綠色建筑在綜合建筑工程中的應用研究*

馮煒平

(北京中聯環建設工程管理有限公司杭州分公司 杭州 310000)

綠色建筑是指在設計、施工、運行等全過程中,充分考慮節能、環保、經濟、適應性等方面,旨在降低對環境的負面影響,并為人類提供健康、舒適、高效的建筑。對于綜合體建筑而言,其具有高度集成、功能復雜、人員密集的特點,從耗能的角度進行分析相比于其他類型建筑也具有更高的能耗,因此綠色建筑的理念難以落實。隨著人們對環保意識的提高和技術的不斷進步,綜合體建筑也逐漸開始采用綠色建筑的理念展開設計和施工。

隨著行業內綜合體建筑占有量的提升,應用綠色建筑理念展開綜合體建筑的設計、施工、管理是具有必要性的。通過采用綠色建筑的理念和技術,綜合體建筑可以實現節能減排、環保減排、提高資源利用效率等多重目標,實現建筑工程行業的可持續發展。

1 綜合體建筑暖通空調與新風系統的應用

1.1 暖通空調新風系統與綠色建筑

暖通空調和新風系統在綜合體建筑中可保持穩定的室內熱環境、維持空氣清晰,對于提高室內舒適度、確保環境健康安全均具有積極促進作用。從綠色建筑的角度進行分析,傳統暖通空調設備在使用過程中會消耗大量的電能,其能源轉化率偏低,同時由于綜合體建筑人員進出頻繁,室內熱環境難以保持。綠色建筑對于室內環境的舒適度、健康度具有要求,但同時也需考慮建筑節能的核心,從此角度來看,明確暖通空調、新風系統與綠色建筑指標之間的平衡是具有必要的。

1.2 設備選擇及其技術要點

(1)暖通空調和新風系統的負載需進行預先計算。對于空調設備,空調的功率符合可參考下表。對于綜合體工程,考慮到人員進出頻繁、內部用途復雜的特點,可按300 W/m2的負荷進行空調設備的選擇;對于空調的換風量,需按照室內面積和標高進行計算,最小換風量不應小于1.5 V/h,其中V 為室內空間的容積。根據室內的面積、標高等確定空調設備和新風系統的功率,其可保障室內熱環境的舒適度,同時避免配置的功率過高而產生能源浪費的問題,影響綠色建筑理念的落實。

表1 綜合體建筑空調功率計算

(2)傳統暖通空調設備的能量來源以電能為主,以一般綜合體內建筑使用的30匹空調為例,其單日耗電量可達200度以上,而在我國電能以火力發電為主,大量的電能使用并不利于綠色建筑指標的落實。針對綠色建筑在進行設計的過程中可擴充制熱或制冷的能量來源,如通過新能源熱泵作為中央空調的能量補充。新能源熱泵是一種高效、環保、節能的空調系統,它利用可再生能源將環境中的熱量或冷量提取出來,并通過中央空調系統將熱量或冷量輸送到建筑物內部,以滿足人們舒適度的需求。新能源熱泵利用可再生能源提取熱量或冷量,相比傳統空調設備,能源利用率更高,同時也減少了碳排放和對環境的污染。

(3)新風系統可選擇具有熱交換能力的設備,得益于新風系統所具有的熱交換器,其在進行室內外換風的過程中,可實現換氣不換熱。室外新鮮空氣和室內污濁空氣,經過濾后在熱交換芯體中進行溫度和濕度的交換,在高分子膜和熱介質的作用下,確保各流向的空氣通道獨立,不會被污染。熱交換芯體的工作原理可參考下圖,其可實現高效的能源回收,確保室內空氣清新的基礎上保持溫度和濕度的穩定,提供健康、舒適的室內居住工作空間,同時有利于能源節約,其符合綠色建筑的有關要求。

圖1 熱交換芯工作原理圖

(4)對于暖通空調設備和新風系統,其操作模塊可引入智能化技術進行管控。結合傳感器、物聯網、大數據等技術形式,可搭建智能化暖通設備管理平臺,管理者可使用手機等設備進行空調、新風的遠程操作,同時設備自身具有一定的智能化能力,可根據室內外溫度變化、建筑室內是否有人活動等指標,自動化調整設備的啟停,或改變工作頻率,可在不改變使用體驗的基礎上實現能源的節約。

2 綜合體建筑中綠色建材的應用

2.1 綠色建材與綠色建筑理念

綠色建材是指采用清潔生產技術,大量采用工業或城市固態廢物生產的無毒害、無污染、有利于人體健康的建筑材料。在綠色建筑中,應用綠色建材可通過降低能源消耗、減少對自然資源的依賴、提高資源利用效率等實現綠色建筑理念的落實。綠色建材具備“節能、減排、安全、便利和可循環”的特征,在綜合體建筑中可通過增加綠色建材的應用比例的方式,從全生命周期的角度進行評價,有利于降低能源消耗、確保建筑質量、實現環境友好和人員健康。

2.2 材料選擇及綠色建筑理念落實

(1)纖維石膏板:是一種以建筑石膏粉為主要原料,以各種纖維為增強材料的一種新型建筑板材,作為傳統混凝土預制隔墻板的替代材料。該材料使用的主要膠凝材料為脫硫石膏,而石膏產品自身就是火力發電廢氣處理的副產物,通過制成建材產品可實現材料的高效利用;石膏板產品均有自身輕質的特點,相比于同等體積和性能的混凝土材料而言,自重可減少35%以上,既能夠保障工程結構安全,又能夠避免建筑自重過大,提高建筑整體的安全性;纖維石膏板材料具有回收再利用的特質,報廢拆除后經粉碎后又可再次使用,減少建筑更新迭代過程中的固體廢料。從全生命周期的角度進行考量,纖維石膏板具有節能、環保、可回收、高施工性的優異特質,符合綠色建筑的有關要求。

(2)水泥基陶瓷磚膠粘劑:瓷磚裝飾具有較高的品質定位,可對于室內環境品質具有較大提升,隨著行業發展瓷磚材料朝著尺寸更大、吸水率更低的方向發展。傳統工藝是使用水泥和黃沙材料混合后進行瓷磚鋪貼,這種工藝需要在現場使用大量散裝材料,同時濕作業場景多,而對于低吸水率的瓷磚這種工藝也會出現質量風險的增加。若采取有機膠粘劑,雖工程質量具有保障,但所含有的VOC對于人體有害,同樣不符合綠色建筑對于健康環境的需求。所提出的綠色建材產品為水泥基陶瓷磚膠粘劑,其為預拌砂漿材料,將水泥、填料、外加劑等按比例進行混合并生產為小包裝,運送到現場后按比例加水即可進行使用,其綜合性能優異,對于尺寸更大、吸水率更低的瓷磚也能進行安全鋪貼,同時可減少水泥、砂石等材料用量35%～50%。

3 綜合體建筑中圍護結構節能措施應用

3.1 圍護結構與綠色建筑

圍護結構是指建筑及室外設施的外圍防護部分,包括墻體、屋頂、地面以及門窗、幕墻等建筑部件。圍護結構的主要功能是抵抗自然界中的各種因素,如風、雨、雪、太陽輻射等,以保護建筑內部空間的使用者不受外界干擾,并保證建筑的保溫、隔熱、防水等性能。從綠色建筑的角度進行分析,圍護結構應具有如下特質:①高效的保溫隔熱能力,綠色建筑強調降低能耗,提高能源利用效率。圍護結構應具備高效的保溫性能,以減少冬季采暖和夏季空調的能耗;②自然通風與采光:綠色建筑強調利用自然能源,圍護結構應設計合理的窗戶和通風口,利用自然通風和采光,減少人工通風和照明的需求;③長壽命與耐久性:圍護結構應具備長壽命和耐久性,以減少維修和更換的頻率,降低維護成本。

圖2 預制反打保溫構件構造

3.2 外墻節能措施

針對綠色建筑,所提出的外墻節能措施為裝配式結構施工+預制反打保溫體系。裝配式的結構施工形式可減少項目在現場的施工內容,其有利于工程質量保障、減少現場材料浪費的問題。同時需要在外墻位置進行保溫工程以實現建筑節能的目的,傳統工藝方法以薄抹灰體系為主,對于大體量的綜合體建筑其可能會存在消防風險、保溫板脫落風險。所提出的預制反打工藝是在進行裝配式構件生產的過程中就將保溫板復合到構件上,具體工序為:將保溫板固定在模板上→使用連接件貫穿保溫板→正常施工模板工程和鋼筋工程→將保溫板固定件與鋼筋主筋相連接→進行混凝土澆筑。由此工藝所生產的預制構件,其外側保溫板也一并成型,同時可避免保溫板和主體結構之間的滲漏、脫落等質量問題,可提高綜合體建筑的安全性,同時不改變原有保溫體系,以落實綠色建筑的有關要求。

3.3 外窗節能措施

結合綠色建筑有關需求,針對外窗部分可采取如下措施:

(1)使用系統窗:系統窗是指使用特定的材料、設計和制造工藝,具有優良的保溫、隔熱、隔音、防盜、防火等性能的窗戶。系統窗的優點在于其高度的穩定性和可靠性,能夠有效地提高建筑物的能源效率和居住舒適度。

將普通門窗更換為系統窗,可以提高室內的舒適程度,同時減少圍護結構因熱輻射和熱傳遞帶來的熱量損失問題。

(2)外窗遮陽:外窗遮陽系統是安裝在建筑外部的遮陽裝置,其主要包括窗框和安裝在窗框上的玻璃和可調角度的遮陽裝置及控制部分,遮陽裝置由多組可調節的金屬或非金屬葉片組成,可隨意控制葉片的角度來調節陽光的照射范圍。通過外窗遮陽系統的應用,可動態化調節采光,同時避免陽光直射對于室內熱環境造成的影響問題。

4 結語

綜合體建筑在綠色建筑的背景下仍具有諸多挑戰,其內部空間大、品質要求高、綜合耗能高,在綠色建筑的理念下也需從多個角度提出相應技術體系和優化措施。

筆者主要從暖通空調系統、材料選擇使用、圍護結構節能3個方面明確了綠色建筑理念在綜合體建筑工程中的應用,實際上對于大型綜合體建筑其具有多樣化的工程內容,影響因素較為繁雜,因此也需通過先進的體系形式和工藝標準,實現綠色建筑理念的普及,助力行業健康發展。