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中國首棟“主動式建筑”的節能設計實踐
發布時間:2020-02-12 12:22:19 | 瀏覽次數:


(時間:2020.02.11)

近年來,“被動房”節能的理念在中國可謂一枝獨秀。“被動房”有兩項關鍵內容:(1)不需要使用制冷、供暖設備,即能保持一個舒適的室內環境;(2) 超低能耗。2010年,在研究了“被動房”理論利與弊的基礎上,以丹麥、芬蘭、德國、美國等國家的建筑師、工程師、建材企業、科研人員等為主,在布魯塞爾提出了“主動式建筑”的建筑理念,并成立了由40多個國家的公司、科研機構、大專院校等組成的國際主動式建筑大聯盟。

 

       “主動式建筑”的新理念

近年來,“被動房”節能的理念在中國可謂一枝獨秀。“被動房”有兩項關鍵內容:(1)不需要使用制冷、供暖設備,即能保持一個舒適的室內環境;(2) 超低能耗。2010年,在研究了“被動房”理論利與弊的基礎上,以丹麥、芬蘭、德國、美國等國家的建筑師、工程師、建材企業、科研人員等為主,在布魯塞爾提出了“主動式建筑”的建筑理念,并成立了由40多個國家的公司、科研機構、大專院校等組成的國際主動式建筑大聯盟。

“主動式建筑”的主要理念是:均衡——在現在能源緊張、環境惡化的情形下,保持、保證建筑在舒適性、能效性和環境保護方面的均衡。其具體內容是:(1) 舒適性:建造更加健康舒適的建筑,讓建筑的使用者更加愉悅、安全。(2) 能效性:主動式建筑在能源的使用上應該是高效的,提倡使用可再生能源,不排斥使用電網供電。(3) 環境保護:在建筑的全壽命周期內,對建筑的環境荷載進行設計,并盡量利用當地資源及自然資源。

 

主動式建筑和被動房在如何對待建筑的健康、舒適、安全感、能源利用、環境保護方面,所持的理念有所不同。主動式建筑把“舒適、健康、安全”作為建筑設計的主要指標,并提出“熱舒適、濕度舒適、聲學舒適、光舒適、室內新鮮空氣”等較高的硬性指標進行設計指導。由于主動式建筑沒有被動房的不使用采暖、制冷設備的“緊箍咒”,在保證超低能耗 (二次能源能耗) 的前提下,在達到目的的手段上更豐富一些。主動式建筑理念還增加了對保護環境的因素的考量,直接把建筑對環境方面的關聯,設為能源荷載,并進行定性的專門考量。
 


威盧克斯中國辦公樓是國內第一棟按照主動式建筑理念設計建造的項目,截至目前已運行近6年。

 



 

在這個項目中,為實現“主動式建筑”的理念,做了以下考慮:

舒適性

舒適、健康、安全是本項目追求的一個重要目標。除了在設計之初進行了通風設計(包括機械通風和自然通風)、聲學舒適設計、熱舒適設計以及濕度舒適設計之外,還有一項“愉悅度”指標——即把使用者的個人心理感受等因素考慮到設計中去。例如,設計了帶有微波爐、冰箱、熱水器、咖啡茶的廚房;擺放了許多綠植;設置了兵乓球臺、臺球桌;在室外,還設計建造了足球場、排球場和開心農場。這些都是圍繞建筑舒適性的設施。

 



 
       能效性

(1)自然采光和通風 

自然通風和采光是綠色建筑必不可少的設計要素,其在大幅降低建筑能耗的同時,能給室內創造非常舒服的工作環境。建筑師采用雙向對流通風及中庭通風的設計,達到了良好的自然通風效果,大大節省了建筑后期運營的電力能耗。項目建成后的新風系統的指標(GB/T 18883-2002,室內空氣質量標準,標準每人每小時30立方米)達到國家標準的2倍,即60m3/人·h。

在建筑立面和地下空間,由296樘窗組成多條采光帶成為辦公樓的特色。大量窗戶的應用帶來了充裕的日光,創造了獨特的工作環境。在工作時間幾乎不需要使用人工照明。建筑師使用了獲得國際照明協會(CIE)認證的《VELUX Daylight Visualizer》自然采光模擬軟件進行科學的分析,并根據具體情況進行設計調整,以保證辦公樓具有舒適的光環境和健康的室內氣候環境。

(2)節能設計與技術 

項目使用了地源熱泵、混凝土埋管蓄冷蓄熱、太陽能熱水、加大屋面及墻體的保溫能力以及自動檢測室內氣候指標,自動調整供熱、供冷、通風等技術。

(3)樓宇節能指標檢測系統 

室內安裝了溫度、濕度、照度、二氧化碳等指標檢測設備,室外安裝了風力、風向、溫度、濕度、二氧化碳、雨水感應等檢測設備。把節能指標輸入到特定的程序里,由程序按照預先設計好的經濟、舒適、節能等優先等級,在窗戶、室內外窗簾、空調系統、空氣過濾系統、地源熱泵系統等選項中,選擇合適的選項進行調整,一旦指標超過設計標準,設備自行運轉,以保證各項指標的優良,并確保環境的舒適性,從而實現辦公樓能耗的精細化檢測和精確控制。

 


環境保護

為了使建筑對環境和文化資源的影響程度降至最小,減少建筑對生態的破壞,建筑內的辦公及衛生用紙,均采購使用廢棄木材、回收紙制造的紙張;建筑內辦公所產生的廢紙,都被隨時收集起來以便二次用紙;建筑采用內排水,部分雨水被收集起來,用以灌溉建筑周圍的草地和樹木。

 

根據大樓的數據記錄,整個大樓的實際年全部總電耗水平,包括取暖、制冷、設備、照明等所有項目,約為33kwh/㎡,這個數值,相當于國內同類型公共建筑總能耗的1/5左右。

2014年2月28日-2015年1月7日,受住建部的委托,中國建筑科學研究院環境與能源研究院,對威盧克斯辦公樓進行了多項綜合檢測,大樓的氣密性,達到了正負50帕空氣壓差條件下換氣次數0.78~1.1次/小時,這一結果,大體相當于被動房標準水平(被動房氣密性水平一般認為應該達到在正負壓差50帕的條件下換氣次數0.6~0.8次/小時);大樓墻體的平均保溫系數,達到0.23W/m2·k,大樓的采光系數,一樓平均8%,二樓平均11%(國家要求值為3%)。

威盧克斯辦公樓通過節能設計,比起一般的同類型同體量的建筑,每年減少碳排放250噸,相當于一架大型飛機從丹麥飛澳大利亞142個來回所排出二氧化碳的總量。這一貢獻對環境保護的作用不可低估,如果中國建筑都有如此的節能水平,環境清潔程度將會大大改善。

 


(中國風景園林網)

 
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