既有建筑绿色低碳节能改造技术措施应用<br/>——河南省人民政府原综合办公楼改造工程

既有建筑绿色低碳节能改造技术措施应用
——河南省人民政府原综合办公楼改造工程

2016-04-18张岩杨尚荣雷有坤

广东建材 2016年12期

关键词：办公楼建筑节能能耗

张岩杨尚荣雷有坤

（广州大学土木工程学院）

既有建筑绿色低碳节能改造技术措施应用
——河南省人民政府原综合办公楼改造工程

张岩杨尚荣雷有坤

（广州大学土木工程学院）

本文以河南省人民政府原综合办公楼改造工程为研究背景，介绍了绿色节能低碳技术的集成研究，对其从节能、节水及环保卫生、通风、电气节能及能源监测等多个方面进行节能设计。研究结果表明该项目在采用一系列节能减排措施后，能够从最大程度上节约能源，保护环境，满足我国可持续发展的战略。

绿色低碳；节能减排

1 前言

近年来我国建筑行业蓬勃发展，成为了“全球最大的建筑生产基地”，但是其中很多是高耗能高污染的建筑，因此国家极力提倡绿色建筑。可持续发展战略在建筑领域的最形象的体现就是绿色建筑，能够减少建筑物的投入，降低大量能源消耗，减少对自然环境的污染，有效提高能源利用效率，极大地节约资源保护环境，能够为人们提供绿色健康，完美舒适的生存空间，实现建筑物与自然和谐共存的目标。

2 工程概况

河南省人民政府原综合办公楼（见图1）原设计于1992年，竣工于1994年，并于同年投入使用。但由于建筑采暖与空调能耗过高，早已不能满足现有建筑的节能标准。为贯彻国家节能减排的政策，现作为河南省首批建筑节能改造示范工程进行改造。本楼总建筑面积为33357m2，改造面积共31885m2，办公楼主体地上十五层，建筑高度58m，此省级办公楼超过50m，属一类高层建筑。

图1 河南省人民政府综合办公楼

本工程位于河南省郑州市纬二路以北、纬四路以南，经四路以西、政五街以东范围内。该地区冷暖适中、雨量适宜、四季分明、无霜期长、光源充足。年平均温度14.22℃，年最高温度43℃，年最低温度-17.9℃。年平均降雨640.9毫米，最大降雨189.4毫米／场。最大雪压0.25千牛／平方米，最大积雪深度230毫米，最大冻土深度180毫米。重现年为50年，雨水总排水量为89.89L/秒。

为了响应国家节能减排政策的号召，该工程在设计上采取了一系列节能减排的措施，最大程度的节约资源，保护环境。

3 工程节能设计

3.1 建筑节能措施

建筑节能指的是在建筑物规划、设计、建设（改建、扩建）、改造和使用过程中，执行建筑节能标准，采用节能的工艺、技术、设施、材料和产品，保证结构的保温隔热性能、空调制冷制热、采暖供热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。达到保护生态平衡和改善人居环境双重效果。

此工程中采取的建筑节能措施有：

⑴高效利用空间，提高建筑的使用效率。

⑵控制窗墙比。

⑶外窗的气密性等级不低于《建筑外窗气密性性能分级及其检测方法》(GB7106-2008)中规定的6级。玻璃幕墙气密性等级不低于《建筑幕墙气物理性能分级》(GT/15225)中规定的III级。

⑷外墙保温应采用60厚岩棉板保温材料，燃烧性能A级。

⑸采用传热系数小的窗体材料，采用彩色断桥型铝合金门窗，采用中空玻璃。

⑹加强门保温，采用填有聚苯板或岩棉板的保温防盗门。

⑺屋面保温层选用岩棉板60厚。

⑻根据《河南省公共建筑节能设计标准实施细则》，节能按照65%的标准计算：

体形系数：0.16；

窗墙比：东向：0.19，西向：0.19，南向：0.33，北向：0.32；

外墙保温：60mm厚岩棉板；

屋顶保温：60mm厚岩棉板；

不采暖地下室上部楼板：30mm厚岩棉板；

外窗：断热铝合金低辐射中空玻璃（6+12A+6）。

计算得出单位面积能耗设计建筑71.37 (kWh/m2)，小于参照建筑73.55(kWh/m2)，比未采取节能措施前节约的能源为原来的66.04%，因此本工程为节能建筑。

3.2 节水及环保卫生措施

本改造工程在设计中采取了各种节水设施以降低能耗，在保证卫生的前提下最大的保护环境。具体措施如下：

⑴节水设施

①节水型卫生洁具及配水件：坐便器采用容积为6L的二档冲洗水箱。大便器、小便器均采用脚踏自闭式冲洗阀。

②洗手盆、洗涤池采用陶瓷片等密封耐用性能好的水嘴，水龙头为自动感应式控制。

③屋顶消防专用水箱，设置紫外线消毒器，延长换水时间减少补水量。

⑵预防溢流

各个水池、水箱溢流水位均设报警装置，防止进水管阀门故障时，水箱长时间溢流排水。

⑶节水系统

①合理分区：小区生活给水系统按区域分为二区，低区充分利用了市政自来水压力。

②合理减压：支管设置减压阀，凡配水支管压力均控制在0.2MPa以内，避免卫生器具出水流量过大。

⑷降低能耗

①生活泵高效运行：生活加压泵组采用变频泵及气压罐组合，使生活加压水泵始终处于高效运行状态。

②屋顶消防专用水箱满足静压7米，省去消火栓系统的增压设备，大大减少了日常运转费用。

⑸环境保护措施

①生活给水支管的水流速度不超过1.0m/s，以降低室内噪音。

②本工程污水经化粪池处理后排入城市污水管道。

③雨水利用：屋顶雨水排至敬水，合理入渗绿地，延长雨水在校区的滞留时间，以修复小区生态环境。

④本办公楼不产生有毒有害废水。

⑹卫生防疫措施

①本工程总水表之后设管道倒流防止器，防止红线内给水管网之水倒流污染城市给水。

②室外所有绿化灌溉和喷泉用水独立自成系统。无污染生活饮用水之可能性。

③室内所用排水地漏的水封高度不小于50mm，且地漏下加设P型存水弯。

④各区域加压泵房水池、水箱处消火栓系统的增压设备均配置紫外线消毒装置，故无二次污染。

3.3 通风与自控措施

⑴空调水系统采用一次泵变流量系统，风盘采用电动两通阀，有风盘温控器自动控制开启状态。

⑵每个房间设置网络温控器，根据用户设定的房间温度，分别控制电动阀的开关、风机盘管的风速和启停，以达到控制本房间温度，节约能源。

⑶地下室利用自然通风取代机械通风，节约能源。

通过上述通风与自控措施起到降低耗能，提高室内舒适性，节约能源的作用。

3.4 建筑电气节能措施

⑴节能设备的选用及节电控制措施：变压器选用过载能力强、低损耗、低噪音、体积小、维护方便的SCB11干式变压器，对于空调机组等季节性负荷设一台专用变压器供电；电梯、水泵、风机等设备尽可能采用节能型设备并采取合适的节电控制方案；办公照明采用细管T5系列节能灯光源，走道、楼梯间照明及应急照明均采用LED灯光源，走道、卫生间、楼梯间照明采用人体感应节能自熄开关。

⑵功率因数的提高及谐波治理：室内外照明灯具均采用高功率因数的电子镇流器；变电所内采用低压集中无功动态补偿装置，补偿后的功率因数大于0.93；变电所设谐波保护装置以抑制系统谐波。

⑶照度及照明功率密度值的确定(表1)。

⑷多项分级计量：本工程设能源监测管理系统，对各类型负荷均能实现电能的计量、统计、分析及管理。

表1

⑸配电线路的选择：通过计算合理的选择导线的截面及线路敷设方案，降低配电线路的损耗。

3.5 能源监测系统

根据要求，本工程对电力系统及空调系统的能耗进行监测管理。能源监测机房设在办公楼底层。采用PowerLogic电力能源监控系统。通过该系统可以实现电力系统运行的监测和控制、电能质量的监测和分析、电力能耗的统计和分析、空调系统流量的统计和分析、室内空调温度的监测和控制等功能。同时该系统具有良好的开放性，能方便的与其他系统和智能设备进行通讯。系统采用分布式控制系统，操作站之间的网络采用以太网，TCP/IP通讯协议，现场控制总线采用Modbus RTU。

系统的监控内容包括：

⑴变配电系统：对变电所内设备的运行状态进行监视、电能参数测量和故障报警，并能实现远程控制。

⑵主楼配电系统：对各层或各功能分区的主配电箱内的电能参数进行测量和故障报警，并能实现远程控制。对各房间的用电情况进行电能参数的采样分析。

⑶动力系统：对电梯、水泵、空调机组等动力设备运行状态进行监视、控制及紧急状态报警。

⑷空调系统：对各楼层空调系统的流量进行测量；对各房间内空调的温度进行监视、控制及紧急状态报警。