杭州临平科技馆绿色建筑案例分析

杭州临平科技馆绿色建筑案例分析一、概述杭州绿色建筑科技馆项目占地1348m2，总建筑面积4679m2，建筑高度18．5m，集研发、展示、技术交流于一体。科技馆运用先进绿色建筑设计理念，并采用了大量国内外最新的建筑技术，整合建筑功能、形态与各项适宜技术，通过绿色智能技术平台，系统化地集成应用了“被动式自然通风系统”、“建筑智能化控制系统”、“温湿度独立控制空调系统”、节能环保技术与产业宣传展示。项目于2008年9月开始土建施工，并于2009年12月投入使用。二、绿色成套技术设计与实施综述1综合节能技术本项目的围护结构采用较高节能标准设计，包括了形体自遮阳和高性能幕墙围护结构系统；同时积极利用可再生能源，包括太阳能光伏建筑一体化技术（BIPV）和垂直风力发电系统，合理利用自然通风、智能控制等措施降低建筑能耗。经软件模拟计算，绿色科技馆节能率达到了76．4%，全年能耗不到一般同类建筑的1/4。A.外围护系统建筑物南北立面、屋面采用钛锌板，东西立面采用陶土板，两种材料均具有可回收循环使用、自洁功能。建筑门窗采用了断桥隔热金属型材多腔密封窗框和高透光双银Low-E中空玻璃，使夏季窗户的得热量大大减少，空调负荷从基准建筑的41．71W/m2下降到了23．53W/m2。建筑物南立面窗墙比0．29，北立面0．38，东立面0．07，西立面0．1。合理的窗墙比既满足建筑物内的采光要求，防止眩光对室内人员产生不利影响，又不会形成较大的空调负荷。B.主动及被动式通风系统针对杭州的气候特点，该项目引入了被动式通风系统。该系统是由英国德·蒙特福特大学专家团队设计。中庭总共设立了18处拔风井来组织自然通风，室外自然风进入地下室后，充分利用地下室这个天然的大冷库，对室外进入的空气进行冷却，然后沿着布置在南北向的14处主风道以及东西向的4处主风道风口进入各个送风风道，在热压和风压驱动下，沿着风道经由布置在各个通风房间的送风口依次进入房间，带走室内热量的风进入中庭，再通过屋顶烟囱的拔风作用排向室外，可有效减少室内的空调负荷。在室外温度或湿度较高时，被动式通风系统关闭，减少对室内温湿度的影响。C.建筑遮阳技术（1）建筑物自遮阳系统。建筑物整体向南倾斜15°，具有很好的自遮阳效果。夏季太阳高度角较高，南向围护结构可阻挡过多太阳辐射；冬季太阳高度角较低，热量则可以进入室内，北向可引入更多的自然光线。这种设计降低了夏季太阳辐射的不利影响，改善了室内环境。（2）智能化外遮阳、通风百叶系统。南北立面窗采用智能化机翼型外遮阳百叶，实现了遮阳不遮景，保持室内视觉通透感，并可以有效降低建筑能耗。夏季控制光线照度及减少室内得热，冬季遮阳百叶的自动调整可以保证太阳辐射热能的获取。通风百叶利用烟囱原理，在被动式通风模式时自动打开，排走室内多余热量、降低室内温度及发挥换气功能；在空调季节和有大风、大雨时自动关闭；在发生火灾时，自动打开排走浓烟。D.高能效的空调系统和设备绿色建筑科技馆采用温湿度独立控制的空调系统，可以满足不同房间热湿比不断变化的要求，克服了常规空调系统中难以同时满足温度、湿度参数的问题，避免了室内湿度过高或过低现象。系统冷热源为地源热泵系统。本系统选用一台地源热泵机组，制冷量127kW，COP=6．15；地埋管DN25埋深60m，共64根单U管。空调末端采用四种形式：辐射毛细管、冷吊顶单元、吊顶式诱导器、干式风机盘管。采用高温冷源和空调末端除去室内显热负荷，采用水作为输送媒介，其输送能耗仅是输送空气能耗的1/10～1/5。湿度控制系统由四台热泵式溶液调湿新风机组、送风末端装置组成，通过盐溶液向空气吸收或释放水分，实现对空气湿度的调节。采用新风作为能量输送的媒介，同时满足室内空气品质的要求。每台热泵式溶液除湿新风机组的除湿量为80kg/h，加湿量为25kg/h，COP一般在5．5以上。6E.节能高效的照明系统绿色建筑科技馆3层选用索乐图日光照明技术。光线在管道中以高反射率进行传输，光线反射率达99．7%，光线传输管道长达15m。通过采光罩内的光线拦截传输装置（LITD）捕获更多光线，同时采光罩可滤去光线中的紫外线。办公、设备用房等场所选用T5系列三基色节能型荧光灯。楼梯、走道等公共部位选用内置优质电子镇流器节能灯，电子镇流器功率因数达到0．9以上，镇流器均满足国家能效标准。楼梯间、走道采用节能自熄开关，以达到节电的目的。F.可再生能源利用（1）太阳能、风能、氢能发电系统。屋顶设置风光互补发电系统，多晶硅光伏板296m2，装机容量40kW；采光顶光电玻璃57m2，装机容量3kW。屋顶光伏发电系统产生的直流电，并入园区2MW太阳能发电网。两台风能发电机组装机容量为600W，系统产生的直流电接入氢能燃料电池，作为备用电源，实现了光电、风电等多种形式的利用。（2）能源再生电梯系统。选用奥的斯GeN2能源再生电梯，采用32位能源再生变频器，可以将原消耗在电阻箱上的电能清洁后反馈回电网，供其他用电设备使用。曳引机采用植入式稀土永磁材料，不需要碳刷，因此也就没有碳尘。电机的效率为90%。电机采用密封轴承，没有齿轮箱，所以无需润滑油，不存在润滑油污染的问题。双重节能较普通有齿轮乘客电梯最大节能可达到70%。2零污水排放的水处理回用系统绿色建筑科技馆生活污水通过化粪池后，进入格栅池，除去生活垃圾后，流入调节池（处理后的地面雨水和屋面雨水一起进入调节池），污水经调质调量后，通过调节池提升泵，提升至水解酸化池后，流进MBR膜生物反应池，经处理后达到去除氨氮的作用，剩余的污泥生活污水外河道水雨水化粪池调节池水体处理清水池冲厕绿化灌溉景观补水……收集处理使用排到污泥池，污泥经压滤机干化作为绿化肥料外运。MBR池出水通过膜抽吸泵抽吸出水，并经消毒后流入清水池，通过中水回用系统回用作为绿色建筑科技馆的厕所冲洗用水，及其周边的洗车用水、花草浇灌、景观用水、道路清洗，实现污水零排放。（右图图3）3智能控制系统楼宇自控系统主要针对科技馆内主要运行设备，包括被动式通风系统及主动空调系统，其他包括外遮阳的控制、照明的控制、与地源热泵系统的通讯接口、变频水泵的状态检测、无动力通风系统的测量、地源热泵系统性能的测量、光伏电池和风力发电的参数检测、智能窗启闭的监控、电梯的状态检测和各种用能设备的能耗检测，建立统一的监控管理系统，进行集中管理和监控。在地下10、20、30、40、50m处安装传感器，测量土壤温度。采用20个微风速传感器、20个温度传感器，分别对无动力通风系统的气流沿线风速和温度进行监测，另配置一个便携式微风速测试仪对沿气流方向各点风速进行人工测量等。同时，对室内环境，室外气象参数，建筑能耗状况，以及系统的运行特性等进行逐时的测量，为建筑节能研究提供数据。系统中安装38个分项计量智能化仪表，实现了全面掌控系统状况，动态能耗分析，控制调节和节能优化，改善设备管理。据统计，系统实际现场监控点为1600点，系统软件配置为1400点，合计监控点为3000点。系统能够通过互联网在每天的某个时间将指定的数据表自动发送到指定的Email邮箱中。4室内外环境A.室外环境本项目地处平原地带，原用地为农居住宅和杂地等，无各类潜在地质灾害以及人为不良环境要素。周边为工业厂房，不存在对周边居住建筑物带来光污染和产生日照影响等问题。场地内无排放超标的污染源，项目废水主要为生活污水和少量的空调系统清洗废水，将由建设单位新建污水处理设施处理后进行中水回用，实现污水零排放。项目周边以公路交通为主，建筑主出入口面西，靠近产业园的主出入口。虽然场址周边区域为工业园区厂房，较少公共服务设施，但靠近园区及建筑南侧，距离本项目500m以内开通公交车，未来紧邻该地块还将开通地铁车站。景观绿化采用乔灌乡土植物或适宜树种，通过乔灌草搭配，形成复层绿化形式。在人行道区域铺设了透水地砖等，室外透水地面面积比为56．7%，远大于40%的要求。B.室内环境质量（1）日照和采光。室内主要功能空间的采光效果较好。在遮阳板开启时，全楼采光系数大于2．2%的区域面积占主要功能空间面积85．47%；在遮阳板闭合时，全楼采光系数大于2．2%的区域面积占主要功能空间面积81．90%。采用无眩光高效灯具，并设置智能照明灯控系统。（2）自然通风。采用被动式通风系统，提高了环境的舒适性，满足室内卫生和通风换气要求。通过竖直风井中庭、拔风井促进热压通风的实现。室外风通过室外与地下室相连的集风口进入地下室，经由竖直风井进入各个房间，汇集到中庭，从拔风井排出至室外。（上图图4）（3）主动通风装置。采用温湿独立控制的集中空调系统，空调冷热源为土壤源热泵+热泵式溶液调湿机组，具体空调末端为毛细管、干式风机盘管、冷辐射吊顶等。考虑到大楼的实际使用情况，为节约能耗，在1层展厅和报告厅的新风支管上设置了电动风阀。当1层展示厅和报告厅使用时，打开全部新风阀，新风机组工频运行；当不用时，关闭全部新风阀，新风机组通过变频器使其在设定好的频率下运行。每台新风机组设变频器1台。尽量减少室内不利因素对室内湿负荷的影响。（4）可调节外遮阳。南立面采用电动控制的外遮阳百叶，控制太阳辐射的进入，增加对光线照度的控制。东西立面采用干挂陶板与高性能门窗的组合，采用垂直遮阳，减少太阳热辐射得热，保证建筑的节能效果和室内舒适性。5节水与水资源利用A.水系统规划设计用水总体上可分为市政自来水和独立中水系统。项目给水不分区，由室外市政给水管网直接供水，单独设水表。馆内同时火灾次数考虑一次，室内消火栓用水量为15L/s，室外消防水量为20L/s。杭州地区降水量在1100～1600mm之间，能够保证中水处理原水水量。在充分考虑能源节约、保证水质和用水量前提下，采用雨水收集及中水回用技术。B.雨水回渗与集蓄利用屋面雨水均采用外排水系统，屋面雨水经雨水斗和室内雨水管排至室外检查井。室外地面雨水经雨水口，由室外雨水管汇集，排至封闭内河，作为雨水调节池，做中水的补水。雨水收集处理后进入人工蓄水池。人工蓄水池具有调蓄功能，尽可能消解降雨的不平衡，以降雨补水为主，河道补水为辅，保证池水水位。C.非传统水源利用本项目采用中水回用技术，实现所有生活废水处理，水量不足时采用雨水和河道水补充。生活废水经过中水系统处理后水质达到冲厕、景观绿化灌溉和冲洗路面要求，实现零排放。通过利用雨水、废水、河道湖泊水等非传统水源，实现本项目非传统水源利用率达到73．7%。D.绿化节水灌溉室外景观绿化灌溉设计用水额为5．25t，占总用水量的22%。本项目景观绿化灌溉用水来自处理后的中水，灌溉技术为滴灌，有效节约室外灌溉用水。E.节水器具建筑室内采用新型的节水器具。公共卫生间采用液压脚踏式蹲式大便器、壁挂式免冲型小便器、台式洗手盆等。6节材与材料资源利用本项目主体结构采用钢框架结构体系现浇混凝土全部采用预拌混凝土，不但能够控制工程施工质量、减少施工现场噪声和粉尘污染，并节约能源、资源，减少材料损耗；而且严格控制混凝土外加剂有害物质含量，避免建筑材料中有害物质对人体健康造成损害，达到绿色环保的要求。屋顶为非上人屋面，其上设计有18个拔风井烟囱用于过渡季节自然通风，南向东西两端的拔风烟囱顶部各自设置有1个直径300mm的垂直式风力发电机。整体建筑物未设计无功能作用的装饰构件。本项目实现土建与装修工程一体化设计与施工，通过各专业项目提供资料及早落实设计，做好预埋预处理。若有所调整，则及时联系变更提早修正，有效避免拆除破坏、重复装修。施工单位制定了建筑施工废弃物的管理计划，将金属废料、设备包装等折价处理，将密目网、模板等再循环利用，将施工和场地清理时产生的木材、钢材、铝合金、门窗玻璃等固体废弃物分类处理，并将其中可再利用、可再循环材料回收。