滨海新区南部新城代表性绿色建筑研究

蔡晓丹赵磊孙永娥

（1,3天津市联合环保工程设计有限公司 天津 300191 2天津市环境保护科学研究院 天津 300191）

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑[1]。绿色建筑的基本内涵可归纳为：减轻建筑对环境的负荷，即节约能源及资源；提供安全、健康、舒适性良好的生活空间；与自然环境亲和，做到人及建筑与环境的和谐共处、永续发展。

为应对全球气候变化、资源能源短缺、生态环境恶化的挑战，人类正在遵循碳循环的概念，以低碳为导向，发展循环经济、建设低碳生态城市、推广普及低碳绿色建筑。“十二五”期间，天津市将推进中新天津生态城、团泊新城、翠屏新城、解放南路片区、于家堡金融区等“三城两区”规模化绿色建筑[2]。滨海新区充分发挥中新天津生态城的示范效应，推广生态城指标体系，形成一批各具特色的生态片区。新城镇位于滨海新区界内的海河南岸，是天津市小城镇建设试点镇、文明示范镇之一。

1 工程概况

本工程位于滨海新区新城镇南开村，具备文化展示、绿色建筑战士、办公等多种功能，总用地面积10590.1m2，总建筑面积8719.3m2，其中地上建筑面积7131.5m2，主要建设1栋4层（局部2层、3层）展示办公中心；地下建筑面积1587.8m2，主要为停车库及设备用房。

建筑内容详细情况见表1。

表1 工程主要建筑

2 绿色节能设计

2.1 创新型节能表皮构造

建筑北侧外围护层采用装饰混凝土轻型挂板，该轻型挂板由废弃混凝土+石粉组成，主要成分为水泥、硅酸盐、特种填料、矿石原料和其它添加成分。可根据要求任意调配色彩直接加入制品中，通过独特的生产制作工艺，达到逼真的石材效果，却没有石材的辐射性，属于“绿色环保产品”。节能表皮构造与外墙保温层形成双层墙体，实现特朗博墙保温隔热目的。

2.2 超高热性能围护结构

根据寒冷地区被动式保温原理，对不同朝向调节外墙保温性能：东、西、南墙体采用200厚加气混凝土砌块+100厚岩棉，传热系数达到0.37W/m2·K；北侧采用更节能的同等厚度的砂加气砌块，结合节能表皮的封闭空气间层，传热系数则能达到惊人的0.2 W/m2·K左右。

屋面采用混凝土屋面，200厚SF水泥膨胀珍珠岩保温，传热系数为0.38W/m2·K；外窗采用聚氨酯框单框双玻双银Low-E玻璃外窗，传热系数达到1.5W/m2·K；天窗采用Low-E中空玻璃天窗，传热系数达到1.8W/m2·K。本工程的主要围护结构做法远优于《天津市公共建筑节能设计标准》DB29-153-2010中的相关参数，比较结果见表2。

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2.3 太阳能采暖（热水）+地源热泵耦合应用空调系统

采暖空调系统：

建筑物内冷源由模块式地源热泵机组供冷，热源采用太阳能系统供热+地源热泵的形式，优先采用太阳能，太阳能不足时采用地源热泵做补充。

地源热泵系统在室外东、西、南侧埋管大约80口，孔深120m，地源热泵机房设置在地下东南侧，地源热泵提供的冷、热量经换热器换冷、换热热后为空调末端提供8/15℃的冷水；冬季提供50/40℃的采暖热水。空调末端为风机盘管+新风系统，一至四层均设置空调末端。

太阳能采暖系统供应区域为一至二层，采暖末端为地板辐射采暖。系统在屋顶设置太阳能槽式集热器120m2，通过太阳能设备机房为采暖末端提供50/40℃热水。当地板采暖能够满足室内温度高于20℃时，风机盘管不启动，供热全部由地板采暖提供；当室内温度低于20℃时，风机盘管开启补充不足部分负荷，供热由地源热泵提供。

太阳能采暖系统能够提供28%的采暖热量（约61485kW·h/a），地源热泵系统能够提供72%的采暖热量（约151344kWh/a）。

太阳能热水系统：

太阳能热水与太阳能采暖系统合用，提供室内日常盥洗生活热水。由屋顶设置的120m2太阳能槽式集热器采集的热水收集至热水水箱保温，经循环泵输送至用水点。太阳能热水系统能够提供约23081kW·h/a的热量。

2.4 薄膜光伏发电建筑一体化系统

展厅采光顶安装约200m2铜铟镓硒（CIS）薄膜光伏组件，预计安装功率20kwp，年发电量约21600kW·h/a，通过并网为建筑自身提供电源，可有效提高项目可再生能源数量。

CIS薄膜是由铜、铟、硒等元素组成的直接带隙化合物半导体材料，是第二代光伏技术中光电转换效率最高的薄膜太阳能电池制造技术，具有高效率低成本长寿命的多重优势，是最有希望降低光伏发电成本的高效薄膜太阳能电池。

2.5 屋顶农业+垂直农业+垂直绿化

屋顶绿化分为屋顶花园与屋顶农业。屋顶农业较屋顶花园相比更注重美观，强调作物一年四季景象变换更替。屋顶采用模块化组合花箱，自带灌溉系统、施肥系统、排水系统、无缝拼接组合为一体的功能，适合中国绝大部分地区的植物。

垂直农业采用无土栽培的方法在室内种植农作物，更强调互动性和可视性，既为室内增添清新自然的元素，又吻合展示中心绿色低碳的主题。

垂直绿化在墙体外侧搭建网架结构悬挂种植容器，通过自动灌溉系统对种植植物进行教官、施肥，通过优良的颜色、造型设计进行墙体绿化方式，可增强夏季隔热效果。

2.6 室内采光通风优化

建筑物朝向基本坐北朝南，并通过自然通风模拟和自然采光模拟，优化建筑的通风及采光。并根据不同功能空间及朝向的需求，设计了活动推拉式金属遮阳和金属百叶遮阳，西向面对公园采用机翼式金属遮阳，可根据太阳入射角度的变化，自动进行调节，有效遮挡西晒。

2.7 生态水池中水/雨水综合利用

自建再生水回用设施，采用地埋一体化中水处理装置，利用生活污水作为水源制备再生水，用于冲厕、绿化及景观用水，再生水处理量为722.5m3/a。

雨水的利用通过设置下凹绿地、透水地面、雨水渗排系统等实现雨水入渗、蓄留等调控和地表径流调控，实现雨水的资源化。

3 节能潜力分析

3.1 太阳能采暖+地源热泵耦合应用空调系统

太阳能采暖系统约提供61485kW·h/a的热量，地源热泵系统约提供151344kW·h/a的热量，则项目年可节约市政热力212829kW·h/a，折合标煤26.16tce/a。

3.2 太阳能热水系统

工程建成后年耗热水量2637m3，将这些生活热水由10℃加热到60℃所需的能量为153825kW·h/a。太阳能热水系统能够提供约23081 kW·h/a的热量，即15%的热水由太阳能提供，太阳能热水系统年节约用电23081kW·h/a，折合标煤2.84tce/a。

3.3 光伏发电系统

展厅采光顶安装约200m2铜铟镓硒薄膜光伏组件，预计安装功率20kwp，年发电量约21600kW·h/a，通过并网为建筑自身提供电源。则光伏发电系统年节约用电21600kW·h/a，折合标煤2.65 tce/a。

3.4 生态水池中水雨水综合利用

自建再生水回用设施，采用地埋一体化中水处理装置，可提供再生水722.5m3/a。绿化用水采用雨水下渗及雨水回收系统提供，可节约绿化用水1137.6m3/a。

综上，本工程年节约能耗31.65tce/a，节约中水资源1860.1m3/a。

4 结语

本工程根据建筑性质和特点，充分利用室内外空间与所在区域的太阳能、地热能资源，由外至内的集合了先进的绿色能源技术，不仅降低建筑自身能耗，更为整个南部新城的规划起到展示和引领的作用。

节能型建筑材料、太阳能光热系统、光伏发电系统、资源回收利用技术等一系列的节能技术措施越来越多的运用到绿色建筑中去，但需根据项目自身的条件及功能考虑节能技术的应用，尤其需根据项目所在地的可再生能源和资源的可利用程度和价值来考虑，并且不能对当地的环境资源造成破坏，绿色建筑应由内之外的营造出绿色、低碳、可持续的概念。

[1]绿色建筑评价标准 [S].中华人民共和国住房和城乡建设部，2006，4.

[2]天津推进绿色建筑规模化发展[N].墙材革新与建筑节能，2012,(11):15.