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绿建科普 │ 绿色建筑“经典”要素与技术解析汇总

时间:2022-12-14 09:59:45   作者:GBWindows   来源:行业网站   阅读:287  
内容摘要:绿色建筑即在建筑的全寿命周期内最大节约资源,保护环境与减少污染,给人们提供健康、适用与使用空间和自然和谐的建筑。从绿色建筑的定义上来看看绿色建筑的基本要素,总结下来就是五个字:四节一环保,5个关键词:节能、节水、节地、节材、保护环境。其中,节约能源,即充分利用太阳能,采用节能的结构及采暖与空调,减少采暖与空调的使用。可...


    绿色建筑即在建筑的全寿命周期内最大节约资源,保护环境与减少污染,给人们提供健康、适用与使用空间和自然和谐的建筑。

    从绿色建筑的定义上来看看绿色建筑的基本要素,总结下来就是五个字:四节一环保,5个关键词:节能、节水、节地、节材、保护环境。其中,节约能源,即充分利用太阳能,采用节能的结构及采暖与空调,减少采暖与空调的使用。可以按照自然通风的原理来设置风冷系统,能够有效地利用夏季的主导风向。节约资源,即在建筑设计、建造与建筑材料的选择中,需考虑资源的合理使用与处置。

绿色建筑“经典”要素包括但不仅限于这七方面技术:

1.建筑围护结构节能优化;

2.建筑物理环境模拟优化;

3.高效空调机组和高效光源;

4.雨水收集系统;

5.节水器具和喷淋系统;

6.地表水地源热泵系统;

7.结构优化设计技术。

构传热系数、保温层厚度门窗性能、遮阳度等。

(1)墙体节能:墙体节能的主要技术是保温隔热,根据保温隔热的构造形式,一般可分为外墙外保温、外墙自保温、外墙内保温和夹芯保温外墙4种形式。

Tips1:外墙外保温是指保温材料置于墙体的外侧,外墙内保温是将保温材料置于墙体的内侧,外墙自保温主要是以具有保温效果材料作为填充墙,夹芯保温外墙是在墙体中间填充保温材料构成复合墙体。目前用于外墙外保温的材料主要是膨胀聚苯乙烯(EPS)板、挤塑聚苯乙烯(XPS)板。外墙内保温材料应用较多的是贴挂聚苯板、内刷保温砂浆(如聚苯颗粒砂浆)。外墙自保温常用材料一类是轻质混凝土,如轻集料混凝土、大孔混凝土或多孔混凝土;另一类是保温砌块,如陶粒混凝土空心砌块、蒸压加气混凝土砌块、硅藻土烧结多孔砖。这几种保温方式各有不足,例如外墙外保温存在保温层剥离的安全隐患,外墙内保温存在热桥现象,外墙内保温隔热效果较差,夹芯保温外墙冷热桥现象严重。岭南地区大部分属于夏热冬暖地区,对保温的要求不如夏热冬冷地区、寒冷地区高,所以多采用外墙自保温措施。但高层建筑有不少使用剪力墙结构,这种情况下为了达到保温效果可采用复合墙体,在承重墙内做保温层,施工容易,造价较低。

(2)屋面节能:屋面能耗占围护结构能耗的5%~10%,屋面节能是不可忽视的。屋面节能主要是通过构造与材料选择、造型设计来实现的。

Tips2:相比墙体节能技术,屋面节能需考虑温度骤变引起的防水问题。屋面保温材料主要采用聚苯板、珍珠岩、岩棉等。除了这两种常规保温做法,还有绿化屋面、蓄水屋面、通风屋面和冷屋面等保温形式。绿化屋面是在屋面种植植物,利用植物的蒸腾、隔离太阳辐射作用避免房间过热。蓄水屋面通过水的蒸发散热,减少屋面太阳辐射得热。通风屋面是在屋面设置通风层,利用空气层进行保温隔热。冷屋面是在屋面涂刷热反射涂料提高屋面太阳光的反射率,减少屋面对太阳辐射热的吸收率。

(3)门窗节能:在围护结构中,大约70%的能耗是通过门窗散失的,另外30%才是通过外墙和屋面散失的,可见门窗是围护结构节能中的薄弱环节,加强门窗节能意义重大。门窗节能的主要措施包括控制窗墙面积比、采用节能门窗、提高门窗气密性等。Tips3:窗口遮阳以及尽量减少东、西向开窗是降低门窗太阳辐射得热的关键措施。节能门窗可采用带隔热条的铝合金窗框、PVC塑料窗框、玻璃钢窗框等,窗玻璃采用Low-E中空玻璃、镀膜中空玻璃等。

(4)建筑围护结构节能优化方法:对于多目标约束、多因素组合的优化可通过仿真模拟软件结合优化算法来实现。例如采用PKPM软件建模,利用PBECA进行节能计算。优化算法主要有正交法、遗传算法等。正交法是应用正交原理从多因素组合中筛选有代表性的因素组合进行试验,从而找到最优因素组合结果,例如三因素三水平全面试验要做27次,但利用正交原理只需做9次。但正交法处理连续变量存在缺陷,而且精确性稍差。遗传算法处理多目标约束、连续变量较好,精确性也较高。

2. 建筑物理环境模拟优化

包括但不仅限于建筑节能设计、室内外风环境模拟分析、场地日照计算、室内采光模拟、场地噪音模拟、热岛模拟、建筑能耗模拟、结露及隔热计算等。

(1)场地风环境模拟: 内容包括但不限于冬季、夏季、过渡季节下的场地风速云图、风速矢量图、风速放大系数云图及矢量图、场地风压图及建筑表面风压图及模拟结果针对新绿标要求的判断结论。

(2)室内自然通风模拟: 输出各户型的室内自然通风模拟报告,内容包括但不限于冬季、夏季、过渡季节下的室内风速云图、风速矢量图、空气龄云图、门窗风压表及各房间的换气次数结果。

(3)室内自然采光模拟: 内容包括但不限于建筑各平面采光系数的分析彩图、室内三维采光效果图、室内各房间的平均采光系数及采光品质判定、达标率判定等。

(4)场地日照模拟: 日照计算一般由方案设计团队完成。内容包括但不限于日照分析图、地形日照时长分析、地形日照阴影分析、地形日照辐射分析建筑空间日照阴影分析、建筑空间日照辐射量分析等。

(5)全年能耗模拟: 内容主要包括建筑各分项能耗值及建筑整体全年能耗值、维护结构节能率、空调系统节能率等。

3.高效空调机组和高效光源

(1)高效空调机组:目前高效节能空调机组控制方法和控制装置、空调机组主要由空调压缩机、热回收氟利昂—水换热器、空气换热器、空调水氟利昂—水换热器、电磁四通换向阀、节流元件、控制器、外壳钣金件等组成,该系统可实现夏天风冷制冷,冬季空气源热泵采暖,夏季采用全热回收空调制冷产生的热量制取卫生热水,过渡季节及冬季采用空气源热泵原理制取卫生热水等。

(2)高效光源:高效灯具指效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品。包括电光源,灯用电器附件,灯具,配线器材,调光控制装置和光控器件。主要有紧凑型荧光灯、细管荧光灯(直径26mm的T8和16mm的T5)、卤钨灯、高压钠灯、金属卤化物灯。高效灯用电器附件主要是电子镇流器和高效电感镇流器。高效灯具主要是反射效率高的镀膜反射器、深抛物面荧光灯灯具、折射式灯具等。控制器件包括自控开关(声控、超声波、红外线、微波控制等)、时间程序控制、遥控调光等。

4.雨水收集系统

    雨水回收利用系统可集中收集屋面、道路、等处的雨水等,收集的雨水经过过滤、消毒等技术净化后达到一定的洁净要求,可以用于结合人工湿地景观补水、冲洗道路,绿化用水、生活杂用水、冷却循环等用途,充分利用雨水资源,可以大大减轻城市的需水压力,缓解地下水的资源紧张状况,是改善城市生态环境的重要部分,将会产生巨大的社会、环境及经济效益。

Tips3:建筑雨水的水质不仅好于建筑污水,而且雨水是免费的。一般而言,经过处理后现场收集的雨水井的质量要比建筑用水好,其经济性也要比建筑用水好。一方面可以有效利用建筑雨水,另一方面合理利用建筑雨水可以改善城市局部生态环境。例如,建筑雨水可用于绿地灌溉,路面湿润喷洒,厕所蓄水和其他特定的城市公共供水项目;对于住宅小区,收集和合理使用雨水可以大大提高居住区的土壤水分含量,节约水源,调节当地气候,进一步减轻雨水管理系统的负荷,并节省雨水排放系统的运营成本。建筑雨水利用是指通过人工或自然地形收集的自然水循环过程中的雨水,并加以收集、储存和利用。根据雨水利用的不同,可分为直接利用和间接利用。直接利用是指收集雨水,直接用于城市绿化、停车场洗车、道路清洁等工程。间接利用是对雨水进行简单的处理后,通过人工干预使雨水渗入或返回地下,起到补充地下水的作用。

    中水,主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准、可在一定范围内重复使用的非饮用杂用水,其水质介于水与下水之间,是水资源有效利用的一种形式。

Tips4:中水回用是指回收污染程度较低的生活污水或杂排水,,经处理后用于冲厕、绿化灌溉、洗车、道路冲洗等非饮用水要求的生活用水。污染程度较低的生活污水是指沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水、空调冷凝水、游泳池排水等;杂排水指建筑中除粪便污水外的各种排水。在住宅中,中水回收再利用分两种形式:一种是小区统一收集污水,统一处理后,再统一规划再利用;一种形式是住户分户自行进行中水回收和再利用。从目前的发展状况来看,中水回用势必将成为建筑业的一个发展趋势。中水回用不仅可以解决城市缺水问题,而且为水资源的长期可持续发展提供了有效的途径

5.节水器具和喷淋系统

    绿色建筑设计中供水设施宜采用节能节水型,要强调淘汰耗水型室内水器具,推行节水型器具。根据实际情况合理设置绿色建筑给排水系统的压力限值;为了满足节水标准,就有必要控制超压流量;优化给排水系统设计,选择减压装置和合理选择供水附件。

主要的有效节水措施包括避免供水管网渗漏、减压限流措施、采用节水器具和设备、分类设置用水计量水表、节水灌溉,具体而言:

(1)在给排水系统设计中,配水点的水压需要合理限制;

(2)为以减少超压出流流量,配置卸压装置降低异常区的水压;

(3)在给排水系统中优先配置节水龙头。建立相应的给排水系统进行分质排水分类,主要包括优质杂排水、杂排水和生活污水等三种,以达到收集,再生和排放的目的,节约水资源。

(4)使用节水型卫生器具,减少用水量及加压能。

    目前我国厕所的冲厕能力普遍大于9L,有的甚至大于11L,这是非常耗水的。如果所有坐便器都采用节水型坐便器,住宅节水可达14%,酒店、餐厅节水可达4%,写字楼节水可达27%。例如,一些采用喷射虹吸冲洗方式的马桶,可以分为3L和6L两种,既节水又节能。

Tips5:节水云科普。节水型生活用水器具:满足相同的饮用、厨用、洁厕、洗浴、洗衣用水功能,较同类常规产品能减少用水量的器件、用具。节水型水嘴:具有手动或自动启闭和控制出水口水流量功能,使用中能实现节水效果的阀类产品。节水型便器:在保证卫生要求、使用功能和排水管道输送能力的条件下,不泄漏,一次冲洗水量不大于6升水的便器。节水型便器系统:由便器和与其配套使用的水箱及配件、管材、管件、接口和安装施工技术组成,每次冲洗周期的用水量水不大6L。

6.地表水地源热泵系统

地表水地源热泵系统使用大地作为热源(在冬季)或散热器(在夏天)。

地源热泵系统的能量来源于自然能源。地源热泵系统以岩土体、地下水或地表水为低温热源,由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同,地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。

它不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“绿色空调”。被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。该系统无论严寒地区或热带地区均可应用。可广阔应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。

7.结构优化设计技术

与社会平均水平相比,经过结构优化的住宅和公建的钢筋混凝土工程项目,一般每平方米工程造价可以节省60到170元,钢结构或城市综合体潜力更大。结构优化设计在降低建筑钢筋、混凝土消耗具有关键作用。在国家标准新版《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2014)中,结构设计优化被提升为绿色建筑节材部分的最重要的内容。结构优化设计包括:对地基基础、结构体系、结构构件三个方面进行优化达到节材效果。

(1)地基基础优化方面。地基基础是建筑结构主要的组成部分,关系到整个建筑结构安全性与经济性,多高层建筑下的基础厚重、混凝土和钢筋用量都很大,优化空间也很大,通过优化设计在建筑基础设计的安全性和经济性之间寻求一个合理的平衡点是结构基础优化的目的。首先从基础造型和布置开始,通过结构计算来验证基础方案的准确性和可行性,再根据规范和实际工程经验对建筑材料的选用进行合理的分析,使其得到充分的利用。

(2)结构体系优化方面。优先采用横墙承重或纵横共同承重;纵横墙的布置应均匀对称;纵横墙竖向应上、下连续,不宜采用上刚下柔的结构;钢结构以钢材制作为主的结构,属于绿色建筑结构体系,未来发展前景广阔。钢结构优化可遵循以下原则:选择结构平面布置合理的钢结构方案,方案结构的传力途径与受力尽可能简单、明确;加强设计连接节点优化;完善整体布置和构件设计。

(3)结构构件优化方面。结构构件设计比较具体,可定量分析,把握单体构件的设计也是实现总体优化设计的基础环节。钢筋的强度、混凝土的性能、构件的高度和宽度、箍筋的间距等方面的设计都影响结构构件的性能。不具备实用功能装饰性构件在建筑中大量应用,在施工中较少采用工业化生产的预制构件,都影响工程的造价。建筑功能、柱网跨度、荷载大小等因素对整体结构的优化具有影响。最后,需要重点查看结构优化文件中构件的应力比或柱轴压比、层间位移角等是否合理。

结语

本期系统梳理绿色建筑“经典”要素,旨在科普绿色建筑的“绿色”,并不是指一般意义的立体绿化、屋顶绿色建筑花园,而是代表一种概念或象征,指建筑对环境无害,能充分利用环境自然资源,并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑,又称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑。

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标签:建筑  屋面  保温  结构  优化  

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