浅谈节能建筑的思考与设计

田鹏

河北大地建设科技有限公司（050000）

浅谈节能建筑的思考与设计

田鹏

河北大地建设科技有限公司（050000）

这里主要论述建筑节能的必要性，建筑设计中的节能设计手法及各项节能技术在项目中的运用情况。

建筑节能；节约资源；太阳能技术

目前，我国建筑用能浪费极其严重，建筑业物质消耗占全部物质消耗总量的15%左右，建筑能耗约占全社会能耗的28%。如果这种高耗能建筑持续发展下去，国家的能源生产势必难以长期支撑此种浪费型需求。实现国民经济可持续发展,推行建筑节能势在必行、迫在眉睫。

2011年,我们承担了河北地理信息基地的设计任务,设计之初确定了本建筑在满足外形美观、平面功能达到业主要求的前提下，达到节能、减排、降低运行及维护成本的设计思路,并在设计中具体实施。

1 项目概况

河北地理信息基地位于河北省石家庄市长安区,占地面积约7 938 m2,总建筑面积27 088.03 m2，地下二层，地上裙房2层、主楼12层，是集办公、餐饮、健身、休闲为一体的综合高层建筑。河北地理信息基地造型独树一帜，磅礴的气势中透露出精致典雅，为城区极具特色的现代建筑之一。

图1

2 气候特征

石家庄市属于温带大陆性季风气候，年最高气温42℃，年最低气温-10.6℃，四季分明，寒暑悬殊。

3 设计思路

结合气候特点,采用了控制建筑的体型系数，设计外围护及建筑热桥保温系统，采用节能门窗及幕墙系统，利用地源热泵作为冬季采暖与夏季制冷的能量来源，辅以成熟的节水、节电、节材及太阳能利用技术，力求最大限度降低建筑的能源消耗。

3.1 建筑布局与体型设计

单体采用南北朝向布置，立面造型设计与节能设计统一考虑，最大限度保证采光、自然通风的同时,严格控制建筑体形系数，减少建筑外表面围护结构的表面积，降低能耗。通过不断的综合优化设计，最终实施方案的建筑体型系数为0.13，建筑表面积为9 316.74 m2，为降低能耗提供了有力的条件。

图2

3.2节能的围护结构

3.2.1 外墙外围护结构保温系统

本项目为框架剪力墙的结构形式，采用经济且节能效果显著的混凝土加气墙加50 mm厚岩棉保温层的外围护结构,综合导热系数为0.53[w/(m2·k)]，达到了河北省《公共建筑节能设计标准》的节能限值要求。立面外墙装饰设计的干挂石材幕墙与外墙形成了一道隔热空气层，增强了建筑的节能效果。

3.2.2 屋面保温系统

建筑屋面直接面对太阳辐射，屋面热损耗是建筑热损耗最重要的组成部分。在设计中把节能设计与主体顶层、裙房二三层的平面功能及景观相结合,主体屋面采用的是铺设60 mm厚酚醛复合保温板，导热系数0.42[w/(m2·k)]。为防止太阳直接辐射和增强立体美观的建筑造型效果，在主屋面上方设置了一个结构局部链接的架空框架，缓解了阳光直接暴晒对建筑热损的影响。我们将设有独立控制空调系统的职工活动空间设计在顶层，在无人使用时可关闭，减少了人为因素造成的热损耗。

裙房屋面上设计了种植屋面，在采用60 mm厚酚醛复合保温板保温层的同时另附有植被保护，既达到更好的屋面节能效果，又为三层餐厅的就餐人员提供了良好的视觉享受。

3.2.3 外门窗节能及建筑遮阳系统

根据河北省《公共建筑节能设计标准》中不同体型系数、窗墙比、朝向及建筑遮阳的不同要求，结合本工程相关数据确定选用各朝向的门窗类型如下：

南向外门窗选用辐射率＜0.15、隔热铝合金low-E离线（6+12氩气+6）中空玻璃上悬窗,传热系数K=1.96[w/(m2·k)]，要求遮阳系数小于0.5。

北向外门窗选用辐射率＜0.15、隔热铝合金low-E离线（6+12空气+6）中空玻璃上悬窗,传热系数[w/(m2·k)]。要求遮阳系数小于0.6。

东西向外门窗选用辐射率＜0.15、隔热铝合金low-E离线（6+12空气+6）中空玻璃上悬窗,传热系数K=2.20W/m·K。要求遮阳系数小于0.7。

大堂共享空间的屋顶采光窗采用8钢化夹层玻璃+12空气+8钢化夹层玻璃，传热系数K=2.4[w/ (m2·k)]。在人员出入密集的建筑入口处设置门厅，减少热损耗。

3.2.4 幕墙系统节能系统

为提高幕墙的隔热性能，幕墙框料采用隔热型材、隔热紧固连接构件，以避免形成热桥。玻璃采用low-E镀膜中空玻璃，并在非透明和设有窗坎墙部分的幕墙板后空间采用岩棉保温层进行保温，以满足墙体的保温隔热要求。在幕墙周边与墙体连接处采用密封胶进行封闭处理，加强幕墙的保温隔热效果。

3.2.5 节能低耗的空调系统

地源热泵是一种利用利用地下浅层地热资源的即可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源，实现低温热能向高位转移。

本工程新风空调机组带全热回收装置，热回收效率不低于60%，过渡季节全新风运行，最大程度减少空提能耗。夏季冷负荷为1 713.5 KW，冬季热负荷为1 250.4 KW，夏季累计负荷大于冬季累计负荷。为保证地下换热器的热平衡，选用土壤源热泵和常规电制冷机组联合运行方式。冬季两台土壤源热泵承担全部负荷，空调末端供回水温度为45/40℃。夏季两台土壤源热泵和一台常规电制冷螺杆机组共同承担负荷,空调末端供回水温度为7/12℃,设置冷却塔一台，用于释放多余热量，保证冬夏土壤热平衡。

3.2.6 机械与自然相结合的通风系统

本项目主体办公区南北通透，在室外自然条件良好的情况下可有效地进行自然通风。新风系统则可根据需要进行机械通风，两者结合能满足通风要求，又能达到节能减耗的设计意图。

3.2.7 太阳能技术的运用

太阳能是一种可无限运用的洁净能源。本项目在主屋面的局部阳光直射区设有太阳能集热箱，作为职工体育活动的淋浴区的热水供应。

3.2.8 其他技术与措施

场地绿化与单体紧密结合，屋顶花园的绿色景观与庭院内的植被上下呼应，为建筑营造了一个生机盎然的生态环境。

在设备控制、照明系统等方面采用智能管理系统，有效提高了设备工作效率，达到节省成本与降低消耗的目的。

4 结语

河北地理信息基地通过对其外围护结构的保温层节能设计，门窗、幕墙系统的准确选型和细部处理，内部冷暖设备的优化设计，选用绿色环保的地源热泵空调能源供给形式，以及智能化建筑管理系统等的综合运用，跻身于节能建筑的行列。