计划署低能耗和绿色建筑集成技术示范和国家“十一五”科技支撑计划的“华南地区绿色办公建筑室内外综合环境改建”的示范工程.屋顶采用30mm厚倒置式隔热构造,同时部分采用种植屋面,屋顶花架安装光伏电池板和平板式太阳热水集热板可对屋面遮阳.采用倒置式屋面可使防水层和基层免遭热变形扰动,延长防水层的寿命.30mm厚隔热层再加上种植屋面以及屋顶花架安装的光伏电池板和集热板的遮阳,隔热效果显著.

(二)自然通风设计

1.平面布局.建科院夏季主导风向为东南偏南风,冬季主导风向为东北偏北风,另外结合前面对建筑场地的自然通风环境的研究,通过计算机进行通风模拟,分析建筑空间布局情况下的自然通风设计.

2.根据风压分布优化各立面开窗方式.建筑设计者通过实地调研和分析,根据室外风场规律,进行了精细化设计,根据所在楼层不同结合立面的做法分别采用平开窗、中悬窗、上悬窗等开窗方式.建科院建筑的窗户有很大一部分采用中悬窗形式,这种开窗形式通风性、打开方式、开启角度和防噪音等方面具有很大的优势.结合采用遮阳导风板,同时外窗朝向和形式也考虑了外部噪声影响.基地周围有两条道路,立面及开窗设计必须考虑噪声环境影响.通过对周边噪声环境的实测和模拟分析,有针对性地对噪声给建筑带来的影响作专项处理,如门窗、楼板、地面、天花、室内隔墙均采用构造措施,并做隔音降噪处理.同时适度减少某些特殊位置的开窗面积,做到噪音防治处理的有的放矢.另外在建筑平面上,采用大空间和多通风面设计,实现室内舒适通风环境.

3.建筑空间采用大空间和多通风面设计.如报告厅采用可开启的外墙,当外墙开启时,室内通风效果良好,可感觉较为明显的自然风拂过；当需要引导风向或则关闭时,电动按钮控制关闭角度.另外还有自然通风的休闲平台和可通风楼梯间等.

(三)天然采光利用

平面布局使建筑进深控制在合适的尺度,以提高室内可利用天然采光比例.在外窗的窗台设置遮阳反光板适度降低过高照度的同时,将多余的日光通过反光板和浅色顶棚反射向纵深照域.室内面积采光得到改善,理想情况下可节约用电约6万度电.在地下室设置光导照明系统,光导照明系统包含采光器、导光管和漫射器三部分.通过屋顶的采光器捕获阳光,然后通过导光管的反射管道向下改道,透过不同的反射面,将自然光分布到建筑内部的区域.该系统基本不涉及能耗,符合建筑节能概念.管道设计采取可调设计,通过建筑结构的较小改变,使之满足安装需要.漫射器的反光镜面及扩散面可安装于天花板上,用作调整光线及控制室内光的传播.将光线引入均匀地向室内投射,而且将过多的紫外线、冗余的热量及粉尘阻挡在外.

四、公共绿色建筑节能物业管理

财政三年前就确定对建立公共建筑节能监管系统的示范城市给予补贴,对所有大型公共建筑进行在线监测.再加上节能物业管理、节能服务公司已经成为我国发展最快的两个建筑系统服务商,服务业的发展在建筑领域方兴未艾.

五、结语

由于政府节能补贴大幅度增加,适用的关键技术正在快速涌现,以及国际合作正在蓬勃发展,绿色公共节能建筑面临前所未有的机遇.绿色公共建筑设计从开始所遵循的思考方法就不同于以往,其中因大量新技术的应用所表达出来的形态也不同于以前.当然,绿色建筑也不仅仅是做技术的简单拼接,而是建筑技术与建筑形态的有机结合.遵循公共建筑的绿色节能应该首先应着眼于建筑的全生命周期进行技术创新和精心设计,而且尽可能延长生命周期.绿色生活永不止步,设计也不会因大楼建成而停止,坚持使用中再设计的原则,建筑才能真正成为“既有建筑改造更新和可持续发展”的绿色建筑技术应用典范.

[5]仇保兴.在2011年中国大型公共建筑绿色节能减排高峰论坛上作主旨演讲：大型公共建筑节能：挑战·机遇·策略[J].建设科技,2011（21）