谈建筑节能与新能源的综合利用

韩 永 吕蕙芳

(镇江市公共住房投资建设有限公司，江苏镇江 212000)

当前，随着我国城市化进程的进一步加快，我国生产总值不断增加及制造业整体结构的全面调整，建筑能耗比例会随之不断的提升，逐渐的与西方发达国家临近占总能源消耗的1/3，从近三十年来关于能源方面的研究与实践中看出，人们一致认为建筑节能在所有的节能途径中是最具备节能条件的，是减少能源消耗，确保能源消耗供应充足的最佳方式之一，同时大型公共建筑的耗能比重越来越大，综上所述我国的节能重点应是通过改进建筑设计、加强围护结构保温和有效利用太阳能，对大型新建公共建筑进行节能设计，对既有大型公共建筑进行节能改造，使建筑能耗大大降低。

1 工程概况

镇江市第二人民医院整体搬迁工程项目规划建筑净用地26 700 m2(26．7 hm2)，总建筑面积29 295 m2，项目医疗综合楼等地上建筑28 095 m2，地下1 200 m2，全部为示范面积。建筑密度18．33%，容积率1．05，绿化率35%，地上机动停车位150个。项目建筑高度72．2 m，计划建设期22个月。该项目为医疗综合楼，属于公共建筑，主要是通过综合应用相关的节能技术达到相关的节能目标，对本地区贯彻国家节能减排政策起到示范工程作用。

2 工程主要节能技术措施实施方案

2．1 太阳能热水系统

镇江地区年平均气温15．4℃，日照数2 057．2 h，适合推广太阳能热水器，太阳能热水系统是民用建筑工程设计技术措施——节能专篇/给水排水中推荐的一种节能热水系统。该系统由集热器、贮热水箱、管道、控制器等组成，采用紧凑式或分离式布置。本项目太阳能热水系统采用集中热水供应方式，应用于镇江市第二人民医院医疗综合楼，该医院建筑地下1层，地上14层，建筑屋面有效面积为904 m2，设计采用全玻璃真空管太阳能集热器，热水系统主要应用于医院住院部，其中，手术室为全天供应热水，病房为定时供应热水，储热水箱容积按屋面集热器全天产热水量确定。根据国标图集06SS128太阳能集中热水系统选用与安装的规定、住院部定时供应热水制度及住院部病人很大一部分靠陪护人员帮忙擦洗的实际用水情况，取GB 50015-2003建筑给水排水设计规范中热水用水定额下限值，见表1。

表1 热水用量计算(60℃)

其中，Ajz为直接加热集热器总面积;qrd为设计日用水量，L/d;tr为热水温度(60℃);t1为冷水温度(5℃);Jt为集热器采光面年平均日太阳幅照量，kJ/(m2·d);F为太阳能保证率(30%～80%);nj为集热器年平均集热效率(45%～50%);η1为贮水箱和管路的热损失(15%～30%)。

就特定区域而言，C，t1，Jt为固定值;qrd，F，nj，η1为设计确定值，分别根据设计保证率、产品特性等选材各有不同，综合各项因

直接加热供水系统的集热器总面积可按下式计算［1，2］:素取值从最不利情况考虑，qrd=91 L/d，tr=60℃，t1=4℃，nj=45%，η1=30%，F=0．3，镇江地区平均日太阳辐照量13 933 kJ/(m2·d)，最终计算得，人均集热器面积为Ajz=1．4 m2，建筑屋面有效面积为904 m2，因此，在设计过程中，尽最大可能利用屋面布置太阳能集热器可以同时满足645人的需求，从最有利的情况取值，综合各项因素从最不利情况考虑qrd=36．4 L/d，tr=60 ℃，t1=4 ℃，nj=50%，η1=15%，F=0．3，平均日太阳辐照量18 550 kJ/(m2·d)，最终计算得Ajz=0．32 m2，建筑屋面有效面积为904 m2，因此，在设计过程中，尽最大可能利用屋面布置太阳能集热器可以同时满足2 825人的需求。最大限度的利用了太阳能。

2．2 外墙外保温及屋面保温隔热技术

外墙外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，以赋予建筑物良好保温隔热性能的建筑节能措施。因为我国地少人多，城市人口居住密度高，居住建筑结构以多层和高层建筑为主，实施外墙外保温建筑结构的单体面积以及高度都大很多，所以外墙外保温施工难度较大［3］。目前，我国聚氨酯硬泡外保温喷涂技术发展较为迅速，该外墙外保温系统是一种综合性能良好的新型外墙保温体系，聚氨酯硬泡喷涂外保温形式具有保温隔热性能好，可使全年采暖和制冷总天数减少，且日运行时间短、没有任何缝隙，不会产生“热冷桥”，适用范围广泛、施工简便、容重低、导热系数低、材质稳定，且阻燃、隔声、抗震防腐［4］，其不空鼓、抗裂、防水技术尤其是适合镇江地区多雨、季节温差大等特点，聚氨酯硬泡导热系数为 0．022 W/(m·K)，EPS为 0．041 W/(m·K)，XPS为0．028 W/(m·K)，24 cm轻体砌块墙体体形系数大于 0．3，墙体的传热系数为0．57。若采用聚氨酯保温，保温层厚度30 mm，EPS 80 mm，XPS 60 mm厚(考虑空腔和空隙的因素)。聚氨酯密度为35 kg/m3，抗拉粘结强度0．3 kPa，完全可承受高层建筑外墙由于风的负压荷载及饰面砖每平方米30 kg～35 kg的重量。而EPS抗拉强度在干燥状态下，仅为0．1 kPa，浸水后的粘结抗拉强度则更低，聚氨酯系统采用整体喷涂，尺寸变化率小于1%，加之采用薄抹灰柔性抗裂层，表面一般不会开裂。而EPS，XPS则要求陈化40 d后方可使用，但在实际工程应用中很难做到这点，因而许多EPS，XPS保温工程出现裂缝，墙体透寒、渗水等问题。聚氨酯硬泡闭孔率90%，自结皮闭孔率100%，堵塞所有空隙，而EPS，XPS为空腔粘贴，且水，结露水容易透过缝隙及空腔渗入基体。聚氨酯发泡剂采用无氟或半氟发泡，而EPS，XPS很难做到大都采用氟利昂发泡，气体挥发破坏臭氧层，易造成污染。通过以上对比聚氨酯硬泡喷涂外墙外保温在我国建筑节能领域具有良好的应用价值。其具体施工工艺为:放线打点→清理墙面→喷刷聚合物专用界面剂→喷涂聚氨酯保温隔热层→第一遍抗裂砂浆找平、压入玻纤网格布→门窗、突出线条、阴阳角等部位特殊处理→第二遍抗裂砂浆抹面→饰面层施工(见图1)。

2．3 玻璃幕墙外围护部分保温隔热技术

玻璃幕墙是目前公共建筑普遍采用的一种建筑造型元素及立面营造手法，传统节能技术仅仅关注幕墙材料的隔热能力，而忽略建筑整体节能效果，单方面提高了幕墙的造价而节能的收效甚微。因而有必要从建筑的整体节能性能着手分析传统玻璃幕墙的节能问题，提出解决方案。为此，我们采用性能化节能设计理念，解决本工程节能设计中的关键难题。性能化节能设计是一套完整的设计理论体系，应用公共建筑的幕墙节能设计中最重要的目标是:

1)提高建筑的整体节能性能以达到及超过国家及地方的建筑节能标准;2)减少冬季采暖期幕墙的散热并加大夏季幕墙的隔热能力，减少建筑冷暖负荷的同时可为建筑内部提供舒适的工作环境;3)充分整合幕墙节能体系与其他节能技术，保证节能体系在建筑全寿命周期内的低成本、低能耗运行;4)具有一定的抗火灾、风灾、震灾的能力。为此，公共建筑的幕墙性能化设计应渗透于建筑规划设计、单体设计、结构设计、暖通设计以及设备选型的始终，并在既有建筑节能标准中寻找突破，控制局部节能薄弱环节，加强整体节能性能，以实现建筑形态美观与建筑节能高效的双赢。针对本工程建筑玻璃幕墙的节能设计，我们采用了断热铝合金门窗和Low-E中空玻璃的保温隔热形式。断热铝合金门窗可以形成断开的“冷桥”，有优良的断面力学性能，良好的气密性，造型美观，便于镶嵌中空玻璃;Low-E玻璃的遮阳系数可以达到0．4，有较高的节能保温特性，透光性能好，充分的利用自然光。通过二者的整体优化设计实现良好的保温隔热，减少玻璃幕墙外围护部分的能源消耗，提高玻璃幕墙的美观性和舒适性能。

图1 聚氨酯外保温系统详图

3 结语

与常规公共建筑相比，除去必要的围护、门窗、照明、空调费用后，太阳能热水系统增量成本为360万元，聚氨酯部分增量成本为101万元、本工程的新型节能门窗示范增量成本为350万元，本示范工程增量成本为811万元，建筑节能增量成本364．5元/m2，静态回收期为9年～12年，设计达到65%的节能标准［5］。

［1］ GB 50015-2003，建筑给排水设计规范［S］．

［2］ 郑瑞澄．民用建筑太阳能热水系统工程技术手册［M］．第2版．北京:化学工业出版社，2011．

［3］ 陈全良，黄振利．聚氨酯硬泡喷涂外墙外保温系统研究［J］．外墙外保温应用技术，2005(3):71-72．

［4］ 李 霞．建筑保温突飞猛进——聚氨酯产业何去何从［J］．中国建筑保温资讯，2007(3):67-68．

［5］ DGJ 32J-96-2010，江苏省公共建筑节能设计标准［S］．