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案例研究|上海某超高层绿色建筑技术路径与实证研究

时间:2019-08-30 21:18:50   作者:王勋   来源:网络   阅读:1087  
内容摘要:超高层建筑运用绿色节能技术有一定难度。基于《绿色超高层技术评价细则》对绿色建筑三星认证的要求,针对上海市某超高层建筑采用的绿色节能新技术...
摘要

超高层建筑运用绿色节能技术有一定难度。基于《绿色超高层技术评价细则》对绿色建筑三星认证的要求,针对上海市某超高层建筑采用的绿色节能新技术,从节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量和运营管理等6大指标体系方面进行分析和评价。这些对超高层绿色建筑的设计和运营具有一定参考价值。

关键词

超高层绿色建筑;绿色建筑三星认证;节能技术

与普通建筑相比,超高层建筑的能源消耗、资源消耗、运营管理成本都相对较高。因此,超高层建筑采用绿色节能技术并将绿色建筑的理念贯彻于建筑全生命周期,具有十分重要的意义。本文以上海地区某栋代表性的超高层建筑为例,对其采用的技术措施进行归纳梳理,明确超高层绿色建筑实践过程中的重点和难点,为今后其他超高层绿色建筑设计与运营提供指导。

1、超高层绿色建筑设计特点

(1)建筑高度高。超高层建筑多为城市中的地标建筑,融合当地的文化特色,造型有时较为复杂。其高度高,容积率高,带来一系列有别于普通建筑的特点:对结构荷载要求高,与绿色建筑中节约材料及造型简约的理念有比较大的差距,同时又在节地方面有比较好的表现。其高度要求能源及水的输送管道较长,而垂直距离高则导致能耗高。

(2)混合功能竖向分布。超高层建筑一般并非只具备单一功能,而是经常将办公、酒店、商业、餐饮进行多功能分层混合设计,而且人员众多、运行时间不统一,机电系统设计、垂直交通设计复杂多变。

(3)对环境影响较大。一般超高层建筑在其设计区域内会明显高于周围建筑,对区域风环境影响很大,大面积玻璃幕墙也会对周围的行人车辆产生长时间影响,大负荷能源及生活用水需求则对周围市政供应提出了较高要求。

(4)绿色技术适宜性需要甄别。由于超高层建筑很高,因此玻璃幕墙一般不可开启,高层部分一般不适宜自然通风,而且场地面积一般较小,塔楼高层进行雨水收集也非常困难。

2、绿色节能技术在超高层项目中的应用

结合以上超高层建筑特点,以具体项目为例,从合理性、经济性角度出发,对超高层建筑绿色技术应用进行实证研究。本超高层建筑项目位于上海市黄浦区,是一栋商业办公楼,建筑高度为134.15m,建筑面积为10万m2,地上共27层,地下4层。裙楼为1栋层高3层的商场,塔楼为写字楼。本建筑已获得绿色建筑三星级设计标识。

2.1 绿色技术与设计

本超高层建筑项目采取的绿色技术措施包括节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、节材与材料资源利用、室内外环境质量技术等技术措施。

2.1.1 节地与室外环境

超高层绿色建筑从项目选址、规划布局、建筑设计、场地利用、交通组织、公共服务设置、景观绿地设计以及生态修复等工作入手,采用被动式节能优先的设计原则优化设计,能够为建筑的节能、节水、节材以及后期的运行创造更好的“先天条件”。

在本项目中,裙楼屋面设计了屋顶花园,供使用者作为休憩场所;景观设计以树池为主,布置蔓长春、紫薇、金桂等;整体绿化设计以乔、灌、草复层绿化配置;周边交通便利,步行距离500m内有轨道交通站点;采用多种停车方式,地下3层、4层为车库,在靠近电梯间周围,专设新能源车停车位,鼓励电动汽车使用;此外,在地下1层还设有自行车车位,鼓励使用非机动车,并提供淋浴更衣设施。经复核,地下建筑面积与建筑占地面积之比远超常规建筑指标,可见本项目在节地方面贡献较大。本项目采取的节地与室外环境技术措施见表1。

表 1 节地与室外环境技术措施


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2.1.2 节能与能源利用

在采用同种用能设备的情况下,超高层建筑的能源资源消耗与普通建筑相比要高得多。因此,采用先进的科学节能设计及规范的能源利用模式,才能更有效地体现绿色建筑的理念。

在本项目中,空调系统冷热源分别采用变频离心冷水机组和燃气真空热水锅炉,输配系统采用低区(B2~15层)一次泵变流量系统,高区(16~27层)采用变流量二次泵系统。过渡季节部分区域采用冷却塔免费供冷,夏季利用冷却塔回水预热生活热水,并采用排风热回收技术。室内照明灯具全部采用节能灯,走廊、楼道等公共区域采用LED节能灯,办公区域的照明采用就地设置照明开关控制,公共区域及汽车库照明采用楼宇自动化系统集中控制。

以太阳能作为可再生能源,设置了太阳能光伏发电和太阳能热水系统,B3层、B4层后勤区淋浴用热水采用太阳能系统(电加热辅助)供应热水,公共空间照明供电全部由太阳能光伏系统承担。本项目太阳能热水系统技术参数见表2,太阳能光伏系统技术参数见表3。

表 2 太阳能热水系统技术参数

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表 3 太阳能光伏系统技术参数

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2.1.3 节水与水资源利用

超高层绿色建筑通过采用低影响开发、高效节水措施、非传统水源利用等措施,能够营造舒适、健康、低碳、环保的工作和生活环境。

在本项目中,绿化浇洒采用滴灌系统,系统控制程序结合季节变化、植物种类、地形、光照、风向等因素,在保证植物正常生长下提供最少量的水;建筑物内污、废分流,红线内雨、污分流;收集塔楼、裙房及地下室的优质杂排水至B4层中水回收机房,经处理后供给12层以下办公冲厕、室外景观以及绿化等用水,系统处理规模为120m3/d,并配置严格的消毒以及防止误饮误用的措施;所有卫生器具均采用节水型器具。节水与水资源利用技术措施见表4。

表 4 节水与水资源利用技术措施


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2.1.4 节材与材料资源利用

超高层建筑的建筑材料消耗量十分巨大,因此在节材与材料资源利用方面应主要关注废弃物的循环再利用及轻质建筑材料的应用。

本项目建筑结构体系的设计充分考虑了对建筑结构自重的控制:采用轻质混凝土砌块墙,建筑办公区域隔断形式采用轻钢龙骨石膏板。办公层楼面采用网络地板;建筑塔楼采用钢筋混凝土框架—核心筒结构,并与裙房连为一体;建材全部使用预拌砂浆和混凝土。经复核,本项目高强度钢筋(HRB400)使用率达90.00%,可循环材料使用率达13.17%。本项目节材与材料资源利用技术措施见表5。

表 5 节材与材料资源利用技术措施

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2.1.5 室内环境质量技术

良好的室内环境质量的营造除了受室外自然环境影响之外,还需要依靠供暖空调、照明设备系统的支持,因此需要消耗大量的能源。如何两者兼顾,是超高层绿色建筑的重要课题。

本项目建筑外立面为玻璃幕墙结构,各外立面设置外遮阳系统,降低了日射得热,对窗口眩光具有一定程度的改善。地下空间采用天窗采光,并在一定区域设置导光管,改善地下一层采光环境。变风量系统回风管里安装CO2探测器,根据探测到的CO2浓度调节各区域的新风量:当CO2浓度超过规定值时,采用增加排风机的台数再加变频控制的办法,以增加新风量的供应;地下车库机械通风采用送风机,并设置CO2浓度探测器,根据CO2浓度实时探测情况,控制排风机的启停。室内环境质量措施见表6。

表 6 室内环境质量技术措施


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2.2 绿色施工与运营管理

建筑的运营管理是落实各项绿色技术,获得环保、经济、社会、文化效益的阶段。建立科学有效的绿色建筑运营管理评价体系有利于可持续发展目标的落实和实现。

本项目实现了建筑智能系统设备监控,监控内容包括空调冷热源系统、通风空调系统、给排水系统、电梯系统,并对空调系统的全年运行制定优化设计策略,以保证系统的高效运作。

本项目在运行阶段的测评分析主要关注室内热环境、室内声环境、室内光环境、室内空气品质等指标。

2.2.1 室内热环境

室内热环境检测包括室内温度、相对湿度、风速、新风量。室内温度、相对湿度检测抽取了餐厅、办公室、会议室等不同功能房间,进行供冷工况的检测;新风量检测抽取了2个新风系统,对风速和新风量进行了检测。

根据GB50189─2015《公共建筑节能设计标准》相关规定,供冷工况室内温度标准值为25℃,合理偏差为±1K;室内相对湿度标准值为40%~65%;风速标准值为0.15~0.30m/s;新风量标准值办公区应≥30m3/(h·P)、商业区应≥20m3/(h·P)。室内热环境参数检测结果见表7。

表 7 部分区域室内热环境参数检测结果


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根据表7的检测结果判定,室内温度、相对湿度、风速、新风量实测值均符合GB50189─2015的相关规定。

2.2.2 室内声环境

室内声环境检测对象为室内噪声值,检测房间类型主要选取餐厅、办公室、设备间走廊、商场。根据GB50118─2010《民用建筑隔声设计规范》的相关规定,餐厅噪声限值≤55dB(A);办公室噪声限值≤45dB(A);设备间走廊噪声限值≤60dB(A);商场噪声限值≤55dB(A)。部分区域室内噪声值检测结果见表8。

表 8 部分区域室内噪声值检测结果


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根据表8检测结果判定,餐厅、办公室、设备间走廊、商场室内噪声值均符合GB50118─2010的相关规定。

2.2.3 室内光环境

室内光环境检测包括室内照度、统一眩光值、一般显色指数。检测房间类型选取水泵房、车库、冷冻机房、变压器室、锅炉房、柴油发电机房、大堂、消防控制室、餐厅、办公室、空调机房、电梯厅、走廊、楼梯、自动扶梯、盥洗室等。

根据DGJ08113─2009《建筑节能工程施工质量验收规程》的相关规定,实测照度值不应小于设计值的90%;根据GB50034─2013《建筑照明设计标准》的相关规定,实测统一眩光值不应大于设计值,实测一般显色指数不应小于设计值。室内照度检测结果见表9,室内光环境检测结果见表10。

表 9 部分区域室内照度检测结果


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表 10 部分办公室室内光环境检测结果


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根据检测结果判定,建筑各功能区域的室内照度、统一眩光值、一般显色指数均符合DGJ08113─2009和GB50034─2013的相关规定。

2.2.4 室内空气品质

室内空气品质检测包括氨、甲醛、苯、总挥发性有机物(TVOC)、氡。检测房间的类型主要选取餐厅、办公室、商场。根据GB50325─2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》相关规定,氨浓度≤0.2mg/m3,甲醛浓度≤0.1mg/m3,苯浓度≤0.09mg/m3,总挥发性有机物(TVOC)浓度≤0.6mg/m3,氡浓度≤400Bq/m3。部分区域室内空气品质检测结果见表11。

表 11 部分区域室内空气品质检测结果


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3、超高层绿色建筑关键技术与效应

本超高层建筑项目,采用屋顶绿化、太阳能光伏发电、太阳能热水、绿化滴灌、中水回收利用、可循环材料使用、建筑外遮阳、地下空间自然采光等一系列技术措施,满足环保、节能、舒适、健康的要求。与普通办公楼相比,本项目与使用者的需求充分结合,在结构设计、建筑材料、使用寿命中均考虑与建筑技术系统相匹配,使各种绿色低碳技术成为和谐的整体。

由于在超高层项目中节约资源,减少污染物的产生及排放,尽可能利用可回收产品,真正做到了将健康、舒适、环保的办公环境与绿色低碳的设计理念有机结合,本项目因此还产生了以下3大效应。

(1)社会效应。本项目为推广绿色低碳的理念起到了积极的示范作用,不仅提高了项目的知名度及美誉度,还提升了服务质量及办公环境。

(2)环保效应。本项目改善了区域的生态环境,为人们的日常生活和工作提供了舒适、友好、便利的场所,应用的绿色建筑技术指引着区域生态环境的发展方向。

(3)经济效应。对比普通办公楼,本项目虽然初期投资有所增加,但节省了长期的运行费用。这样可以保证其在建筑全生命周期内对资源的消耗保持在最低限度。

4、结 语

超高层绿色建筑在设计初期就应融入可持续建筑的设计理念,并在后期运行阶段始终贯彻绿色、环保、节能的指导思路:运用多种技术手段,在节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量、运营管理等6大体系方面进行对标,最终实现在建筑全生命周期内的能源、资源的节约利用和建筑的可持续发展。

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