绿色建筑设计案例-天津市节能管理中心

天津市节能管理中心绿色建筑设计

摘要：本文从绿色建筑全生命周期的概念出发，阐述天津市绿色建筑示范楼的设计思路。着重介绍了示范楼在节能、节地、节水、节材方面的规划和设计。其中，在节能方面主要研究了围护结构的选择、遮阳方式的优化、冷热源的利用形式、空调系统的节能以及太阳能利用等。认为绿色建筑应该贯穿于规划、设计、施工、运行管理各个环节，才能有效地保护大环境、优化小环境。

关键词

：绿色建筑 围护结构 节能

1 工程简介

天津市建设节能管理中心坐落于天津市河西区梅江小区内，建筑面积为7400m2，呈圆形结构。它是一座在原有规划基础上功能改建的建筑，原有规划为了和周围环境保持合谐统一，围护结构采用玻璃幕墙形式。外围被人造水池环绕，水池内常年养殖观赏鱼，远处看像一朵莲花盛开在水中，晶莹剔透如图1所示。本建筑从设计入手，将建成一座绿色建筑示范楼，于是设计者们从以下方面进行了规划和设计。

图1 天津市建设节能管理中心效果图

2 绿色建筑的设计

2.1 设计理念

建筑节能作为可持续发展的一个重要环节，已经受到人们越来越多的重视。而绿色建筑作为一个整

体，需要从节能、节水、节地、节材各个方面进行全方位的考虑。绿色建筑是从规划、设计、建筑技术（施工过程中对环境的影响降至最低)和绿色建筑材料（为人们提供健康、舒适、低耗、无害空间，拆除后又对环境危害降到最低）方面进行全面应用和实施的高效集成建筑。有人把绿色建筑归纳为4“R”建筑，即“Reduce”，减少建筑材料、各种资源和能源的使用；“Renewable”，利用再生能源和材料；“Recycle”，利用回收材料，设置废旧物回收系统；“Reuse”，在结构允许的条件下重新使用旧材料

[1][2]。

绿色建筑应全面贯彻“全生命周期”的概念，应全面考虑建筑和所使用产品的生命周期。生命周期原指一种产品从在市场上出现到最终消失的过程，包括投入期、成长期、成熟期和衰落期四个时期。建筑的生命周期是指建筑从最初的规划设计，到随后的施工、运行，直至最终的拆除、报废的一个完整的寿命周期[2] [3]。而建筑所使用的材料，在生产时，从原材料的投入、制造、流通到使用都必须投入能量。关注建筑的全寿命周期，而且确保施工过程中对最低。

2.2 绿色建筑设计

本建筑结构外倾，有效扩大了室内使用面积，地下室为机房和存车场；屋顶部分设为水箱间和设备间。其余屋顶部分阴面为观光屋顶，阳面布置了太阳能电池板，充分利用了空间，满足了节地要求。在节水方面，选择感应式水龙头，卫生间采用再生水冲厕，建筑周围建有雨水收集系统，用于补充建筑周围的湖水，可有效节约水资源。室内建筑材料和装饰材料的选择充分考虑到了环保、节约的理念，做到对室内空气质量污染降到最低、拆除后可循环利用，有效贯彻了节材的要求。在节能方面进行了如下规划。

3 能源规划与利用

本着节约能源、保护环境、提高工作区域舒适度的原则，在节能方面进行了如下工作： [4]

3.1 围护结构

玻璃幕墙外倾70º，既可和莲花的外型相对应，又能尽可能多地反射太阳光，减少夏季太阳辐射热。玻璃幕墙做成可呼吸式，外层采用普通的钢化玻璃，内层采用中空LOW-E玻璃。LOW-E玻璃的种类较多，比较有代表性的有普通LOW-E玻璃和温屏玻璃。其性能指标如表1。

表1 LOW-E中空玻璃和温屏玻璃性能参数

由表中数据可见，温屏玻璃的传热系数低，可见光的透射比高，太阳光的透射比小，而且性价比较好，故本建筑选用8-12-8mm温屏玻璃。

呼吸式幕墙由内外两层组成，外层用普通钢化玻璃，内层采用温屏玻璃。外层和内层之间有1.15米的空气夹层。外层幕墙上下各设置可自动启闭的通风窗。冬季，窗户关闭，太阳能通过外层玻璃加热夹层内的空气。天津市标准年1月份8：00～18：00室外平均温度为-0.94℃[5]。经计算，由于太阳辐射的影响，夹层内的空气温度比室外温度平均高出3.4℃。以室内温度为18℃计算，有空气夹层时，白天所消耗的热量为无夹层时的77％，节能23％。过渡季节，窗户常开，室外空气经湖面净化冷却后通过空气夹层进入室内，用外界空气冷却夹层内的空气温度，减少了进入室内的太阳辐射热。

3.2 遮阳

每层楼板处都有出挑结构，既起到水平遮阳的作用，又可满足人工清洁幕墙的需求，而且在出挑处还可种植一些应季花草，满足人们亲近自然、享受自然的需要。

考虑到幕墙太阳辐射大的特点，本建筑设计了移动遮阳板。根据圆形结构的特点，遮阳板采用动态形式，即随着阳光的移动，遮阳板自动运动，以遮蔽阳光的正面辐射。遮阳板上贴附太阳能电池板，利用太阳能发电来驱动遮阳板的运动，在归位或阳光较暗时，市电补充。

3.3 冷热源的选择

能源形式多种多样，但水源热泵和地源热泵是绿色环保的可再生能源形式。经技术经济比较，地源热泵和水源热泵在生命周期内初投资和运行费用最小。而水源热泵在回灌方面有一定的困难，考虑到本建筑面积较小，周围湖底面积较大，可采用地源热泵作为冷热源。一般来说，采用地源热泵，建筑物夏季向土壤排放的热量要高于冬季从土壤中吸收的热量，长时间运行会形成土壤温度逐步升高的趋势。经计算，本建筑冬季需要由地源热泵提供的热负荷为175KW，要远远小于夏季420KW的冷负荷。为了满足冬夏平衡的要求，冬季热泵在满足本建筑热负荷的前提下，同时向邻近一座面积2000多平米的办公楼房供热。这样可以基本满足冬夏平衡的需要。

3.4 空调方式

本建筑采用温湿度独立控制空调系统，新风机采用热泵型溶液除湿降温型式。夏季新风经溴化锂溶液进行除湿，与蒸发器换热降温后送入室内。浓度低的溶液先与排风进行全热交换，再吸收冷凝器的热量来浓缩溶液，使溶液得到再生。热量没有浪费，机组的COP值可达5.5左右。冬季改变四通阀方向，将新风加热加湿[6]。新风量根据回风中的CO2浓度来自动进行调节，以满足室内空气质量。

采用了独立新风系统后，室内空调末端就不必承担湿负荷了。经比较，采用干盘管形式，将传统的7／12℃冷水提高到18／22℃，可使冷水机组的COP值大大提高，还可降低室内送风温差，提高室内的舒适度，同时避免了室内各种病菌的滋生和蔓延。

3.5 玻璃幕墙不舒适性的改善

玻璃幕墙对比普通结构墙体，夏季会对人形成热辐射，冬季会形成冷辐射，舒适度较差。为此，在楼板300mm冬季利用热空气上升的原理，阻挡冷空3.6 太阳能利用

太阳能作为一种清洁能源，已经受到人们的普遍关注。从利用效率上来说，太阳能热水器效率高、投资小，本建筑的生活热水采用此种类型。采用太阳能路灯和草坪灯，走廊和电梯前庭等暗区使用太阳能发电系统。考虑到能源转换效率和传输损失的问题，在3、4、5层屋顶平台上分别设置太阳能发电系统，发出的电就近使用。太阳能照明灯具采用白色发光二极管，一是因为它寿命长、光照度大；二是考虑到它可直接利用直流电，省去了逆变器，减少了初投资和能源转换损失，节约了运行费用。 4 其它方面

在节水方面，卫生间采用中水冲厕，使用节水型卫生器具和洗浴设备。设置了雨水回收系统，将收集到的雨水通过处理排到建筑周围的水池内。

施工过程中，设置了物品回收箱，可回收利用的物品重新利用。建筑本身也考虑了垃圾分类系统，选用材料多为可循环利用型。

室内装修材料使用绿色环保、无污染型，以保证室内的空气质量。

4 结论

本绿色建筑示范楼按照《绿色建筑技术导则》中的各项建议进行了全面规划与设计。运用全生命周期理论，从设计入手，在建筑选材、能源利用、施工组织以及废物利用等方面进行了详细规划。无论对室外大环境，还是室内小环境都将污染降到了最低。而且在节能方面也使用了清洁能源，提高了机组的

运行性能。并按建筑照明的要求设计了功率适中的太阳能发电系统，有效实现了节能的目标。

参考文献：

[1] 徐波．营造绿色建筑，提高人居环境质量[M]．北京：中国建筑工业出版社．2001．

[2] 匙静，石立峰，王立群. “绿色建筑”全寿命周期分析[J]. 石家庄职业技术学院学报，2005，17(1)：

67-69.

[3] 中国建筑承包公司.中国绿色建筑.可持续发展建筑国际研讨会论文集［C]．北京：中国建筑工业出版社，2001．

[4] 建设部、科技部，绿色建筑技术导则[S]. 2005．

[5] 张晴原，Joe. Huang．中国建筑用标准气象数据库[M].北京：机械工业出版社．

[6] 刘晓华，江亿．温湿度独立控制空调系统[M].北京：中国建筑工业出版社，2006．