绿色住宅技术集成与示范

  • 来源:建筑网   2018-04-23 17:01
摘要:

生态绿化。独立住宅90m2平屋面选用耐寒性、慢生常绿草坪做屋顶绿化,既容易人工保养维护又有提高屋面保温隔热效果和储水功能,能将50%%的屋面降水保留在屋面上,然后再通过植物蒸发掉,从而改善了气候环境。与没有屋顶绿化的同类建筑相比,夏季酷热的白天室内温度可降低3℃~4℃,冬天取暖费可节约1/3,生态公寓则采用成本低、易于维护的窗台开槽绿化形式,营造美观视觉环境。示范楼东西外墙采用爬藤等垂直绿化,既减弱日晒,又美化环境,提升居住品质。

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汇集了上海交通大学、上海电力学院、宏润建设集团、上海植物园和上海格爱绿色环保科技有限公司以及国内外60多家企业的先进技术研究成果的“上海生态办公示范楼”落成,为我国绿色建筑关键技术的研究和建筑一体化集成提供了示范和实验平台。该工程获得2005年建设部授予的首届“全国绿色建筑创新奖”一等奖。2005年9月,该重大科研攻关项目的又一重要成果“上海生态住宅示范楼”也在同一场址相继落成。)

示范楼先进技术集成体系

通过最优化的建筑节能设计、采用先进的节能材料和节能技术使建筑物的建筑能耗降低到尽可能低的水平,再采用可再生能源补充剩余所需能量。

超低能耗围护结构。“零能耗”独立住宅围护结构采用高效外墙外保温系统,结构形式为非水泥基EPS100外墙外保温体系与砂加气200填充墙。外窗采用真空低辐射中空塑钢窗;天窗采用夹胶钢化低辐射中空塑钢窗;采用倒置式保温与种植屋面相结合的屋面保温体系,屋面采用XPS100保温。

根据建筑设计风格和日照规律,采用多种高效智能遮阳系统,包括户外可调铝合金百叶帘、可伸缩外遮阳蓬、户外天窗遮阳帘、户内百叶帘等内外遮阳系列产品;应用了日光增强型百叶帘、太阳能驱动卷闸帘、太阳能驱动风光感应及无线控制器等一些具世界领先水平的遮阳技术产品,使外窗的综合遮阳系数达到0.4,天窗遮阳系数为0.2.

地源热泵空调系统。在独立住宅中应用了地源热泵空调系统,比常规空调系统节能20%~40%,具有较高的室内热舒适性,无吹风感和噪音。

太阳能光伏发电。独立住宅采用3kw太阳能光伏发电和并网技术,光伏电池每块200W,与屋面结构浑然一体。园区采用太阳能庭院灯,草坪灯和风光互补路灯。据计算,一台太阳能路灯一般每年可节约电费1000元。

太阳能集热器与建筑一体化。生态住宅示范楼实现了太阳能集热器与建筑一体化设计:生态公寓的二、三层阳台分别安装2.7m2和4.2m2的阳台护栏悬挂式太阳能热水系统;独立住宅上方安装了4.6m2的遮阳屋檐悬挂型太阳能建筑一体化热水系统。

风力发电系统。独立住宅采用了一套性能优异的涡轮式小型风力发电机,该系统寿命长达几十年,额定功率140W,启动风速仅2m/s,额定风速15m/s,扫掠面积仅0.3m2,比常规风力发电机可多发50%的电力,与建筑实现一体化设计,具有高效、美观、长寿和无噪音等优点。

空气源热泵热水系统。独立住宅还应用了空气源热泵热水器,将空气能与热泵节能技术有机地结合起来,采用逆卡诺循环原理,以极少的电能通过热泵工质把空气中的低温热能吸收起来,其用电量仅仅是电热水器的四分之一,燃气热水器的三分之一,是继燃气热水器、电热水器、太阳能热水器之后的第四种热水器。环境温度为5℃时,系统能效比COP达到2.93,在环境温度为25℃时,系统能效比COP达到4.52.

相变储能材料。生态公寓中采用纳米石墨相变储能材料制成的蓄能罐用作空调相变储能装置。夏季在电力低谷时段开启空调器制冷功能,冷量便直接传入相变蓄能罐中蓄冷,待相变材料相变完全后,空调器停止运转,在电力需求高峰时段,利用空气循环换热,将蓄能罐中的冷量逐步释放到室内空间;冬季相变材料可以发挥蓄热功能,从而实现电力调峰和节省电费支出的目的。

家用燃气空调。生态公寓采用最新开发的家用燃气中央空调,以天然气作为动力直接使用初级能源,可以减少城市用电负荷。该系统可制冷、制热并供热水,与同类空调相比节能效果明显。

经分析,独立住宅全年采暖空调耗电量约3100kWh,光伏发电系统一年可发3300度电,再加上风力发电机的发电量,可满足建筑全年采暖空调的耗电量,实现了“零”能耗住宅示范楼节能设计目标。

资源高效循环利用

资源节约的核心是占用资源少、环境负荷小、可循环率大,上海生态住宅示范楼采用了资源高效循环利用的三方面技术措施。

3R环保材料。3R材料是指可减量使用,能重复使用和可再生使用的建筑环保材料。示范楼选用了大量3R环保材料,混凝土采用高性能混凝土,减少建筑中混凝土的使用量;利用粉煤灰和矿渣粉等工业废料取代水泥作为掺合料,减少自然资源、能源的消耗和二氧化碳的排放;采用再生骨料混凝土,将废旧混凝土和建筑垃圾加工制成的骨料取代天然碎石,节约天然石材资源,使混凝土成为可再生利用的材料。减少天然用砂25%,水泥用量15%,内外墙均采用有废渣、废骨料制成的加气混凝土或砌块砌筑而成。

节水综合技术。建筑节水技术途径主要有三方面:一是采用节水器具;二是采用雨污水收集回用措施;三是应用就地保水措施。雨污水处理装置回收处理雨水和生活污水,再生水回用于绿化浇水、景观补充用水和冲厕用水;步行道路和附近的停车场全部采用了透水混凝土就地保水,其透水率为800~1000mL/分钟。

轻质木结构加层。为了发挥现代木框架结构技术坚固、安全、舒适、资源利用高效的特点,公寓顶层进行了混凝土多层结构与木结构整合的尝试,为上海在旧房改造中推广应用轻质木结构进行了有益的探索。

自然通风和天然采光。利用CFD模拟技术辅助设计,模拟建筑周边的风环境(图19),独立住宅设计了可遥控开启关闭的3m2天窗和通透明亮的中庭,辅以南高北低的建筑结构合理的南向窗墙比0.45~0.5.经模拟计算,在东南主导风向、室外平均标准高度风速为3m/s时,室内主要人体活动的区域范围内各层居住高度(1m)的风速,基本处于0.5-1m/s的范围之内,达到自然通风的设计要求,从而达到利用自然通风减少全年空调使用时间、提高换气次数和空气质量的目的。

生态绿化。独立住宅90m2平屋面选用耐寒性、慢生常绿草坪做屋顶绿化,既容易人工保养维护又有提高屋面保温隔热效果和储水功能,能将50%%的屋面降水保留在屋面上,然后再通过植物蒸发掉,从而改善了气候环境。与没有屋顶绿化的同类建筑相比,夏季酷热的白天室内温度可降低3℃~4℃,冬天取暖费可节约1/3,生态公寓则采用成本低、易于维护的窗台开槽绿化形式,营造美观视觉环境。示范楼东西外墙采用爬藤等垂直绿化,既减弱日晒,又美化环境,提升居住品质。