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项目为例,TOD城市综合体近零能耗建筑技术实践2024-07-29 11:51来源:《隧道与轨道交通》作者:姜爱荣
![]() 本文刊发于《隧道与轨道交通》2024年2期 摘要:伴随国家节能、减碳要求的提出,近零能耗建筑在中国建筑领域实现零碳排放的道路上得到了越来越多的关注和重视。以上海广兰路TOD综合开发项目为例,研究探索了近零能耗建筑,介绍了以被动技术为主、主动技术为辅、可再生能源为补充的建筑技术体系,提出了智慧管控为未来常态的设计技术路径。这为本地区的绿色低碳转型提供了风向标与案例示范。 上海龙华TOD项目效果图 上海西站TOD项目效果图 上海广兰路TOD综合开发项目 (绿色建筑研习社配图)
被动技术可充分利用自然资源,达到节约能源的作用。上海地区适宜的被动技术主要包括:
通过提升能源系统和设备单体的能效,结合智能优化控制算法,进一步降低建筑能源消耗。 可再生能源技术是在被动技术应用和主动技术优化的基础上,进一步实现零能耗目标的技术支撑。通过可再生能源的利用,来保障建筑实现能源自我供给和自我平衡,是近零能耗技术的重要实现路径之一。常用的可再生能源技术及革新方式包括:太阳能光伏发电、海绵调蓄措施、雨水收集及利用系统等。 通过智能化管理、数字化管理、可视化管理等管控手段,减少能源消耗,提升能源效率。 广兰路TOD综合开发项目位于浦东新区广兰路、祖冲之路路口东侧。该项目用地性质为商业、办公用地;建设用地面积为29603.6㎡,容积率为2.5,计容面积为74009.0㎡。现以5–1号办公楼设计实践为例,探索近零能耗建筑技术措施。 广兰路TOD综合开发项目效果图 广兰路TOD综合开发项目总平面图 本项目通过因地制宜的设计手法,合理利用有利的地理位置,创造出更好的自然采光、自然通风的空间体验和感受。办公塔楼布置在地块南侧,面向广兰公园,采光更加优越;并按照上海主导风向布置主立面,使其形成适宜的室外风环境。 利用场地走向,使建筑周边形成适宜的室外风环境,以提高建筑本身的自然通风效率。 结合上海当地的自然条件,广兰路TOD综合开发项目合理制定建筑体型系数及窗墙比,采用高性能保温材料构建围护结构,实现无热桥设计,改善建筑的气密性和增强遮阳能力。冬季能良好地积蓄室内温度、夏季有效隔热,从而缩减总体能源需求;同时可最大程度地减弱冬季热量散失,显著减少能量损耗。 1)科学配置体形系数与窗墙比。该项目体形系数为0.11,形体较为方正,采用玻璃幕墙体系并控制窗墙比,既能确保满足室内光照需求,也能有效减少夏季过多热辐射对建筑内部的影响,有利于降低整体能耗。立面窗墙比判断见表1。 2)高保温性能的围护结构。在夏热冬冷区域中开展节能设计时,须满足隔热与保温功能。结合模型设计、上海的气候特点以及人们日常生活习惯,选用保温性能好的蒸压加气混凝土砌块,外墙外设岩棉保温板,岩棉带增加至120mm厚;增加屋面保温层厚度,选用125mm厚XPS保温板,三玻两腔幕墙K值为1.7W/(㎡·K),满足《上海市超低能耗建筑技术导则(试行)》的规定。外墙平均传热系数见表2,屋面平均传热系数见表3,外窗(透光幕墙)平均传热系数见表4。 外幕墙围护结构节点 3)无热桥设计。采用无热桥设计,优化围护结构保温措施,对女儿墙、出屋面管井、屋顶设备基础、架空楼板等建筑凸出裸露部位加强为60mm厚岩棉板保温,避免出现冷热桥,提升外围护结构的保温性能。 4)良好的气密性和形体自身遮阳技术。气密性是建筑零能耗的核心评价要素。设计中细化了节点,增加了门窗气密性,以提高房屋的隔热性能、减少能源消耗。在该项目中,外窗窗框为热桥铝合金并运用一体化内嵌结构,全窗总传热系数为1.70W/(㎡·K)。墙壁和窗户间隙填充防水透气薄膜并用密封胶进行粘贴。外门窗的气密性能按照国家标准不宜低于8级。 夏热冬冷地区由于夏季漫长且日照强度大,导致建筑供冷量显著增加。在设计时应综合分析室内功能布局和窗户朝向,并采取相应的遮阳方案。除去大堂,幕墙100%设置固定外遮阳(幕墙横竖挺突出100mm),同时辅以内部高反射率可调节遮阳措施(全波段太阳辐射反射率>0.5)。通过上述措施,围护结构负荷可降低15%。 内外遮阳节点 该项目对主动技术进行了优化,以提升室内环境舒适度。 设计中采用节能高效的机电系统,如高效冷水机组、温度自动控制、高效空调系统、节能风机水泵、节能电梯、高效节能灯具和智能照明控制方式等,建筑能耗相比国家现行标准可降低20%。 1)采用高效冷水机组。其COP(制冷能效比)可提高12%,分体空调采用一级能效设备。 2)采用温度自动控制系统。当空调房间内设置风机盘管时,可根据房间温度,控制位于风机盘管回水管上的双位二通电动阀进行水量调节,也就是对风机盘管供给的冷量进行调节;同时,房间内的控制面板也可对风机盘管的风机进行三挡风速调节,对房间的供冷量进行进一步调节。当空调房间内设置分体或多联空调机组时,每个空调房间均配备温控面板,可根据温度同时对风量和冷量进行自动控制。 3)采用节能高效的空调系统,即变风量一次回风式全空气低速空调系统。该系统可根据室内负荷变化或室内要求参数的变化,保持稳定的送风温度,自动调节空调系统送风量,进而使室内参数满足全空气空调系统的要求。该系统通过较少的能耗来满足室内空气环境的要求,相比常规系统至少节约风机耗能30%。 4)采用节能风机水泵。风机的单位风量耗功率比公共建筑节能标准可降低20%;水泵采用二级节能产品,设备效率不低于75%。 该项目使用主动与被动技术的同时,还使用了可再生能源,使其自身产出能源,减少对于公共能源的损耗。这也是建筑实现零能耗的一个重要方面。 1)太阳能光伏发电。光伏系统在集成设计时综合考虑建筑物方位、倾斜角度和阴影等因素,使电力输出达到最优。该项目屋面30%的面积做光伏系统,立面蓝色玻璃、灰色玻璃及深色高反玻璃可采用碲化镉发电玻璃,年供应电量可达到64万kW·h,减少建筑能耗50%。 2)海绵调蓄措施。确保年径流总量及峰值外排径流量回落至开发前水平。该项目的年径流污染控制率可达到59%、年径流总量控制率可达85%。 3)雨水收集、利用系统。收集屋面、场地雨水,雨水经初期弃流、沉淀、消毒处理后,可用于车库冲洗、户外广场地面浇洒、绿化灌溉、洗车等;同时使用非传统水源,节约用水。 智慧用能与管控技术可提升能源效率。 1)智能化管理。智能化管理是指将办公区与非办公区分系统设置,运用智能化控制系统,对不同区域的空调、照明、电梯等设备进行分时、自动感应等控制,既满足不同空间的使用需求,又能够极大地节约能源。具体应用如下: (1)利用BIM技术。BIM技术凭借其可视化、协调性、模拟仿真、优化处理及图纸等特性,在建筑工程中展现出不可或缺的重要价值。 (2)设置室内空气质量监测系统。通过设置至少一个监测点位,对PM10、PM2.5、CO2等传感器进行定时的连续测量,对测量数据进行显示、记录和数据传输,通过精准有规律的数据测量指导空调等设备进行节能运行,通过一系列的技术能力叠加,项目建筑能耗大大降低。 2)能源效率提升。以基于数字孪生的三维虚拟化技术为基础,围绕“低碳绿色后勤”主题,以智能化、节能化、数字化、可视化理念为目标,运用直观、动态的形式展示各类建筑及设备的空间分布,通过智慧后勤、智能建筑、节能建筑、双碳达标4大主页模块,实现宏观到微观的全方位展示和管理,建成以智能化、节能化、数字化、可视化理念为目标的智慧后勤集成平台。智慧用能管控技术能够有力推动能源效率的优化升级。 绿色建筑研习社配图 广兰路TOD综合开发项目通过多种形式的节能降碳措施,实现了建筑能耗的大幅降低。该项目围护结构节能率不小于15%,综合节能率不小于35%,可再生能源利用率不小于50%,为办公项目的高效环保运行提供了强有力的技术支持,实现了从绿色低碳到“碳中和”建筑的迭代升级,推动了行业低碳转型。 绿色建筑研习社配图 随着未来材料部品市场的深度发展和市场竞争压力的增大,近零能耗建筑的前期投资附加成本有望逐步减小。与此同时,鉴于其远期带来的社会效益与环保优势,全面推广近低能耗建筑具有极高的必要性和可行性。
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