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寒冷地区绿色建筑低成本技术体系探讨

2014-08-10 20:372250中国节能网

随着近些年国内绿色建筑的发展,绿色建筑的设计方法也日
趋成熟。国内早期绿色建筑主要以公建和商业地产为主,近几年
随着保障性住房的大量建设,如何在保障性住房中做好绿色建筑
成为业内关注的热点。
保障性住房基本为政府投资项目,财政部门会严格控制项目
投资。而且由于保障性住房面对的用户对象主要为社会低收入人
群,需要考虑在项目运营过程中尽量减少运营成本,节省住户的
物业开支,如何用较少的投入达到国家绿色建筑标准的要求,是
值得我们探讨的一道难题。
通过对唐山地区保障性住房绿色技术应用的研究和实践,我
们总结了一套针对寒冷地区保障性住房的绿色建筑技术应用
体系。我们将整个过程分为五个部分:资源分析、项目定
位、技术体系策划、经济评估、工程设计。下面以唐山市马
驹桥保障性住房项目为例介绍我们的绿色建筑低成本技术应
用体系。

一、资源分析
1、气候资源分析
唐山市按照建筑气候区划标准属于寒冷地区,属暖温
带半湿润季风型大陆性气候,具有冬干、夏湿、降水集中、
季风显著、四季分明等特点。年平均气温在10℃~11.3℃
之间,1月最冷, 平均温度为-6.4℃ , 极端最低气温曾
达-28.2℃;7月最热,平均温度为25.2℃,极端最高气温曾
达40.4℃。
依据唐山的气候特点,提高建筑围护结构的保温性能、
兼顾夏季制冷和冬季采暖、开展能耗分项计量工作是符合当
地气候特点的技术。
2、生态资源分析
2010年统计数字表明,唐山市森林覆盖率达到28.7%,中
心城区公共绿地面积2075公顷,城区绿化覆盖率44.7%,绿地
率38.83%,人均公共绿地达到11.34m2,高于同气候类型的其
他城市。
本项目的所在地块景观资源十分丰富,打造公共景观
的条件较好。因此,在景观生态规划设计中充分考虑利用
本土物种,通过绿色生态规划将住区自然融入城市生态
圈,使城市生态系统与住区绿色生活圈无缝连接,减少人
工景观开发量。
3、太阳能资源分析
唐山市年太阳辐射量为5296MJ/m2,夏季和秋季的太阳
总辐射量较大。

图1 唐山市各月太阳总辐射量统计

唐山市全年日照小时数大于6h的天数有324天,因此具有较高的
太阳能资源利用价值。此外,全年各月日照小时数大于6h的天数的最
大值与最小值的比值为1.7,太阳能资源稳定,可基本保证太阳能资源
的利用。

图2 全年各月日照时数大于等于6小时的天数

4、水资源分析
唐山市多年降水量644.2mm,降水分配年内比较集中,年降水
量的80%集中在汛期。年际变化较大,年降水量极值比为2.56。根据
1956年~2006年降水量资料分析,唐山市降水量呈逐年递减趋势,平
均每年递减3mm。

表1-1 唐山市降雨量特征值

因此,唐山市年降雨量有限,为雨水的回收、处理和循环使用造
成了障碍,考虑经济成本的因素,单栋建筑收集利用雨水的经济性较
差。但是,规模较大的区域仍可最大程度上收集利用屋面或场地的雨
水,降低建筑水耗。

5.自然通风资源分析
唐山市的风随季节变化规律性也很明显:冬季,西伯利亚附近广
大地区经常被较强的冷气团控制,盛吹西北风;夏季,受海洋暖湿气
团影响,盛吹偏南风;春秋两季是冬季风和夏季风的过渡季节,风向
多变。
唐山市风速小时分布如图1-2,风速在3m/s以上的时间,全年共
2161小时,风速大于6m/s的小时数为321小时。提取其中大于3m/s的
逐时风速,计算其逐时风能功率,得出年平均风能功率为20.49kW。

图3 唐山市典型气象年逐时温度分布图


   图4 唐山市典型气象年大气相对湿度分布图

通过对唐山市气象数据进行分析,唐山全年约有两个时段可利用自
然通风满足室内舒适性要求,分别为4月中旬至5月底、8月中旬至10月
底,且此段时间内空气的相对湿度均在50%~60%之间,湿度较大。利
用自然通风可以在很大程度上提高室内舒适度、降低室内的湿负荷、减
少对能源的消耗。

6、场地条件分析



图5 唐山马驹桥项目区位图


图6 项目场地平面图

项目基地位于唐山市路北区,未来交通便利、可达性
好,地块的开发价值极高。但城际铁路的存在对东侧户型的
室内声环境不利,沿场地东侧的铁路线有均匀密布的树林,
形成了独特的景观,又可在很大程度上降低噪声。此外,社
区东侧建设大面积绿化带,因此小区景观及室外环境质量十
分优越,生态效益较高,有利于雨水入渗、小区热岛控制等
技术措施的利用。

7、项目指标分析
项目总占地面积16.08万m2,建筑占地面积37103m2,
总建筑面积66.08万m2,地下建筑面积13.72万m2,占地
上建筑面积的26.35%;社区内共有7066户(总居住人口
19785人),人均占地指标为8.12m2/人;项目场地的绿化
率为30%,人均绿地面积1.46m2/人。
以上各项指标均满足绿色建筑二星级的标准。

二、项目定位
通过对唐山市资源的分析,唐山市各类可利用自然资
源丰富,对绿色建筑技术的采用非常有利。在本项目基本指
标和方案初步分析的基础上,以提高项目的舒适度、采用适
宜性技术、控制绿色技术增量成本为基本原则,建议本项目
以国家绿色建筑(居住建筑)二星级为目标。

三、技术体系策划
依据国家《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2006的要求,
居住建筑评价共有40项一般项,9项优选项。在绿色建筑设计标
识的评选中,扣除对施工、运营阶段的要求项数共10项,在设计
标识的评价里实际共有39项得分项。细分这39项得分项,属于无
成本的设计技术的有17项,占44%;属于低成本的绿色技术的有
11项,占28%;属于高投入的绿色技术有11项,占28%。我们采
取的绿色技术应用原则是首选选用无成本的被动技术,其次是低
成本的绿色技术,最后才选用高成本的技术项目。
我们对唐山市建筑节能与可再生能源建筑应用推广技术进行
了了解和梳理,可以说,结合项目建设地的气候和场地条件,在
设计过程中通过绿色建筑技术体系策划和精细化设计手段,完全
可以实现保障性住房项目的绿色建筑低成本建设目标。

图7 唐山市常用节能技术

四、经济评估
1、增量成本
针对本项目绿色建筑技术体系的构成,对可采用的适宜技
术进行增量成本分析,折合建筑单位面积的增量成本为66.74元/
m2。通过对比我们注意到,在寒冷地区的住宅项目中,绿色三星
与二星之间的增量成本差距会比较小,而一星与二星的差距还是
比较大,一般情况绿色一星的增量成本不会超过10元/m2,这个增
量成本的差距主要来源于建筑节能中的技术利用。
2、节省费用
本项目采用一系列绿色技术后,经测算分析,估算项目每年
可减少运行费用如下表所示。

表4-1 经济效益分析



3、减排效益
降低粉尘、有害气体、温室气体排放,减少空气污染,减少温
室效应,是绿色技术所能产生的最直接的环境效益。按1kWh电量
耗0.41kg标煤计算,本项目采用的一系列绿色技术措施每年可节约
标煤、可减排CO2、SO2、NOX、烟尘、煤渣量如下表所示:

表4-2 节能技术环境效益


五、工程设计
1、场地风环境分析
本项目通过室外风环境模拟分析精细化设计手段,无需成本
投入即可达到优化建筑布局及设计,营造安全与舒适的室外环境
的目的。
2、场地生态景观设计
项目绿地率为33%,所在地块原生态资源丰富,通过优化
合理的规划使城市生态系统与住区绿色生活圈相连;综合考虑
植物的存活率、喜阳喜阴、遮挡视野、采光等多因素进行合理
的配置,并充分利用唐山市本土物种,以乔木为主题,乔、
灌、草结构合理搭配,形成微生态环境,发挥绿地的生态效益
和景观效益。
3、室外透水地面设计
本项目采用绿化、嵌草砖以及透水砖地面。改善住区气温
升高和气候干燥状况,降低热岛效应、调节微气候(尤其在夏
季);改善生态环境及强化天然降水的地下渗透能力,补充地下
水量;涵养土壤;减少雨水的尖峰径流量,减轻市政排水系统负
荷,改善排水状况。
4、建筑细部节能设计
结合寒冷地区建筑设计特点,借助建筑能耗全年动态模拟,确
定建筑外围护结构参数(包括外墙传热系数、热惰性指标、外窗遮
阳系数、外窗传热系数、屋顶传热系数、墙体内表面温度等)。同
时,以权衡优化和总量控制为原则,平衡建筑方案中各种对节能有
利和不利因素,优化建筑外围护设计方案,降低项目投资。
5、太阳能热水系统
太阳能热水系统目前在寒冷地区的应用已经非常成熟,结合
日照分析情况,在合理的位置布置太阳能光热系统。根据项目特
点,采用分户式承压系统,保障社区内有50%以上的住户使用太
阳能热水,有效降低用户热水使用成本。系统单独安装、独立使
用,相对简单且互不干扰,物业管理方便。
此项技术是本项目投资最大的一项技术,同时也是节能减排
效果比较显著的一项。
6、节能照明系统
保证照明方式合理性的前提下,社区内的公共区域优先选用
高效的照明设备,采用节能型控制方式以及控制照明功率密度达
到照明系统的节能目标。
7、节水与水资源利用
通过项目水系统规划增加水资源循环利用率,减少市政供水
量和污水排放量;使用节水器具减少用水量;为保证非传统水源
利用率不低于10%的要求,对逐月降雨量、屋面雨水收集量及使
用量进行分析和定量计算,优化雨水收集系统;采用喷灌、微灌
高效节水灌溉方式,有效达到节水目的。
8、室内光环境控制
利用日照软件模拟分析房间的采光效果,优化布局、户型、
遮阳构件设计,以及窗地面积比,减少开灯时间。
9、室内通风境控制
采用CFD软件分析室内自然通风,并以室外风环境模拟的压
力分布图,作为室内自然通风窗口的压力边界,分析建筑室内自
然通风状况,优化户型设计。
10、室内隔声设计
利用分析软件计算室内噪声现状以及建筑构件隔声性能,采
用浮筑楼板隔声做法,计权标准化撞击声声压级不大于70dB。小
区东侧采用底商的形式相连,降低了铁路噪声对场地的影响;此
外,东侧立面采用隔声量较高的中空Low-E玻璃,计权隔声量达
35dB左右,最大程度上保障了室内良好的声环境。

结语
在保障性住房项目资金有限的情况下,应该对项目的绿色
增量成本严格把控,不盲目追求星级标准。根据本地自然条件通
过优先选用无成本、适当选用低成本、少量选用高成本的技术策
略,完全可以实现绿色建筑设计目标,也是最大限度的还原绿色
建筑的本质——用最少的资源和能源消耗,营造健康舒适的居住
环境。应该更好的坚持技术适宜原则,探索寒冷地区保障性住房
绿色建筑设计低成本之路。
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