引言2018年我国建筑全寿命周期能耗总量约占全国能源消费总量的45.8%[1]。发展低碳绿色建筑对我国实现“双碳”目标具有重要意义。2020年我国提出“双碳”目标后,绿色建筑被赋予低碳节能减排的新内涵,对绿色建筑提出更高要求[2]。目前,减少建筑能耗的主要措施为改善建筑围护结构的隔热保温性能,利用自然通风、自然采光等主动节能措施也在不断发展中。部分国家均制定了绿色建筑评价体系,如美国绿色建筑委员会(USGBC)制定了评定标准LEED;我国发布了《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378)等[3-4]。文中对常用的绿色建筑技术进行调研总结,以长沙滨江国际金融中心项目为例,对绿色建筑建设及技术应用进行分析。1绿色建筑应用技术与评价体系1.1绿色建筑应用技术目前建筑行业主要发展方向是应用绿色建筑技术,将绿色建筑技术应用到建筑设计可以有效减少建筑能耗。绿色建筑应用技术主要有开发利用可再生能源技术、建筑围护结构与智能化技术以及节能节水技术等[5-9]。(1)开发利用可再生能源技术。设计绿色建筑时,应尽可能开发利用可再生能源,如太阳能、潮汐能、地热能、风能等。目前应用最多的是太阳能技术,太阳能热水器、太阳能空调、太阳能电池是当前的三大主要太阳能利用模式。开发利用太阳能可以获得能源,实现节能减排,有效改善温室效应。另外,许多新类型的可再生能源技术逐渐被开发利用。(2)建筑围护结构与智能化技术。建筑围护结构性能对冷热负荷影响巨大,改善建筑围护结构性能可以有效实现节能环保。应用建筑智能化技术可以让人们在室内享受良好的环境,减少建筑能耗,为生态环境保护提供保障。(3)建筑设备节能与节水技术。绿色建筑设计中应用的节能措施有节能型电梯、声光控照明、节能型电气设备和余热、废热回收利用等技术。建筑设备节能与节水技术能够减少建筑能耗,提高能源利用率。目前,绿色建筑技术中有多种节水技术,如回收雨水和中水进行再利用、设置节水装置等。将设备节能、节水技术应用到绿色建筑可以减少建筑的运行成本。1.2绿色建筑评价体系及要求为了推动绿色建筑的发展,部分国家以自身实践经验和成果为依据建立绿色建筑评价体系,如英国建筑研究院(BRE)制定的BREEAM,美国绿色建筑委员会(USGBC)建立的LEED,我国发布的《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378)。项目主要参照我国《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)和美国LEED标准进行设计。(1)LEED。LEED体系从场地选址、场地规划、材料利用、能源消耗、建筑环境质量等几个角度对建筑进行评估,制定评分标准对建筑进行评价,其中绿色材料的分数比例最大。(2)《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378)。2006年,我国通过分析归纳建筑设计方面的经验和成果,借鉴英国、美国等国外相关技术,发布《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2006)。通过总结实际工程项目中的经验教训,先后于2014年和2019年发布修订版本。我国《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378)的考察指标包括节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、材料节约利用、室内环境质量、施工管理、运营管理共七大类。2绿色建筑应用实例2.1项目概况本项目位于长沙滨江新城,总建筑面积约60万m2,其中地上部分面积约44.4万m2。该项目是涵盖写字楼、公寓、酒店、购物中心的大型城市综合设施,由T1、T2、T3、T4塔楼以及裙房商业和地下车库等组成。本项目方案设计以我国绿色建筑三星级标准和美国LEED金奖为目标,力图建造一个绿色生态的国际金融中心。2.2绿色建筑节能技术2.2.1围护结构热工参数提升本项目地处夏热冬冷地区,属于公共建筑甲类,建筑围护结构的热工性能满足《湖南省公共建筑节能设计标准》(DBJ 43/003—2010)要求。项目建筑外墙、外窗、屋顶、幕墙的传热系数K和遮阳系数SC值均符合《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2015)第3.3.1条要求;建筑外墙、外窗等围护结构的传热系数K值比《公共建筑节能设计标准》规定的标准降低10%,满足《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)中第5.1.1条、第5.2.1条以及LEED-CS评价体系中条文EAP2、EAC1的要求。本项目建筑的外窗面积为56 034 m2,外墙面积为50 430 m2,围护结构热工参数提升10%后,成本增加1 221.54万元,但在运营期间,每年可节省运营费用107.60万元,投资回收期为11.4年。2.2.2排风热回收本项目T1塔楼的酒店区域客房和T2塔楼的标准层设置风机盘管加新风系统,T1塔楼办公区域标准层设置变风量全空气空调系统,均采用上送上回的气流组织形式。T1塔楼酒店区域客房的新排风系统采用集中式高效板式显热回收机组,T1塔楼办公区域标准层和T2塔楼标准层的新排风系统采用集中式高效转轮式全热回收机组,通过回收排风中的余热(余冷)预热(预冷)新风,排风热回收装置额定热回收效率不小于60%。本项目的排风热回收系统符合《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)中第5.2.13条的规定。系统具有良好工作性能,热回收设备的显热效率不低于60%,全热效率不低于50%,符合绿色建筑三星级的要求。本项目中排风热回收在办公、酒店区域的应用量为336 336 m3/h,在商业裙房区域的应用量为55 500 m3/h。采用排风热回收技术后,建筑成本增加587.75万元,但运行成本每年可节约125.00万元,4.7年即可回收投资成本。2.2.3太阳能热水本项目根据《湖南省公共建筑节能设计标准》及《长沙市民用建筑节能管理办法》相关要求规定,设置太阳能热水系统。T1、T2塔楼不考虑采用能源站供给冷热量,采用太阳能热水系统满足生活热水需求,其中太阳能热水系统提供生活热水比例达到60%。本项目符合《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)中第5.2.16条,依据当地气候和自然资源条件,合理使用可再生能源,达到绿色建筑三星级的要求。根据办公区域工作人员数、酒店客房数、商业区域人数、太阳能集热器可铺设区域以及办公、酒店、商业的工作时间等数据计算,本项目在裙房屋顶布置的太阳能集热器面积为3 500 m2,成本增加700万元,但运行成本每年可以节约60万元,投资回收期为11.7年。2.2.4绿色照明本项目各个区域的照度指标均按照现行国家标准《建筑照明设计标准》(GB 50034—2004)进行设计。除正常照明外,考虑应急情况还设置了应急照明,在建筑外设计霓虹灯、景观灯光以及航空障碍照明。照明灯具均采用高质量、高节能以及高显色指数的荧光灯管,并配以高品质启辉器和高功率因数的电子镇流器。照明控制方面,洗手间、热水间等人员非定时进出场所使用探测器联动的自动控制系统,在人员进出时自动开启或关闭,以节约用电。中央程序监测系统用于地下停车场、公共大厅、公共走廊、应急照明、景观照明、航空障碍物照明等。管理用房、设备电气机房、仓库等有特定人员进出的区域,使用现场开关进行控制。为了确保自然光照和节约能源,租赁办公区域采用智能调暗控制。本项目满足《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)第5.1.4条、第5.2.9条、第5.2.10条、第8.1.3条以及LEED评价体系中条文EAP1、EAC1的要求。本项目室内、公共区域绿色照明范围为231 020.3 m2,采用绿色照明技术后,成本增加254.12万元,但每年可节省运营费用369.60万元,投资回收期为0.7年。2.2.5节水与水资源利用本项目采用中水和雨水结合系统。中水用于楼内冲厕、绿化灌溉、道路浇洒、车库冲洗;空调系统设置冷却塔,50%以上冷却水补水采用中水进行补充;雨水用于水景补水。项目采用节水器具,如小便器1.5 L/冲,大便器采用3.0 L/4.5 L两档,水龙头采用不大于1.5~1.8 L/min形式;厨房龙头采用8 L/min形式,淋浴龙头采用9.4 L/min形式。本项目中40%的生活用水由回收雨水或中水替代,满足绿色建筑三星级和LEED金奖的要求。项目建设的中水站满足《建筑中水设计规范》(GB 50336—2002)、LEED体系中WEC2和WEC3的要求;雨水回收利用系统水质的贮存、输配等均满足《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB 50400—2007)、《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T 18921—2002)的规定;节水器具符合《节水型生活用水器具》(CJ/T 164—2014)和《节水型产品通用技术条件》(GB/T 18870—2011)规定的二级用水效率,且满足LEED中WEP1、WEC2和WEC3的要求。项目自建中水站每天的中水用量是110 m3,成本增加77万元,但每年可以节省6.08万元的运营费用,项目投资回收期为12.7年。将3 000套节水器具应用于室内和公共区域,成本增加150万元,但运行成本每年节约12.75万元,投资回收期为11.8年。在室外采用节水灌溉装置,成本增加24万元,但运行成本每年节约4.02万元,投资回收期为6年。2.2.6节能电梯本项目建筑内部的所有电梯、自动扶梯均使用节能电梯,并采用电梯群控、自动启停的方式,以实现节能控制。通过使用模式分析,确定最佳电梯、自动扶梯、走道的数量和大小,在运行中采用非高峰时期处于备用、变频驱动、无客待机、人员感应等技术。本项目设置52套节能电梯装置,成本增加520万元,但运行成本每年节约45.70万元,投资回收期为11.4年。2.3效益分析2.3.1社会效益金融大厦项目可以为超高层建筑的节能技术运用、资源和能源有效利用、施工和运营成本收益平衡提供参考,带动相关建设方关注新建建筑的温室气体排放,降低因施工和运营导致的温室效应和环境污染风险。长沙金融大厦项目通过在设计和施工过程中贯穿全生命周期节能减排的理念,加快湖南省公共建筑的节能设计和功能定位的提升,推动湖南省开展低碳城市建设的步伐。2.3.2经济效益长沙金融大厦项目的经济效益主要体现在运营维护费用的降低和成本效益比的有效提高方面。建筑后期运营维护成本降低,可以为大楼的招商引资起积极的作用,本项目具有积极的经济效益。本项目采用提升围护结构热工参数绿色建筑技术后每年可节约运行成本约107.6万元,采用排风热回收技术后运行成本每年节约125万元,采用太阳能热水绿色技术后运行成本每年节约60万元,采用绿色照明技术后运行成本每年节约369.6万元,采用节水与水资源利用技术后运行成本每年节约22.85万元,采用节能电梯的绿色建筑技术后运行成本每年节约45.7万元。2.3.3环境效益长沙金融大厦带来的环境效益主要体现在施工和运营期的节能减碳。节约能源能够有效减少CO2的排放、减轻环境污染,对提高当地的环境质量具有至关重要的意义。本项目通过治理垃圾,有效降低温室气体排放,从而缓解温室气体排放带来的环境问题。本项目预计降低维护成本13%,降低能源消耗26%~50%,减少CO2排放33%~39%,降低水耗40%,减少固体废弃物70%。3结语总结当前绿色建筑设计中应用的主要技术和国内外绿色建筑评价体系标准及要求,以长沙滨江国际金融中心项目为例进行介绍。滨江国际金融中心项目在设计阶段按照《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)和LEED-CS评价体系的要求,坚持可持续发展理念,应用提升围护结构热工参数、排风热回收、太阳能热水、绿色照明、节水与水资源利用以及节能电梯等绿色建筑技术,将为社会、经济和环境带来可观的效益。
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