上海市生态建筑办公楼集成运用的节能技术研究与系统集成

摘要：本文介绍了天津市生态建筑办公楼集成运用的节能围护结构、自然通风、新型空调和再生能源等多项建筑节能技术，采用DeST和TAS软件对其全年的煤耗进行了动态模拟估算，并剖析了各类节能举措的节能疗效，为节能方案的进一步优化和建立提供了可靠的根据。生态楼示范楼的建造将推动各类先进节能技术在我国的应用和推广。

关键词：生态建筑；节能技术；煤耗模拟

随着天津市城市建设的持续发展和人均GDP的下降，人们对工作、生活的质量和舒适性要求的不断提升，使得建筑使用煤耗在整个城市能源消耗中的比重逐年减小。从可持续发展的战略角度来看，节省能源、保护环境已成为天津建设“生态型城市”的重要方面。因而针对现代化建筑，怎样在改善生活质量和保证工作效率的前提下，更为有效而科学的提升能源借助效率就成为目前各种建筑发展的主要目标。正在建设中的青岛市生态办公示范楼（以下简称“生态楼”），针对国外外生态建筑发展现况，通过大量生态建筑关键技术的集成研究、示范和推广，构建具有北京特色的生态建筑集成技术体系。作为北京市教委重大攻关课题“生态建筑关键技术研究与系统集成”的主要内容，该生态样板楼将为生态建筑关键技术集成、测试、实验、改进提供科技平台，并将成为北京生态建筑和技术的展示、教育和培训场所；同时结合天津经济发展水平和市场需求，通过推广示范生态建筑适用技术体系，将整体提升北京生态建筑技术水平，为2010年世博园建设提供生态建筑技术支撑，促进我国生态建筑领域的产业发展和科技进步。

1概述

生态楼位于于广州市建筑科学研究院徐家汇实验园区，占地面积904m2，建筑面积2000m2，地上三层。根据使用功能进行界定，该楼西向为环境实验室，东向为展示区和办公用房，在东向中部设有中庭，中庭下部设计天窗，保证了建筑内部的晚上照明，建筑疗效见图1。为了尽可能的降低不可再生能源的消耗以及降低由此带来的环境负面影响，并给生态楼的使用者提供健康、舒适、高效的工作环境，该楼分别从建筑围护结构、自然通风、高效新型空调、太阳能借助、自动控制等多个方面，采用了多种先进的技术举措，终目标是使该示范建筑的全年取暖和空调煤耗增加到普通办公建筑的1/4。为了验证采用多种节能后的节能疗效，本文还采用了动态煤耗模拟剖析软件对生态办公楼的全年煤耗进行了剖析估算。

2建筑节能举措

1.围护结构设计

生态楼围护结构节能设计主要包括墙壁、屋顶、门窗的保温隔热设计以及建筑外窗的遮阳设计。作为示范建筑，该生态楼在各向围护结构设计方面又分别采用了多种不同的技术举措，以起到节能技术集成和示范的作用。

对墙体，参考法国建筑节能设计标准，针对该楼的不同朝向，分别采用了四种墙体外保温体系，具体构造见表1。生态办公楼的外墙结构包括平外墙和坡女儿墙，女儿墙的节能举措则分为两种平外墙保温体系和一种坡外墙保温体系，再者平外墙均采用楼顶绿化技术，结合保温材料和防水技术，达到了节能和改善底部卧室室外热环境的良好疗效，同时有利于减小建筑物的热岛效应。对外窗，在提升保温隔热性能的同时，重点考虑其遮阳疗效，对窗墙壁积比比较大的南向外窗（达0.59）以及开窗面积较大的天窗（达100m2以上）还采用了多种外遮阳举措，实现夏季大限度借助太阳能、夏季遮挡太阳幅射的作用，同时基本满足了室外的自然采光。

2.自然通风借助

从节能和舒适的角度考虑，应优先采用被动形式，借助自然手段来维持室外的热舒适环境。按照北京的气候特征，完全可以在春秋过渡季节和冬季夜晚，充分借助室内气流，带走室外产出的余热，保证室外的热舒适性，并减短了空调系统的运行时间，达到节能环保目的。

按照生态办公楼本身和周围环境以及气候特征，借助热压通风和风压通风相结合的形式，通过运用了CFD模拟剖析技术，确定并优化室外合理的气流组织形式，以期实现有效的、可调节的自然通风。在建筑东部顶端设计白色的玻璃“烟囱”，并在中庭内开启多处通风通道，起到水塔效应；同时尽量使建筑位置沿冬季主导风向进行设计，在建筑外立面的正压区和负压区的适当部位开窗，起到通风口的作用，提高室外穿堂风的冷却疗效。

3.新型空调和太阳能借助技术

在北京地区，冬夏两个空调季的室内相对温度较大，因而要满足室外环境的舒适性、健康性要求，空调系统就必须对室内新风进行除湿处理。传统的除湿方式基本上是冷藏除湿，即首先将空气湿度增加到露点以下，去除空气中的水份后再通过加热将空气处理到设计工况，由此使冷热抵消，导致了煤耗的浪费。同时，为了达到除湿要求的低露点，要求制热设备形成较低的气温，设备的制热效率较低，因而也造成了高煤耗。据悉，空调冷却面、风道又为霉菌的孳生提供了生存条件，易导致室外空气质量的恶化。

为了防止上述情况的发生，生态办公楼对新风采用了热湿独立处理的方法，新风通过带全热回收的新型液体除湿机组的除湿降温处理过程，可以给室外提供干燥的新风，拿来清除室外湿负荷，满足人员的新风要求，因而有效的改善了室外空气品质，提升了整个空调系统的能效比。而除湿系统的氨水再生可以通过低温热泵或太阳能冷水来实现。

生态楼还在房顶上沿坡外墙方向架设了150m2的太阳能集热器供应全楼冷水。夏季可借助太阳能用于地板取暖；冬季则采用太阳能冷水型吸附制热机组和干盘管相结合的方法用于空气显热负荷的处理；在春秋过渡季，可以借助太阳能对坡外墙底部的斜通风风道进行加热，提高了热压的“拔风”作用。

3节能疗效剖析

为了验证该生态楼采用各类节能举措后的节能疗效，本文采用了两种动态建筑煤耗模拟估算软件：DeST和TAS，对生态楼全年逐时的供暖和空调煤耗进行了模拟剖析。估算中暂不考虑空调机组COP增强所形成的节能疗效。

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