工程中超低能耗绿色建筑技术的应用
关键词：低能耗;高舒适;建筑物理优化;地源热泵;混凝土楼板辐射;置换新风;智能家居
中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：
在“节能优先、结构多元化的环境下”及能源发展战略的前提下，“节能减排”已成为世界各国的重要议题。如何降低建筑的能耗和减少对环境的破坏为首要研究目标，研究应用了“地源热泵”、“天棚辐射供冷供热”、“带热回收全置换新风”、“中水雨水回用”、“围护结构”等重要系统在内的绿色建筑节能技术，其成果总体上达到了国际先进水平。
一、工程概况
绿色建筑特征：超低能耗绿色可持续舒适节能环保健康是科技与艺术完美结合的新建筑，在创造高舒适度的情况下，其能耗仅为目前中国普通型住宅达到同等舒适度所需能耗的1/3，成为中国乃至世界居住建筑的标准与人居环境的典范。
二、主要设计技术指标
1、建筑热工
(1)外墙
外墙采用挤塑聚苯板外保温，设计重点是防止热挢产生，确保外墙平均传热系数维持
(2)外窗
采用断热铝合金窗，窗框具有良好的气密性和水密性，防止不可控制的空气渗透。采用高保温、具有隔热性能、高透光性的玻璃。
(3)外遮阳
可调节室外遮阳，减少夏季的热负荷，同时还具有保温、调光、隔声作用，并能起到丰富建筑立面的作用。
2、热舒适度
人体处在20℃～26℃温度的环境是最为健康和舒适的，而湿度范围保持在30%～70%比较合适。
3、光舒适度
自然采光的设计，是要根据自然光线照度变化大，光谱丰富以及与室外景致有机联系在一起的特点，向室内提供天气气候变化、时间变化、光线方向和强弱变化以及各种动态信息所形成白天室内自然时空环境之感。利用自然采光可在室内创造富有情感和优美意境的环境，这是极富生命力的室内装饰。
4、空气质量
置换式新风系统保证24h连续提供新风，以置换的方式送入室内，新鲜空气利用率高。
三、关键技术的研究与应用
1、地源热泵系统
(1)复合式能源方案的确定
采用复合式系统，即地源热泵+冷却塔+锅炉。由于地埋管系统在任何情况下的初期投资均高于传统空调系统，如果让地埋管系统满足建筑物的总计算负荷，初期投资将大大增加，但运行费用将很低廉。由于系统大部分时间均在部分负荷下工作，如果采用复合式能源系统，可由地源热泵系统满足55%～60%的尖峰负荷，解决约全年85%的总负荷。这样，初期投资将大幅度减少，既增加了系统的安全性，又不会对运行费用产生大的影响，还可平衡土壤全年的取热和放热总量，防止土壤平衡失调。
(2)地源热泵施工前的测试研究
为了使设计参数更加优化、合理，现场进行了换热孔的具体测试，其目的为了获取土壤换热器每延米的换热量、确定最佳的钻孔机具、确定土壤换热器换热孔的最佳深度和合理间距、确定最佳填料、结合钻进难度、合理安排施工工期。
(3)地埋管材及技术参数
采用抗高压的高密度聚乙烯管(I-IDPEl00)，其原材料为北欧化工Pe3490进口材料，接口稳定可靠、抗应力开裂性好、耐化学腐蚀性、水流阻力小、耐磨性好、使用寿命长(寿命可达50年)。
(4)地源温度场模拟监测系统技术
在钻孔区域内底板下100m纵深内沿不同方向、不同深度设置60个温度检测点，通过智能巡检仪实时采集地埋管区域地下温度数据，通过GPRS无线传输系统传输至地温场采集系统，由系统再进行模拟分析。通过该套系统可以实时获取地下不同深度、不同地层土壤温度情况以及地埋管换热器影响半径，避免了每次由人从巡检仪中取数据，为系统运行提供了可靠支撑。
2、混凝土楼板天棚辐射采暖及制冷系统
天棚辐射采暖及制冷系统是将高密度交联聚乙烯盘管敷设在顶部混凝土板内，通过载体的不断循环，加热或对顶部混凝土板进行降温。传热以辐射为主，并辅助补充适量新鲜空气。夏季将冷水通入埋在混凝土中的高密度交联聚乙烯盘管中，冷水在夏季供水温度为20℃，回水温度为22℃，通过2℃温差来吸收室内热量，有效地解决夏季降温的问题：而在冬季，高密度交联聚乙烯盘管内的供水温度为28℃，回水温度为26℃，同样是通过2℃温差来向室内辐射热量。此低温差辐射方式的特点使采暖和制冷的效率高于空气对流，其辐射传热形式无其它传热形式因空气对流所造成的不适感。其均匀的温度创造出最佳的热环境。系统的自身工作原理可以使其具有很好的温度自动调节性能。
3、置换式新风系统
换式新风系统可以保证室内24小时都均有新风，新风量标准满足人体的需求。新风都从房间下部送出，以非常低的速度和略低于室内温度充满整个房间。居住者和其它室内热荷载加热新风，产生上升的气流。暖气流带着新鲜空气流入人的鼻子，带走了身上的汗味、人呼出的废气及其它混浊气体，最后，到达房间的顶部，从排气孔排出。
4、小区中水回用系统
小区产生废水通过中水站采用膜生物处理技术，经生物反应器、消毒装置等处理后全部用于商业、幼儿园、影剧院及部分住宅的冲厕绿地、浇洒道路、景观水景等补水等。考虑到噪声、异味及固体废物等不良因素对小区整体环境产生的负面影响，可考虑采用地下全封闭的建设形式。设备的选择综合考虑噪声、检修、能耗等多种因素，在小区的整体规划阶段，充分考虑中水设施的建设形式和规划位置，尽可能降低管网建设、水池等系统的造价，并使中水构筑物更好地与小区的整体风格相融合。
5、雨水回收利用系统
每年平均降雨量及降雨量按季节分布情况，屋面雨水及道路雨水均通过管道系统排入市政雨水管网。小区内道路采用渗水材质，以利于雨水入渗的方法来绿化小区绿地，有效地降低了地表径流。可在景观绿地下修建了一个很大的雨水蓄水池，收集的雨水经处理后供景观补水、园林浇灌使用。
四、主要配套技术的研究与应用
1、复合外墙外保温系统
外墙采用外保温，设计重点是防止热挢。外墙的外装饰材料用装饰铝板，装饰铝板与保温层之间的流动空气层有利于隔热和干燥保温层。
2、屋面及地下保温系统
屋面采用防水保温倒置做法，保温板采用欧文斯科宁生产的挤塑泡沫保温板，可有效阻断热桥。地下室外墙外保温综合传热系数同正负零以上外墙外保温，外保温伸至冰冻线以下。 地下室采暖房与不采暖房之间墙体设置保温，做法为轻钢龙骨(d=lOOmm)单面水泥压力板，内填充lOOmm厚玻璃丝棉。采暖房与不采暖房之间顶棚设置保温，做法为粘贴100mm厚玻璃丝棉。
3、外遮阳系统
采用外遮阳系统，其材质为进口铝合金帘片，表面粉沫喷涂，内填充保温、隔音材料。预埋件轻便、简洁，有良好的断桥措施，满足承重要求，并做防腐防锈处理，与结构有相同的使用寿命。检修部位位于室内，便于检修。卷帘性能优良，使用寿命长，在阳光下的工作性能不会受到影响，帘片不会因暴晒而变形。卷帘在关闭时能完全闭合，具有良好的遮光性。
发展绿色建筑的最终目的，是创建一个与自然和谐、与人和谐，具有高舒适度的居住环境。在能源紧缺的今天，如何利用绿色建筑技术实现创建绿色人居的目的，如何用最少的投入换来高舒适度的人居生活，并最大限度地降低建筑的能耗和减少对环境的破坏，是人们普遍关心的问题。