杭州低碳科技馆案例分析文档

杭州低碳科技馆案例分析一、概述杭州低碳科技馆位于浙江省杭州市滨江区秋水路以北，江汉路以东，闻涛路以南。本工程由主展馆、巨幕影院、穹幕影院、办公培训等四大部分组成。主要功能为展览、立体影院、300人报告厅、会议室、休息厅、培训教室、后勤保障、办公楼、地下汽车库、自行车库等。科技馆用地面积16,718m2，总建筑面积为33,656m2，地上建筑面积为26,392m2，地下建筑面积：7,264m2，容积率1.58，绿化率20%，地下建筑为1层、地上建筑为4层，建筑高度为38.6米。科技馆建筑体因地制宜地采用了太阳能光伏建筑一体化、日光利用与绿色照明技术、水源热泵和冰蓄冷等十大节能技术，场馆内部的布展材料及施工、展品材料及制造过程等均坚持绿色低碳。目前，中国杭州低碳科技馆已获得住房和城乡建设部颁发的“三星级绿色建筑设计标识证书”，是国内第一家获得此项认证的科技馆，是杭州绿色建筑的典范。二、绿色成套技术设计和实施综述2.1.场馆配套产品的高品位、高质量、节能环保标准化全面放弃旧式灯泡，以“鸿雁”等品牌的节能灯、LED产品取而代之，LED灯的耗电量是传统灯源的三分之一以下，这样在保证亮度的基础上，大大地节约了能源。采用中节能索乐图的TDD自然采光系统，具有节能、环保、安全、健康和时尚的优点，可取代白天的电力照明，照明光源为自然光线，采光柔和、均匀，采光系统无需配带电器设备和传导线路，避免了因线路老化引起的火灾隐患，且系统设计先进，是当今国内外普遍推崇的一种绿色健康、节能环保的新型照明系统。管道式日光照明装置，在晴天、阴天都可以高效使用；通过安装在屋顶的采光罩捕获折射阳光，然后通过下方的反射管道向下反射和漫射，透过安装于天花板上的漫射器，将自然光均匀漫射到建筑内部的区域进行照明；该装置能够将有害的紫外线，冗余的热量及灰尘阻挡在室外。该系统基本不涉及能耗，极尽建筑节能之概念2、2.建设材料使用和节能环保技术（1）采用太阳能光伏技术，实现部分区域的照明用电自给科技馆在屋面部分采用的800㎡光伏太阳能板和南侧玻璃幕墙顶部采用的光伏太阳能遮阳板与建筑完美结合，充分实现太阳能光伏建筑一体化技术，将太阳能发电用于四楼办公区域的照明及采暖。这样既可避免太阳能发电用于一些重要设备，又可节省空间，充分利用能源。杭州低碳科技馆南侧玻璃幕墙顶部安装的太阳能光伏建筑一体化系统由浙江大学空间结构研究中心和浙江大学建筑设计研究院联合设计。800平方米的光伏太阳能板采集的太阳能将用于办公区域的照明和采暖。本项目夜景照明由太阳能光伏并网发电系统作为主供电源，其发电量占总建筑用电量的比例约4.91%。太阳能发电系统分成屋顶区域和幕墙遮阳区域两个系统，采用用户侧低压并网的系统形式。屋面部分总太阳能光伏安装面积为895.6平方米，太阳能光伏系统总功率为98.28KW。南向玻璃幕墙屋面遮阳百叶光伏系统采用120块双玻璃非晶硅光伏组件，取代了传统的遮阳板，使玻璃幕墙既能遮阳又能产生电能。单块发电功率70W，幕墙部分光伏系统总功率8.4KW。（2）建筑遮阳改善围护结构性能建筑遮阳是改善围护结构性能的重要举措。为了更好的实现平衡采光与遮阳、采暖与隔热，从改善的室内环境性能角度，国家《绿色建筑评价标准》中明确要求采用可调节外遮阳，为此本建筑采用了外立面灯带位置设置织物可调节外遮阳及在南侧玻璃幕墙顶部设置太阳能光伏板遮阳技术，改善室内的热工环境，大大降低夏天空调制冷负荷。电动遮阳卷帘条窗电动遮阳31.000标高光伏遮阳百叶分布图（4）保温材料加厚本项目的外围护结构主要为玻璃幕墙与金属幕墙，侧墙、平屋面及玻璃幕墙上的电动开启窗（通风散热）的开启角度均为30o，采用电动推杆式开窗器。玻璃幕墙的空气渗透性能为Ⅱ级；雨水渗透分级为Ⅰ级；保温性能分级为Ⅳ级，各性能指标将满足国家有关规范要求，另外玻璃幕墙的透光率≥70%；反光率≤10%;热吸收率≤40%，因此其采光性能良好。围护结构保温隔热设计采用国产优质材料；建筑设计中墙体与梁外包已规定采用聚苯板40mm；建筑设计中钢结构柱及梁外包已规定采用聚氨脂硬泡沫塑料40mm；幕墙设计中部分位置采用保温矿（岩）棉厚度180mm，导热系数≤0.045W/m2.k；幕墙设计中部分位置采用喷涂聚氨脂硬泡沫塑料，导热系数≤0.024W/m2.k。平屋面保温层采用60mm厚挤塑聚苯板保温层，其导热系数为0.030w/m2.k，平屋顶传热系数为0.47w/m2.k；屋面透明部分、透明玻璃幕墙及外窗均采用LOW-E低辐射镀膜（遮阳型）中空安全玻璃，传热系数为2.0w/m2.k，外墙蒸压加气块外墙外侧贴40mm厚聚苯板，导热系数K≤0.042w/m2.k，外墙传热系数为0.56w/m2.k；埃特板外墙内填150厚岩棉，岩棉导热系数≤0.048w/m2.k，埃特板导热系数≤0.52w/m2.k。（3）使用低能耗双层夹胶Low-E玻璃，降低能耗与普通玻璃及传统的建筑用镀膜玻璃相比，具有优异的隔热效果和良好的透光性。外门窗玻璃的热损失是建筑物能耗的主要部分，占建筑物能耗的50%以上。有关研究资料表明，玻璃内表面的传热以辐射为主，占58%，这意味着要从改变玻璃的性能来减少热能的损失，最有效的方法是抑制其内表面的辐射。普通浮法玻璃的辐射率高达0.84，当镀上一层以银为基础的低辐射薄膜后，其辐射率可降至0.15以下。本建筑玻璃幕墙大面积采用Low-E玻璃，可大大降低因辐射而造成的室内热能向室外的传递，达到理想的节能效果。（4）高效节能空调系统，利用地下浅层地热资源地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源。本建筑采用地源热泵技术，以地下水为低位能源，利用地下水能常年保持恒定温度的性质，从而使制冷机组达到较高效率的供冷、供热方式。具有绿色、环保、高效的特点。（5）采用不同的绿化方式和植物，使得景观绿化与各建筑空间达到完美的切合大量的植物资源形成了杭州特色的植物景观，本建筑充分吸取杭州地区的植物造景特色，同时结合科技馆作为展示建筑的特点，形成具有一定创新性的植物景观。场地绿化以乡土植物为主要绿化种类，形成乔、灌、草相结合的复层绿化形式，增加绿量，不但改善了建筑外环境，同时也增加了植物固碳面积，符合“低碳”的科技馆主题。室内绿化对于建筑空间环境的优化具有重要作用，包括改善空气质量，增加空气湿度，丰富空间色彩，增加空气中负离子含量，增加氧气含量。（6）雨水收集回用节省大量清洁水资源，利用非传统水源的规模，与科技馆“低碳”的文化科普主题相呼应。本建筑采的雨水采用重力流内排水系统，有雨水斗收集后经悬吊管、立管接至室外雨水管。室外人行道、广场、庭院等地面铺装采用透水地面，采用就地入渗方式。屋面雨水和道路、绿地内的多余雨水进行收集，经过初期雨水弃流池排入北侧景观湖蓄积。景观湖水和建筑内的优质杂排水在经人工湿地处理、消毒后回用于建筑内冲厕、室外绿化灌溉、道路浇洒等，不能回收的屋面雨水和道路雨水经渗水井渗入地下补充地下水。从环保的角度看，雨水中水利用有助于改善生态环境，实现水生态的良性循环。（7）导光筒（导光纤维）本项目建筑屋面，包括三层休息厅上空以及四层东侧中部的报告厅、会议室、资料室、音像制作室、西侧的兴趣活动教室、艺术类教室以及办公室；地下室需要采光的区域，均布置了采光筒，总共为44套采光筒。（如右图）本项目光导照明品牌采用索乐图进口产品。整个项目管长平均7米，与其它光导照明项目不同的是本项目加强塔最高要做5.7米，这也是目前在国内突出屋面最高的光导照明案例。（8）通风及室内空气质量监控利用杭州低碳科学馆内部空间较大的特点，在建筑物南北两侧玻璃幕墙上增设了开启窗，在屋顶上方增设了拔风井，实现了自然通风。两个中庭及其上部设置拔风井来促进室内自然通风，使过渡季节室内自然通风的换气次数大于2次/h。本项目的中庭、走廊、与中庭相通的部分展厅等区域采用低速风道全空气系统，屋顶的排风机在过渡季节开启，空调机组可全新风运行，从而直接引入室外新风。空气处理机的控制系统包括温度、过滤器压差、CO2浓度监测装置及风机监测等。风机盘管均设根据室温自动控制的温控器，过渡季节室外焓值低于室内焓值时采用全新风运行。雨水利用导光筒三、科技馆本身结构设计的节能化柔美动感通透的建筑形象，能使自然光倾泻而下，实现空间主动采光，自然通风和雨水收集等功能，达到遮阳、节能、造型的效果。中国杭州低碳科技馆已获得中国绿色建筑设计最高级认证，整座建筑能耗低于国家节能标准值的80%，建筑节能率63.4%，可再生利用建筑材料使用率达到11.03%。科技馆建筑采用全钢结构，建筑外墙采用铝板加玻璃幕墙的建筑，室内光线自然而充足。建筑通过“风（自然通风）、光（自然采光和太阳能利用）、影（建筑遮阳、构造遮阳、和新能源构件遮阳）、绿（环境绿化和人工湿地）、废（拆迁材料回用，城市固体废弃物再生、可再循环材料选用和设备高效节能）”5种主要“生态”元素的构造，与技术设施一体化，充分展示低碳健康理念。四、新能源与建筑融为一体新能源的共同特点是比较干净，除核裂变外几乎都用不完。由于煤、油、气等常规能源有污染环境和不可再生的缺点，因此人类越来越重视新能源的开发利用。1.太阳能与建筑一体化科技馆在屋顶安装了太阳能光伏系统，完全与建筑形成一体化。虽然总装机容量仅为100KW，年发电量达到了124kw时，减少排放123713.4kg二氧化碳。阳光走廊顶部全部由太阳能光伏板构成，太阳能辐射使单晶硅板的不同部位之间产生电位差，从而形成电压，正负两极连同产生电能，供给喷泉用电。每年可发电2247度电，减少排放2240Kg二氧化碳。2.风能技术利用未来之花风能景观灯利用风力带动风车叶片旋转，来促使发电机发电，存储到蓄电电池中，到达控制器设定时间蓄电池放电，亮灯。一盏风能景观灯每年年可发电300度电，减少排放291Kg二氧化碳。3.地源能利用由于科技馆规划区内非建筑用地面积，除去室外管线用地，可供布置打井的面积十分有限，结合杭州市科技馆的地理位置及场馆四周水文地质勘探结果，综合考虑采用了井水、冰蓄冷综合利用的方案。空调系统冷、热源采用了水源热泵+冰蓄冷中央空调系统，以解决科技馆建筑冬季供暖和夏季供冷空调所需。空调系统最大计算冷负荷约为：5200Kw，冷指标155（W/m）空调系统最大计算热负荷约为：3200Kw，热指标92（W/m）。五、杭州绿色建筑的示范意义本项目采用了大量的绿色生态建筑技术，经济效益和环境效益显著，成功的打造了“低碳”科技馆，具有显著的示范价值。因此，该项目推广价值巨大，具体表现在以下几个方面：（1）具有良好的环保效应本项目综合采用了围护结构保温技术、节能照明、节能电梯、建筑外遮阳系统、太阳能光电系统等技术，达到建筑节能63%的目标，对于实现节能减排具有重要意义；规划设计了透水地面、日光照明系统、太阳能光电系统，进行了建筑室内自然采光、被动式通风分析，达到建筑与自然和谐发展；根据绿色施工的相关要求，严格控制施工造成的环境污染问题，提高施工阶段对水资源、能源、材料、土地资源等的利用效率，创建绿色施工示范工地。（2）具有良好的示范效益本项目以打造科技馆类示范项目为目标，通过太阳能光电系统、行为节能系统为媒介，展示宣传绿色建筑有关技术，让参观者和科技馆工作人员直观感受到绿色建筑的魅力，逐渐让每个人都参与到绿色环保中来。以建立舒适节能的室内环境为目标，通过计算机辅助模拟分析，行为节能宣传、提示、引导为手段，从智能化管理系统到人性化的运营管理方式，由内而外地创造优质环境。带给室内每一个人清新的环境，绿色自然的感觉，成功的打造了“低碳”科技馆的宣传效果。六、总结“低碳”概念来自于生活。二氧化碳增多地球变暖，因而低碳建筑应运而生。之前老百姓只是看见汽车、工厂的排放量，而建筑的碳排放