西安建筑科技大學(xué)建筑學(xué)院 ■ 徐浩 和茜 高偉業(yè)

一 引言

采用可再生能源技術(shù)是建造低能耗建筑的重要途徑。利用可再生能源可減少或完全代替常規(guī)能源，從而達(dá)到節(jié)能減排的效果[1]。淄博普利·艾倫莊園項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)從因地制宜、全壽命周期角度出發(fā)，充分考慮山東地區(qū)的氣候特點(diǎn)、建筑特性以及各項(xiàng)技術(shù)的適應(yīng)性等因素，本文對(duì)這個(gè)工程項(xiàng)目中采用的可再生能源技術(shù)作了簡(jiǎn)要分析介紹。

二 普利·艾倫莊園可再生能源利用的基本情況

普利·艾倫莊園位于淄博(東經(jīng)117?32'至118?31'，北緯 35?56'至 37?18')著名風(fēng)景區(qū)——馬鞍山生態(tài)森林園半山龍脈?？傉嫉丶s14hm2，基址地形成“北斗七星”狀，社區(qū)以園林為主題景觀，湖水、溪水自然分流，形成世外桃源——桃花島獨(dú)立庭院豪宅、半山龍脈雙拼山地豪宅、眾星捧月TownHouse景觀聯(lián)排、獨(dú)立入戶(hù)山地疊拼四大組團(tuán)。私家豪宅面積在170～700m2。40～600m2前庭后院、側(cè)院、中庭、空中庭院三重庭院。戶(hù)型功能齊全，擁有公共活動(dòng)空間、家庭成員空間、主人私密空間、地下室?jiàn)蕵?lè)廳、多功能視聽(tīng)室、健身房等。普利·艾倫莊園總平面圖如圖1所示。

1 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

通過(guò)采用外墻和屋面保溫技術(shù)，窗戶(hù)采用斷橋隔熱鋁合金中空玻璃窗等，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能率達(dá)到65%。

建筑主要朝向?yàn)檎险保w形系數(shù)在0.35～0.4之間。由于建筑地點(diǎn)位于北方，氣候類(lèi)型屬于寒冷地區(qū)，因此北向和東、西向開(kāi)窗面積相對(duì)較小，絕大部分能滿(mǎn)足《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ 14-037-2006)(山東省標(biāo)準(zhǔn))第3.3,4條規(guī)定，東、西、北窗墻比≤0.3，南向窗墻比≤0.5。

(1) 外墻外保溫

項(xiàng)目一期16000m2住宅建筑采用外墻外保溫，承重墻為370(240)mm厚煤矸石多孔磚，墻體保溫材料是80mm厚聚苯板，墻體平均傳熱系數(shù)K=0.45W/(m2·K)。屋頂保溫采用70mm厚擠塑苯板，屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K=0.39W/(m2·K)。

項(xiàng)目一期以外的住宅建筑采用夾心墻保溫，主要做法為：90mm厚外葉墻+10mm厚空氣層+60mm厚擠塑苯板+240(370)mm厚內(nèi)葉墻，墻體采用煤矸石多孔磚，墻體平均傳熱系數(shù)K=0.45 W/(m2·K)。屋頂保溫采用70mm厚擠塑苯板，屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K=0.39W/(m2·K)。

(2) 節(jié)能門(mén)窗

窗戶(hù)為斷橋隔熱鋁合金中空玻璃門(mén)窗,分戶(hù)門(mén)采用具有防盜、保溫、隔聲等性能的金屬門(mén)。采用的門(mén)窗傳熱系數(shù)K=2.7W/(m2·K)。

2 太陽(yáng)能生活熱水系統(tǒng)

本項(xiàng)目的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)采用分體承壓強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)，全年采集的有效太陽(yáng)能為7480.6MJ，實(shí)際太陽(yáng)能保證率為52%，不足部分由電加熱器作為輔助能源提供，從而減少了常規(guī)能源的使用。在多層住宅中采用單獨(dú)系統(tǒng)(每戶(hù)一個(gè)獨(dú)立的太陽(yáng)能熱水器)，屋頂布置整體式太陽(yáng)能熱水器的供熱水方式。

另外，系統(tǒng)分戶(hù)設(shè)置，控制方便靈活。每個(gè)單元的坡屋頂削平一段，做成局部平屋面，用來(lái)放置各戶(hù)的整體式太陽(yáng)能熱水器(熱水器雙排布置，前后排之間預(yù)留足夠的間距)。屋頂缺口用構(gòu)架補(bǔ)齊，依然是兩坡屋面的住宅。這種設(shè)計(jì)不但使人們?cè)诘孛嫔峡床坏狡挛蓓斏系募療峁芎退?，絲毫不影響立面效果，還豐富其造型，使得整座小區(qū)顯得更加現(xiàn)代、生動(dòng)，擺脫了住宅固有的形式。同時(shí)，放置集熱管和水箱的平屋面的大小可根據(jù)平面形式、坡屋頂?shù)母叨取⒔嵌群头胖脽崴鞯臄?shù)量來(lái)靈活設(shè)計(jì)，如圖2所示。

太陽(yáng)能可成為建筑物供熱(生活熱水、采暖)、空調(diào)及照明、供電的主要能源。太陽(yáng)能與建筑結(jié)合，使建筑物的屋面、墻體、外窗等外圍護(hù)結(jié)構(gòu)成為太陽(yáng)能集熱器和光電板的附著載體，既充分利用了太陽(yáng)能，又不破壞建筑物外觀，甚至可成為很好的建筑景觀[2]。

3 采暖空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

本示范項(xiàng)目采用分戶(hù)式土壤源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)，其流程圖如圖3所示，室內(nèi)采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)。各戶(hù)空調(diào)用電獨(dú)立計(jì)量，不存在管網(wǎng)設(shè)計(jì)效率問(wèn)題。系統(tǒng)運(yùn)行能效比＞4.0。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，工作環(huán)境穩(wěn)定，不受外界大氣溫度影響，是一種既節(jié)能又環(huán)保的新型能源技術(shù)。

4 環(huán)境影響分析

通過(guò)減少常規(guī)能源的消耗，低能耗系統(tǒng)可以有效減輕對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響[3]。太陽(yáng)能系統(tǒng)在工作過(guò)程中不會(huì)向環(huán)境產(chǎn)生任何排放物，因此，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生有害影響。

地埋管熱泵系統(tǒng)利用地下常溫土壤溫度相對(duì)穩(wěn)定的特性，通過(guò)深埋于建筑物周?chē)墓苈废到y(tǒng)與建筑物內(nèi)部進(jìn)行熱交換的裝置，冬季從土壤中取熱，向建筑物供暖，夏季向土壤排熱為建筑物制冷[4]。該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中僅需消耗少量電力，不會(huì)對(duì)環(huán)境排放任何有害物，在節(jié)能的同時(shí)還可有效降低城市熱島效應(yīng)。設(shè)計(jì)適宜的地埋管系統(tǒng)在運(yùn)行中也不會(huì)在土壤中引起冷熱積聚，對(duì)地底生態(tài)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生不利影響。

另一方面，通過(guò)本示范系統(tǒng)的實(shí)施，可在小區(qū)中消除采暖燃燒所需的煙囪和有害物排放，有效提升小區(qū)景觀和環(huán)境質(zhì)量。從宏觀層面上看，通過(guò)減少常規(guī)能源的消耗，可有效減輕對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。

三 普利·艾倫莊園項(xiàng)目的節(jié)能措施及主要特點(diǎn)

該項(xiàng)目住宅平面布局合理，建筑物具有良好自然通風(fēng)采光條件。圍護(hù)結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足山東省居住建筑節(jié)能65%的要求，同時(shí)使用分戶(hù)式土壤源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)和分戶(hù)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，具有較好的節(jié)能效果。

1 節(jié)能措施

(1) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要節(jié)能措施

外墻一期采用370(240)mm厚煤矸石多孔磚墻+80mm厚模塑聚苯板(EPS)外保溫，傳熱系數(shù)0.45W/(m2·K)。一期以外的住宅建筑：煤矸石多孔磚夾心保溫墻體，90mm厚外葉墻+10mm厚空氣層+60mm厚擠塑苯板+240(370)mm厚內(nèi)頁(yè)墻，墻體平均傳熱系數(shù)0.45 W/(m2·K)[5]。屋頂采用混凝土屋面板+70厚擠塑聚苯板，傳熱系數(shù)0.39W/(m2·K)。外窗采用斷熱鋁合金中空玻璃窗，傳熱系數(shù)2.7 W/(m2·K)。

(2) 采暖空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施

圖3 分戶(hù)式土壤源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)流程圖

分戶(hù)式土壤源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)。

(3) 太陽(yáng)能利用措施

分戶(hù)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，分體承壓強(qiáng)制循環(huán)，太陽(yáng)能保證率為52%。

2 該項(xiàng)目的主要特點(diǎn)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足山東省居住建筑節(jié)能65%的要求。采暖、空調(diào)及生活熱水是住宅建筑的主要能耗，采用土壤源熱泵系統(tǒng)和太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)大幅度降低了這些能耗，值得提倡。

四 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)普利·艾倫莊園工程項(xiàng)目中采用可再生能源技術(shù)的分析，并總結(jié)了太陽(yáng)能和地?zé)崮茉诮ㄖ袠I(yè)中的廣泛應(yīng)用，對(duì)建筑行業(yè)應(yīng)用類(lèi)似的技術(shù)具有一定指導(dǎo)和示范作用。

加快可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)，推廣該技術(shù)的應(yīng)用，要注重技術(shù)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的有效結(jié)合，鼓勵(lì)應(yīng)用污染少、成本低、效果好的可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)[6]。努力開(kāi)發(fā)適合我國(guó)建筑現(xiàn)狀與發(fā)展水平，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可再生能源技術(shù)，提高新能源的使用效率。加快節(jié)能性住宅的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，通過(guò)市場(chǎng)化方式推動(dòng)再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。

此外，要大力發(fā)揮政府在推廣可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)上的功效[7]。綜合運(yùn)用法律、行政和經(jīng)濟(jì)手段鼓勵(lì)該技術(shù)的使用。為推進(jìn)可再生能源建筑技術(shù)的應(yīng)用，必須在未來(lái)鄉(xiāng)村城市化與社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)過(guò)程中，逐步完善可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)法律體系，把完善建筑節(jié)能減排的制度保障作為首要任務(wù)。

[1]中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì).綠色建筑2010[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2010: 112－113.

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[3]北京土木建筑學(xué)會(huì).建筑節(jié)能工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京: 經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社, 2005: 14.

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[5]劉加平.建筑物理[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2009: 78.

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