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摘要:在中国城市化进程中,由于交通条件改善,区位的提升,产业结构调整,原有建筑需要转化使用功能,为适应这种转变,原有建筑面临着形式、热工性能和设备等方面改造。本项目是一个南方实际的既有建筑改造绿色实践项目,将在既有建筑改造中实现资源的实现循环利用,将绿色建筑和绿色技术有机运用于既有建筑改造中。本文即是对绿色建筑自身设计的内容介绍,相信此文对其他绿色建筑的实践定会有所裨益。
关键词:既有建筑改造 绿色建筑
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、舒适和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。本文以老厂房改造成办公楼,针对南方地区的气候带条件,从建筑本身设计的角度来研究,主要解决建筑自身的通风、遮阳等问题,分析其主要特点,试构建绿色建筑设计的整体思路。
南海意库项目位于改革开放的前沿城市深圳,八十年代初,深圳特区内开始大量兴建工业厂房以吸引境外投资者开展“三来一补”业务,建于1980年的深圳蛇口日资三洋厂房是最早的多层通用厂房之一。他不仅是深圳城市建筑再生的典型案例,也因其在节能环保方面的高标准而大获好评。南海意库通过有效的经济成本,改善室内空间的生态环境,提高空间舒适度,成为旧厂房改造典范之作。
绿色建筑设计应用:
1 区域通风研究
本项目地处城区,南侧和东侧都是建筑高度高、密度大的住宅区,深圳的过渡季节的主导风向是东南偏东风,由于东侧和南侧的既有建筑的阻挡,使得本项目的室内自然通风条件一般。经计算,区域的通风能够满足基本的要求。 (如图一所示)
2太阳能拔风烟囱研究
深圳市全年空气温度低于28℃的累计小时数占全年总时数的60%,尤其是在过度季节里只要合理组织自然通风;就完全有可能不开空调而满足较为舒适的室内环境。
改造厂房拟采用六个截面为3000×3000的屋面热压拔风烟囱;在过渡季节实现自然通风,以4月份(过渡季节)为例来分析被动式太阳能通风烟囱的通风效果,假设太阳能烟囱内的集热装置可以把30%左右的太阳辐射吸收并加热空气,并设置室外环境温度为28℃,室内热负荷为50W/ m2。模拟结果显示,三个高10米的太阳能通风烟囱,能产生约为5pa的热压,太阳能烟囱的断面风速为1.8m/s,相应的通风量为:311040m3/h,相当于室内5次/小时的换气量。
太阳能拔风系统可以延长过渡期近两个月,按15~20度/平米·月计算,每年可以节约电耗约60~80万度,下面是利用计算机模拟技术完成的室内热压、温度、风速和空气龄效果分析图。(如图二所示)
3内天井日照模拟对比的研究
公共建筑进深一般较大,人工照明与室外光照在窗口附近区域形成重叠,造成能源浪费,在本项目中充分考虑了上述影响,中庭顶部为玻璃棚且布满太阳能光伏电池板,该顶棚具有良好的遮阳效果又有一定的透光率。室内照明灯具按照内区与外区进行配置,且外区灯具可以实现控制。利用计算机模拟技术对3号厂房中庭自然采光效果进行了评估,其平均采光强度为2.51(流明),换算成照度值为100.4(勒克司),基本满足室内公共区域的照度要求。此时,对应的顶层玻璃透光率为0.282。
在全阴天不利情况下,整个楼层工作面约有2000 m2的面积照度高于300 Lx,白天基本可以不开灯。相对未加天井的情况,约1000 m2的面积得到改善,按照平均每平方米10W/m2的照明耗电功率计算,可减少10kW的照明用电功率。(如图三、四所示)
就全大楼而言,每层功能不尽相同,但采光天井贡献率相差不大,则全楼累计可减少约40kW的照明用电功率。按照每天工作10小时计算,每天可以减少约400kWh/天,按每年工作时间250天计算,每年可节约照明用电约10万度。
4 “生态核”复合空间技术
“生态核”复合空间技术包括生态中庭、空中花园和生态仓等多种形式。其主要特点为:1) 是一个具有温室效应的阳光房。2)是一个促进通风换气的热压通风空间。3)是一个具有微型植物群落的绿色空间。
5水平和垂直遮阳设计
项目位于东经113°54′43″,北纬22°29′24″,全年空调季约为每年的5月初至9月底;其中6月中下旬日照太阳可达最大角并使建筑北面也可有强烈的直射光。通过分析比较,东面建筑采用固定百叶遮阳为主,局部采用自控活动百叶。固定百叶可通过精确计算出百叶的截面尺寸和水平夹角。(如图六所示)
在西立面生态绿化墙,生态绿化墙的附着植被可以随季节的繁茂和衰减,使遮挡阳光的效果在夏秋季节比冬春季节要多,适应深圳气候变化对建筑的影响。
东立面采用“垂直+水平”遮阳,通过日照方位角计算固定式垂直遮阳角度,优化遮阳的降低辐射效率。
室内遮阳也可以改善室内自然光照,防止眩光的影响。
经计算,节能率为4%,每年节约电耗约10~11万度。
7外墙保温和Low-E中空玻璃
尽量保留外墙墙体,减少拆除量。在原有内墙内侧砌筑100mm厚加气混凝土砌块结合原有墙体内墙保温。
本项目主要部位采用Low—E中空玻璃幕墙为主,局部热镜或智能玻璃等多种玻璃幕墙组合。中空玻璃滑拉窗或中空加中间Low—E膜玻璃断热结合金窗框或玻璃钢窗框。主要技术指标应可达到抗风压强度P≥2.5kPa,气密性q≤1.5m3/(m· h),水密性△P≥250Pa,隔声性Rw≥30dB,传热系数K≤3.0W/(m2 · K),达到国家建筑节能设计标准要求.防火及刚性良好,采用三元乙丙胶条密封,空腹型材应采用增强板或局部加强板的铰链连接技术。经计算,节能率达8%,每年节电约19~21万度。
经一年的实际测算,本项目节能率达到66.7%,单位平米年能耗为66kwh/㎡.y,如果按甲级办公建筑约130~200 kwh/㎡.y的平均能耗计算,按本项目建筑面积2.5万㎡计算,每年可以节电200~240万度,折合每年可以节省标煤1000吨,每年可以减排二氧化碳约2000吨。本项目绿色技术增量成本为800万元,按每年节电费200万元计算,绿色技术投资回收期在5年以内(资金年利率5.5%)。
4 总结
绿色建筑首先他本身必须是一个健康建筑,就比方有先天障碍的运动员,肯定比不过健康的运动员一样,只有在这种情况下,根据项目条件选用较为可靠合适的绿色技术,在合理的成本目标之下,进行全生命周期成本的计算,以达到在建筑运营生命内的最小耗费。
在既有建筑改造中所采用的绿色建筑技术远远不是终极目标,绿色建筑实践就是一个不断探索,不断完善的过程 ,包含了人与自然、社会环境的和谐共处法则,对既有环境的尊重与合理利用,对人类社会发展的高度责任感。
参考文献:
[1]中华人民共和国国家标准,绿色建筑评价标准(GB/T 50378-2006)。北京:中国建筑工业出版社,2006.
[2]中华人民共和國国家标准。住宅性能评定技术标准(GB/T 50362-2005).北京:中国建筑工业出版社,2005.
[3]刘加平.建筑物理(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[4]住房和城乡建设部科技发展促进中心 绿色建筑评价技术指南.北京:中国建筑工业出版社,2010.
关键词:既有建筑改造 绿色建筑
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、舒适和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。本文以老厂房改造成办公楼,针对南方地区的气候带条件,从建筑本身设计的角度来研究,主要解决建筑自身的通风、遮阳等问题,分析其主要特点,试构建绿色建筑设计的整体思路。
南海意库项目位于改革开放的前沿城市深圳,八十年代初,深圳特区内开始大量兴建工业厂房以吸引境外投资者开展“三来一补”业务,建于1980年的深圳蛇口日资三洋厂房是最早的多层通用厂房之一。他不仅是深圳城市建筑再生的典型案例,也因其在节能环保方面的高标准而大获好评。南海意库通过有效的经济成本,改善室内空间的生态环境,提高空间舒适度,成为旧厂房改造典范之作。
绿色建筑设计应用:
1 区域通风研究
本项目地处城区,南侧和东侧都是建筑高度高、密度大的住宅区,深圳的过渡季节的主导风向是东南偏东风,由于东侧和南侧的既有建筑的阻挡,使得本项目的室内自然通风条件一般。经计算,区域的通风能够满足基本的要求。 (如图一所示)
2太阳能拔风烟囱研究
深圳市全年空气温度低于28℃的累计小时数占全年总时数的60%,尤其是在过度季节里只要合理组织自然通风;就完全有可能不开空调而满足较为舒适的室内环境。
改造厂房拟采用六个截面为3000×3000的屋面热压拔风烟囱;在过渡季节实现自然通风,以4月份(过渡季节)为例来分析被动式太阳能通风烟囱的通风效果,假设太阳能烟囱内的集热装置可以把30%左右的太阳辐射吸收并加热空气,并设置室外环境温度为28℃,室内热负荷为50W/ m2。模拟结果显示,三个高10米的太阳能通风烟囱,能产生约为5pa的热压,太阳能烟囱的断面风速为1.8m/s,相应的通风量为:311040m3/h,相当于室内5次/小时的换气量。
太阳能拔风系统可以延长过渡期近两个月,按15~20度/平米·月计算,每年可以节约电耗约60~80万度,下面是利用计算机模拟技术完成的室内热压、温度、风速和空气龄效果分析图。(如图二所示)
3内天井日照模拟对比的研究
公共建筑进深一般较大,人工照明与室外光照在窗口附近区域形成重叠,造成能源浪费,在本项目中充分考虑了上述影响,中庭顶部为玻璃棚且布满太阳能光伏电池板,该顶棚具有良好的遮阳效果又有一定的透光率。室内照明灯具按照内区与外区进行配置,且外区灯具可以实现控制。利用计算机模拟技术对3号厂房中庭自然采光效果进行了评估,其平均采光强度为2.51(流明),换算成照度值为100.4(勒克司),基本满足室内公共区域的照度要求。此时,对应的顶层玻璃透光率为0.282。
在全阴天不利情况下,整个楼层工作面约有2000 m2的面积照度高于300 Lx,白天基本可以不开灯。相对未加天井的情况,约1000 m2的面积得到改善,按照平均每平方米10W/m2的照明耗电功率计算,可减少10kW的照明用电功率。(如图三、四所示)
就全大楼而言,每层功能不尽相同,但采光天井贡献率相差不大,则全楼累计可减少约40kW的照明用电功率。按照每天工作10小时计算,每天可以减少约400kWh/天,按每年工作时间250天计算,每年可节约照明用电约10万度。
4 “生态核”复合空间技术
“生态核”复合空间技术包括生态中庭、空中花园和生态仓等多种形式。其主要特点为:1) 是一个具有温室效应的阳光房。2)是一个促进通风换气的热压通风空间。3)是一个具有微型植物群落的绿色空间。
5水平和垂直遮阳设计
项目位于东经113°54′43″,北纬22°29′24″,全年空调季约为每年的5月初至9月底;其中6月中下旬日照太阳可达最大角并使建筑北面也可有强烈的直射光。通过分析比较,东面建筑采用固定百叶遮阳为主,局部采用自控活动百叶。固定百叶可通过精确计算出百叶的截面尺寸和水平夹角。(如图六所示)
在西立面生态绿化墙,生态绿化墙的附着植被可以随季节的繁茂和衰减,使遮挡阳光的效果在夏秋季节比冬春季节要多,适应深圳气候变化对建筑的影响。
东立面采用“垂直+水平”遮阳,通过日照方位角计算固定式垂直遮阳角度,优化遮阳的降低辐射效率。
室内遮阳也可以改善室内自然光照,防止眩光的影响。
经计算,节能率为4%,每年节约电耗约10~11万度。
7外墙保温和Low-E中空玻璃
尽量保留外墙墙体,减少拆除量。在原有内墙内侧砌筑100mm厚加气混凝土砌块结合原有墙体内墙保温。
本项目主要部位采用Low—E中空玻璃幕墙为主,局部热镜或智能玻璃等多种玻璃幕墙组合。中空玻璃滑拉窗或中空加中间Low—E膜玻璃断热结合金窗框或玻璃钢窗框。主要技术指标应可达到抗风压强度P≥2.5kPa,气密性q≤1.5m3/(m· h),水密性△P≥250Pa,隔声性Rw≥30dB,传热系数K≤3.0W/(m2 · K),达到国家建筑节能设计标准要求.防火及刚性良好,采用三元乙丙胶条密封,空腹型材应采用增强板或局部加强板的铰链连接技术。经计算,节能率达8%,每年节电约19~21万度。
经一年的实际测算,本项目节能率达到66.7%,单位平米年能耗为66kwh/㎡.y,如果按甲级办公建筑约130~200 kwh/㎡.y的平均能耗计算,按本项目建筑面积2.5万㎡计算,每年可以节电200~240万度,折合每年可以节省标煤1000吨,每年可以减排二氧化碳约2000吨。本项目绿色技术增量成本为800万元,按每年节电费200万元计算,绿色技术投资回收期在5年以内(资金年利率5.5%)。
4 总结
绿色建筑首先他本身必须是一个健康建筑,就比方有先天障碍的运动员,肯定比不过健康的运动员一样,只有在这种情况下,根据项目条件选用较为可靠合适的绿色技术,在合理的成本目标之下,进行全生命周期成本的计算,以达到在建筑运营生命内的最小耗费。
在既有建筑改造中所采用的绿色建筑技术远远不是终极目标,绿色建筑实践就是一个不断探索,不断完善的过程 ,包含了人与自然、社会环境的和谐共处法则,对既有环境的尊重与合理利用,对人类社会发展的高度责任感。
参考文献:
[1]中华人民共和国国家标准,绿色建筑评价标准(GB/T 50378-2006)。北京:中国建筑工业出版社,2006.
[2]中华人民共和國国家标准。住宅性能评定技术标准(GB/T 50362-2005).北京:中国建筑工业出版社,2005.
[3]刘加平.建筑物理(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[4]住房和城乡建设部科技发展促进中心 绿色建筑评价技术指南.北京:中国建筑工业出版社,2010.