新型绿色节能技术在建筑工程中的应用

张 峰

(北京城建北方集团有限公司 北京 103101)

新型绿色节能技术对于整个建筑行业的发展具有重要价值。在建筑工程中采用保温隔热技术、恒温恒氧技术、绿色能源技术、资源循环技术以及智能控制技术,对建筑工程的技术予以优化和改进,提高整体的绿色节能水平。

1 项目概况

南京香港置地SA 公寓位于新街口核心商圈西南象限,总占地约3公顷,预计完工时间为2023年,是继北京王府中环项目之后,香港置地打造的第2家中环系高端项目。南京香港置地SA 公寓A 地块地上总建筑面积约34万m2,由裙楼(地下4层,地上7层)和两栋塔楼组成。一栋塔楼为44层5A 甲级写字楼(≤268 m),一栋为36层高端酒店式公寓暨SA 公寓(≤165 m)。

2 新型绿色节能技术在建筑工程中的应用路径

2.1 保温隔热技术

现代建筑工程一直追寻绿色节能设计,通过绿色节能技术在建筑工程中的有效应用,提升建筑项目的生态环保价值,这也是现代建筑领域发展的必然方向。在南京香港置地SA 公寓项目中,就较好地贯彻了绿色节能理念,同时也在应用新型技术方面取得较好进展。建筑工程中,墙体保温技术有广泛的应用空间。在该项目中,由于建筑规模较大,建筑采用高端设计思路,因此要注重新型绿色节能技术的结合。外墙保温技术,主要考虑到外墙结构的热传递效应,通过科学的技术措施来改善热传递效果,从而实现外墙结构的保温节能目的[1]。外墙是建筑工程的重要结构,外墙整体面积较大,而且外墙属于建筑结构内部和外部相连的中间结构,在节能保温中起到关键作用。由于项目中的外墙以石材为主要材料,石材的热传导效应较强,也就是在外墙内外空间的温度差较大时,外墙会基于热传导效应来加快温度平衡,这就不利于建筑保温。

在新型绿色节能技术使用中,依据上述原因的分析,可以从外墙材料和结构层面来减缓这种热传导。石材使用时,可以考虑增加厚度设计,并且在必要时,增加保温板层,让建筑室内温度趋近于一个内循环模式,外部温度的影响不会很大。

通过对外墙结构的改进,可以采用双层结构替代单层结构,如双层幕墙就是一种更为科学的设计。双层幕墙让幕墙之间存在一个空间,这个空间可以作为热传导的一个中转,外墙内外温度流动时,在这个空间会形成一个缓和,温度交互改变效应被降低。在冬季可以提高建筑内部保暖,夏季可以让建筑内部更加凉快,从而极大降低了建筑使用者对暖通空调等耗能设备的依赖[2]。

这种双层幕墙保温技术,较之传统单层幕墙可以至少节约能耗40%左右,对于节能实践而言是十分可观的。墙体保温隔热技术,也适用于门窗、屋面等建筑结构,原理与墙体保温隔热一致。

2.2 恒温恒氧技术

暖通空调是现代建筑的重要基础设施,基于暖通空调系统来调整建筑内部温度、湿度等,让建筑使用者更为舒适。暖通空调作为重要的采暖和制冷系统,在绿色节能技术应用中,需要重点考虑能耗方面的问题。在南京香港置地SA 公寓项目中,暖通系统设计采用了恒温恒氧技术,这种新型绿色节能技术,主要从管网系统、冷热辐射系统层面予以优化。传统的暖通系统主要依靠冷热水流动方式,实现制冷制热,由于冬季和夏季出现制冷制热需求高峰,使得暖通系统运转处于一个持续过程中,暖通系统需要不断消耗电能来满足这样的制冷制热要求,导致暖通系统能耗非常大。在绿色节能理念下,系统设计模式进行了改进,通过以管线作为基础,辐射形式来提高冷热温度扩散效果,让单位冷热温度效能提升,这样可以较好降低能耗水平[3]。

管网作为恒温恒氧技术的基础,需要根据建筑工程项目进行具体设计,如南京香港置地SA 公寓项目中,裙楼有地下4 层,地上7 层,两栋塔楼分别为44层5A 甲级写字楼和36层高端酒店式公寓,这就需要管网具有较大覆盖性。管网节能设计考虑到恒温效果,可以在建筑结构中,增加毛细管网布局,毛细管网由主管网分支出来,可以延伸到建筑项目的不同结构边界,如裙楼等,可以降低主管网供冷供热时的耗能。毛细管网技术的优势还在于,毛细管网冷热散发效率更高,能够将暖通系统的水流进行大面积和精细化分配,可以提高恒温控制能力。

冷热辐射系统,则是以建筑工程的地面等结构为载体,在冷热辐射系统中,综合考虑到恒温和体感要求,需要通过系统设计与施工,在整个建筑结构中,合理配置控温点。控温点是恒温系统的构成,通过对系统覆盖性和辐射性的分析,可以确定每个控温点辐射的范围,在系统技术方面就可以依据分析结果,合理进行布局,避免控温点距离过近造成的能耗浪费,也能够避免控温点距离过远,无法实现建筑内部空间的恒温效果[4]。

通过在冷热辐射布局中确定的控温点位置,在楼板、地板等结构中,设置恒温管路。恒温管路技术中,考虑到耐腐蚀等要求,可以采用聚乙烯等新型复合材料,这种管材冷热传递效能更强,可以铺设在不同空间结构中。恒温系统还能够基于新风流动方式,在换气通风时,对室内的冷热空气予以回收,经过系统循环处理重新释放,这个过程就避免了重新进行制冷和制热造成的能耗,采用这种新型绿色节能技术,可以减少能耗消耗至少60%。

2.3 绿色能源技术

现代建筑技术发展中,基于绿色节能这个总目标,可以从能源角度加以研究。传统的能源不仅消耗大量的资源,同时也会造成环境污染破坏,从绿色能源技术革新角度进行改进,可以显著提升建筑工程绿色水平。

在南京香港置地SA 公寓项目中,充分利用了太阳能、地热能作为绿色能源,实现对建筑项目的照明、供热等绿色技术改善和优化。太阳能是清洁能源,而且太阳能不会耗尽,是取之不尽的。太阳能技术逐渐成熟,从太阳能的获取、转化和存储方面都有了较大的技术发展[5]。太阳能获取时,依靠太阳能设备将太阳光照热量进行吸收和导入,在太阳能蓄电池支持下,转化为电能后可以直接进行存储,以供建筑照明等使用。太阳能的应用,在新型绿色节能方面得到了扩展。通过太阳能的光照导入技术,可以让建筑室内采光更加有效,如在隐蔽处也可以实现自然光线的照射,不仅降低了对人工照明设备的依赖,而且自然光更加健康,提高建筑体验水平。光导系统可以对太阳光进行采集,并且通过系统传导来到达指定的建筑空间位置,实现建筑照明的自然、均匀和有效。

图1 太阳能技术

地热能源以地热泵为主要设备,通过从地热源获取热量,替代传统的电热能。地热具有持续供给优势,在这种新型绿色技术使用时,主要对地下热量温度与深度之间的关系予以分析,确定地热泵设置深度,从而保证获取的热量与建筑使用需求相符[6]。如建筑需求温度是20℃,在从地源热泵获取热量时,就要精确控制采集温度,一般而言地热高于地表的温度在一定范围,将热源损耗计算在内,可以提高绿色能源技术应用效果。

2.4 资源循环技术

绿色节能技术的优化方面,需要注重能源的循环利用。在南京香港置地SA 公寓项目中,水资源消耗量是较大的,这样建筑项目应用途径有直接关系,无论是44层5A 甲级写字间,还是36层高端酒店式公寓,都是需要大量用水和持续用水的。新型绿色节能技术,就可以从水源循环技术方面进行突破。水源循环技术包括两个层面,一方面是外部水资源循环到建筑之内,一方面是建筑内部水资源的循环[7]。外部水源循环,主要是通过对自然降雨的收集,将降雨作为水资源的来源渠道。雨水循环系统,应当包括净化系统和应用系统。降雨不能直接被使用,降雨中会存在一些杂质和污浊物,在雨水使用时应当进行必要的过滤和净化,保证雨水净化程度与使用用途相符。雨水的循环利用不是无限制的,一般对于建筑使用方面而言,雨水净化后只能用于对水资源要求较低的建筑空间清洁以及浇灌植物、绿地等方面,不能用于饮用水途径。

在建筑内部的水循环技术中,主要是根据建筑用水的情况,对一些水源进行回收再利用。建筑中很多用水都是自来水等,如供建筑使用者洗手、沐浴等用途的水源。这些水资源在传统的建筑使用中,基本都从排水系统排出。对于建筑使用而言,由于这些水资源使用量较大,而且水资源并未被严重污染,在循环技术应用中,可以通过在排水系统中增加一个水资源回收管路,对特定环节的废水加以回收、净化和循环使用[8]。

这些水资源主要是含有化学成分,如洗手液、沐浴液的成分等,在净化处理时可以采用膜技术和化学技术,将这些成分进行去除,经处理后的水资源进入到循环系统中,以供建筑空间清洁以及浇灌植物、绿地等需求,可以显著降低对自来水等清洁水源的消耗量。

2.5 智能控制技术

新型绿色节能技术在建筑工程中的应用,还要从智能控制角度进行完善。随着智能技术的开发和使用,为现代建筑节能提供了积极支持。建筑能耗主要以电能为主,消耗电能的设备、设施较多,包括照明系统、电梯系统、空调系统等。这些系统安装在整个建筑的不同空间,在提供各种建筑功能的同时,也成为能耗的关键点。通过智能控制技术,可以提高能源节约效果[9]。

如在照明系统工作状态下,基于智能控制技术,识别建筑空间中的使用情况,当走廊等空间无人时,智能控制就可以对走廊照明设施进行自动关闭,有人行走时自动开启。智能控制技术也可以用于建筑中的所有电气设备,如空调等。南京香港置地SA 公寓项目中,由于有44层5A 甲级写字间和36层高端酒店式公寓,这就无法保证在写字间和公寓中,空调开启时室内是否有人,无人状态的空调运行是一种较大的能源浪费。智能控制技术,基于节能目标可以实现感应和控制。

3 结语

新型绿色节能技术,已经成为建筑工程领域可持续发展的重要驱动力。通过在建筑项目中采用不同的绿色节能技术,能够较好实现资源节约和生态环保目标,让建筑工程符合社会进步与发展的趋势和要求,这也是建筑工程实践中需要关注的方面。