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浅谈公共建筑的低碳节能技术应用

分类:
专业分享
发布时间:
2020-04-07
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浅谈公共建筑的低碳节能技术应用

赵芳雨

摘要:当前我国面临着越来越严重的环境污染、能源消耗等问题,建筑行业作为我国非常重要的支柱产业之一,运用低碳节能技术可以让建筑物实现降低能源消耗,减少资料浪费的效果。这样在促进我国建筑行业更好发展的基础上,也可以让公共建筑的实用性及其相应价值能够达到最有效的提升。本文简述了公共建筑的低碳节能设计的基本原则及相关要点,同时结合实际案例,介绍了低碳节能技术在公共建筑中的具体应用,以供参考。
关键字:低碳节能;公共建筑;技术应用
一、研究背景
我国目前已经成为了世界第一大温室气体排放大国,人们越来越清晰的认识到C02排放量的增多会导致全球气候变暖、温室效应等种种气候问题的发生,进而威胁到整个人类的生存和发展。随着我国对于环境治理的逐步重视,“低碳”、“节能”、“环保”等已经成为了我们日常生活中最常接触的词汇。传统建筑行业作为我国的排碳大户,一直处于高排碳、高能耗的粗放型产业模式。据统计显示,我国每建成1m2的建筑,大约释放出0.8吨C02。建筑行业发展所消耗的能耗已经远超我国普通产品消耗能耗的百分之二十以上。尤其随着近年来我国城镇化建设的速度不断加快,建筑行业的碳排放量更是与日俱增,减少C02排放量已经成为了我国建筑行业现阶段的主要任务,打造“低碳节能建筑” 亟不可待。
二、研究的目的及意义
(一)研究目的
面对着如此巨大的“节能减排”压力,公共建筑作为我国建筑的重要部分, 探究低碳节能技术在公共建筑中的应用十分重要。本文简要概述了低碳节能建筑的相关概念及设计原则,通过梳理低碳节能技术在公共建筑中的应用分类,再结合以实际项目案例,对不同低碳节能技术应用的经济成本与技术效益进行对比分析,找出真正适宜在公共建筑中推广应用的低碳节能技术。
(二)研究意义
目前我国对于公共建筑低碳节能技术应用的研究还并不完善,仍处于摸索的阶段,相关方面的研究也并没有形成一定的可参考体系。为了推动我国传统建筑行业的转型升级,控制和降低建筑物的碳排放量,必须抓紧将低碳节能技术应用于建筑项目中,才能真正改变目前低碳节能技术应用推而不动的现状。本文对低碳节能技术在公共建筑中应用进行分类梳理,同时也对其成本及效益进行了分析,希望能为低碳节能建筑和相应技术的推广做出一点贡献。
三、低碳节能建筑的相关概念
低碳节能建筑的相关概念
(一)低碳建筑
低碳建筑是在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内,减少化石能源的使用,提高效能,从而降低二氧化碳排放量。低碳建筑主要分为两方面:一方面是低碳材料,另一方面是低碳建筑技术。
(二)节能建筑
建筑节能,实际就是整个全寿命过程中每一个环节中节约能效的总合。即在建筑的选址、规划、设计、建造和使用过程中,通过采用节能型的建筑材料、产品和设备,执行建筑节能标准,加强建筑物所使用的节能设备的运行管理,合理设计建筑围护结构的热工性能,提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和管道系统的运行效率,以及利用可再生能源,在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源。
(三)绿色建筑
绿色建筑,建设部在2006年6月份出台的《绿色建筑评价标准 》,结合了中国的建筑业发展现状,对于绿色建筑进行了如下定义:绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材),保护环境和 减少污染,为人们提供健康、适用、高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。
(四)生态建筑
生态建筑简称ECO,ECO是Eco-build的缩写,是根据当地的自然生态环境,运用生态学、建筑技术科学的基本原理和现代科学技术手段等,合理安排并组织建筑与其他相关因素之间的关系,使建筑和环境之间成为一个有机的结合体,同时具有良好的室内气候条件和较强的生物气候调节能力,以满足人们居住生活的环境舒适,使人、建筑与自然生态环境之间形成一个良性循环系统。
四、公共建筑低碳节能设计原则
(一)低碳节能原则
低碳节能是低碳节能建筑设计中最基础的,也是首要考虑的设计原则。本着低碳节能的原则,设计师在前期方案与后期施工图设计中应始终贯彻节能与低碳理念,努力达到低碳、节能的目标。要想在设计阶段贯彻好该理念,每一位设计师都应对建筑物所处的地域环境与气候分析透彻,不仅要合理利用土地资源,更需要找到可再生清洁能源在本建筑物中最合适的切入利用点;在通风、采光效果、水电的使用上,提高能效从而达到低碳节能的目标。
(二)以人为本原则
随着社会与经济不断发展,以人为本的原则越来越成为低碳建筑设计中不可忽视的重要原则。坚持以人为本,就是要满足人们对安全、舒适、美好生活的要求。不能过渡追求建筑的低碳节能,而牺牲掉建筑的舒适性,忽略掉人得美好向往。所以,在设计时,必须把人放在首要位置,不能以牺牲人的健康、舒适满足感来实现建筑的低碳节能。换句话说,低碳节能是一种更先进的理念,而这个理念是必须建立在实现人的安全与舒适性功能基础上。
(三)差异性原则
建筑物所处的地域不同,也会导致在气候、采光、通风等自然环境上存在巨大差异。因此,在进行建筑设计时,需要结合当地地域条件,因地制宜,采取不同的设计方案。我国地域辽阔,东西与南北跨度较大,依据气候温差特点可分为寒冷地区、严寒地区、夏热冬暖地区、夏热冬冷地区以及温和地区等五个建筑热工分区。不同分区,就可以采取不同的原则进行设计。其次,每个地域也都有不同的优势资源,充分利用好地区资源,以达到节约能源,实现低碳节能。
(四)可持续性原则
可持续发展的定义为能满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。为了保证后代人的发展机会,当代人需要在不影响后人生存环境的情况下进行发展,强调合理、有节制地对不可再生资源进行利用和保护。可持续发展首要提到的就是节约资源,在建筑建设过程中主要包括在设计、施工与运营管理三个阶段。若要真正实现低碳建筑,必须要坚决落施可持续发展的原则。
五、公共建筑中低碳节能技术的应用分类

根据我国当前低碳节能技术在公共建筑的实际应用及发展需求,本文从围护结构、能源供给、建筑设备、绿化系统及运营管理五个方面入手,简要概述了目前发展较为成熟并且适用于应用推广的各类低碳节能技术。具体如图一所示:

图一 低碳节能技术应用

 

因各项技术原理与分类众多,本文通过简单的表格方式,简要概述每项技术中具体分类的应用情况,对其优缺点进行分析,并对各项低碳节能技术的效益与成本进行对比,以效率为首要原则,找出更经济且更适合在公共建筑中推广的低碳节能技术。

对于公共建筑的低碳节能技术应用,其成本与效益是密切相关的,要想实现在控制成本一定范围内实现最优的效益,就必须优先采用性价比更高的低碳节能技术。通过上述表格对各类低碳节能技术的对比分析,我们可以简单得到以下结论:
第一,公共建筑在应用低碳节能技术时,应优先选择增量成本较低的技术。如:雨水回收、中水回用、热水采暖、高效照明、绿色物业管理等;
第二,选择占整个项目造价比例较小的低碳节能技术。如:楼地面技能技术、屋面节能技术、屋顶绿化技术等;
第三,选择占造价比例高,但效益较好的低碳节能技术。如:外墙保温技术、高效门窗、外遮阳技术、新风系统等;
第四,根据项目的实际需要,酌情选择采用新能源技术。如:地热能源技术、太阳能技术等;
第五,最后选择效益较低且成本较高的低碳节能技术。如:风能利用技术等。
六、某办公中心低碳节能项目案例
(一)工程概况
某办公中心共6栋办公楼,总建筑面积约23700m2,初步设计时未考虑绿色生态规划,存在整体建筑环境较差,不节能等问题。为响应国家大力开展低碳节能建筑的号召,该项目在深化设计后,以建设部三星级绿色建筑,公共建筑节能65%为标准,对各种低碳节能技术应用的可行性进行了分析,最后确定应用了12项低碳节能技术,实现了节能65%的目标。下文简要概述该项目所采用的几个主要低碳节能技术。
(二)低碳节能技术具体应用
(1)可再生能源利用
该项目办公中心中庭采用太阳能光伏发电,在日照充足时至少能保证办公楼2-3h的用电量;项目同时还采用了太阳能热水系统设计,为办公中心的厨房、卫生间提供热水;此外,项目还对两座办公楼中的生态中庭设计采用地源热泵系统,节电量约26万KWh/年,节约标准煤约105t/年。
(2)水资源节能
该工程非机动车道地面为透水地面,选择具有渗透性的铺地材料,利用透水砖的孔隙来达到吸收雨水的目的。例如总地面面积为7143.3㎡,其中透水地面总面积为2857.32㎡,透水面积渗透比达到了40.02%。另一方面,该工程在方案阶段已考虑到雨水径流,对于屋顶雨水以及非地表渗透径流雨水进行回收,进行二次利用。雨水收集系统设置雨水早期弃流装置与雨水蓄水池,雨水收集到蓄水池后流入园区的中水系统的调节池,进行冲厕,作为绿化和景观水体使用,达到二次利用的目的。在利用雨水的同时,该工程的盥洗室也同样选用了节水器具,主要有3L/6L两档节水型虹吸式坐便器与感应水龙头等。中水负责全部冲厕用水,其他非冲厕用水均采用了节水器具,以达到节水目的。实际运营过程中,本工程的一年节水率可以达到40%以上。
(3)屋面节能
该项目屋面设计采用生态屋面,生态屋面的设计不仅能够避免冷热温差所导致的裂缝渗漏,还能够尽可能的延长屋顶结构保护层的使用年限。生态屋面所选择的绿植也是采用无需浇水维护的佛甲草,结合以流水景观等,形成独具一格的别致景色。
(4)围护结构节能
项目生态中庭外维护结构采用了双层呼吸式幕墙,幕墙内外层之间形成较为封闭的区域,空气从下层进风口进入后由上层排风口排除,相较于单层玻璃幕墙来说,其节能超过了百分之五十,进而节约了夏季制冷与冬季采暖的费用。呼吸式幕墙的另一个优点在于其可以最大程度上的减少光学污染,无论室外空气质量如何,其均可以降低公共建筑单纯依赖机械通风所形成的弊端,为人们的工作环境提供更好的条件。
(5)建筑材料节能
本项目可循环再生材料使用量超过百分之十以上,如:采用亚麻油地毯,无需增加液蜡保护层,后期使用十五年以内无需能耗维护;采用干挂石材可重复利用,能耗低;采用涂料地坪,容易清理且耐磨损。另一面,本项目还将剩余的装修废料进行粉碎、压缩,进一步加工成为休闲座椅等摆放至公共区域;将废旧钢材同新材相结合,制作成为园区内的导向标识等等。
七、总结
在温室效应、全球变暖等气候危机日益加重的今天,建筑行业的发展势必将从传统常规建筑逐渐转变为低碳节能建筑。虽然当前我国低碳节能建筑仍然面临着诸多挑战与困难,但是新中国城镇化建设的快速发展也为低碳节能建筑带来了更为广阔的市场和机遇。相信在不远的未来,低碳、节能、生态、绿色等建筑理念会逐步渗透入人们的价值观念、生活方式、生产方式等社会各个层面,而低碳节能技术也能在更多的公共建筑、住宅建筑中得到更好的应用和推广,从而带动我国传统建筑行业向低碳节能更快地转型升级。

 

参考文献:
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