基于高校公建实例的零能耗应用途径研究

张勃+薛勇刚

摘 要：以某高校公共建筑为实例，结合该公建项目的一星级绿色建筑设计、施工过程，对该项目周边环境的流场、风速、风速放大系数、风压因素进行分析评价，进一步探索高校公共建筑从绿色建筑向零能耗建筑发展的应用途径。

关键词：公共建筑；零能耗；应用途径

中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2017）33-0186-02

目前，零能耗建筑国内项目较少，主要是通过绿色建筑的设计、建设实践向近零能耗建筑、零能耗建筑、甚至无源建筑逐步发展，也正从单个示范项目起步向国家导向性行动推进。为此，我国建筑业要经历绿色建筑这一必由阶段，才能逐步过渡和发展到近零能耗建筑、零能耗建筑。

一、工程概況

该高校公共建筑项目用途为实习实训场所，框架结构，地上七层，地下一层，总建筑面积5.6万平方米。按照一星级绿色建筑设计与建设，该项目制冷系统采用VRV空调，生活给水分为高、低区两个管网，雨水回收利用系统，景观园林绿化部分也进行了专门设计。

二、该项目采用的绿色建筑工程技术

1.围护结构保温。屋顶采用55mm 厚挤塑聚苯板（XPS板）、外墙采用45mm厚聚苯板、外窗采用断热桥铝合金+（6+

9A+6）Low-E 中空玻璃，幕墙采用断桥铝合金+（6+9A+6）Low-E中空镀膜玻璃，外围护结构K值满足相关节能标准要求。

2.复层绿化。采用当地乔木、灌木、草本、草本植物交替的植物配置，实现复层绿化。

3.空调系统。各办公室、实训室设舒适性空调，采用多联机，性能参数均满足标准要求，空调系统采用VRV空调，空调末端可独立开启，并可进行温湿度调节。

4.能耗分项计量。该项目空调、动力及照明系统均采用电缆放射式供电，由变电所低压配电回路分别计量能耗并具有数据远传功能。

5.节水器具与设备。该建筑内所有卫生器具均为节水器具，采用小于6L的脚踏式蹲式大便器，卫生洁具控制阀采用红外感应开关、延时自闭冲洗阀、液压脚踏阀；截断检修阀用铜制截止阀；洁具水嘴采用陶瓷芯片水嘴，选择的节水器具符合《节水型生活用水器具》CJ164-2002的要求，并在各分区自来水超压管段上采取减压限流措施，保证供水压力不高于0.2Mpa。

6.高效供水设备。生活给水采取竖向分区，分为高、低两个区，低区采用市政直供，高区由校园高区集水管网供给。

7.雨水收集。该项目部分屋面、路面雨水以初期2mm～3mm降雨径流为界，进行弃流和收集。并在雨水蓄水池中储存，用于绿化灌溉。

8.照明节能。该项目室内照明采用高效节能光源和高效灯具，灯具控制充分考虑天然光，并合理选择每个开关控制灯具的数量。光源显色指数Ra≥80，荧光灯使用符合国家标准的节能型电子镇流器，功率因数≥0.90。主要功能房间的照明功率密度满足《建筑照明设计标准》GB50034-2013的目标值要求。

三、该公共建筑水资源规划

1.该项目所在地区多年降水量特征。根据陕西省《建筑与小区雨水利用技术规程》（DBJ61/T84-2014）附录F中提供的资料，统计出咸阳地区多年降水量年内变化特征（见表1）。

2.雨水可用回量计算。根据陕西省《建筑与小区雨水利用技术规程》（DBJ 61/T 84-2014），雨水设计径流总量按下式计算：W =10×ψ×hy×F。式中，W为雨水利用径流总量（m3）；Ψ为雨水径流系数0.9；hy为设计降雨厚度（mm），多年平均降雨量604.1mm；F为汇水面积（hm2），屋面面积约0.62hm2。则项目雨水设计径流总量约为：10×0.9×604.1×0.62=3 370.88m3；符合陕西省《建筑与小区雨水利用技术规程》（DBJ61/T84-2014 ）文件中第7.1.5条规定：“雨水可回用量宜按雨水设计径流总量的90%计。”

3.非传统水源利用率计算。该项目全年用水量为47 502.62m3，雨水可回用量为3 033.79m3，故非传统水源利用率为：3 033.79÷

47 502.62=6.39%。

表2 建筑总用水量

通过以上分析计算，该项目统筹、综合利用各种水资源满足《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2006）要求。

四、可循环材料使用比例

《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2006）第5.4.7条对建筑能耗的评价要求如下：在建筑设计选材时，考虑使用材料的可再循环使用性能。在保证安全和不污染环境的情况下，可再循环材料使用重量占所用建筑材料总重量的10%以上。满足《绿色建筑评价标准》第5.4.7条规定。

五、通风模拟

依据《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2006）第4.1.13规定：“住区风环境有利于冬季室外行走舒适及过渡季、夏季的自然通风。”该项目的室外通风环境状况主要从室外风场分布情况、室外通风环境对室内环境影响两方面，通过流场、风速、风速放大系数、风压四个因素进行分析评价。具体要求：人行及活动区域的风速放大系数不应大于2；在建筑物周围行人区1.5m高度的风速小于5m/s；严寒、寒冷地区冬季保证除迎风面之外的建筑物前后压差不大于5pa。

CFD仿真模拟从微观角度，针对某一区域或房间，利用质量、能量及动量守恒等基本方程对流场模型进行求解，分析其空气流动状况。采用CFD仿真模拟对该项目进行周边风环境分析，综合考虑流场、 风速、风速放大系数、风压四个因素对项目周边的通风环境状况进行评价。

冬季进口风速为0.9m/s 时的室外1.5m处最大风速约为1.3m/s，风速放大系数最大值为1.85，人行区域未出现旋涡区，除建筑迎风面以外的建筑物表面前后压差不大于5pa。夏季进口风速为1.6m/s 时的室外1.5m处最大风速约为3m/s，风速放大系数最大值为1.9左右，能够保证周围具有较好的空气新鲜度和良好的空气品质，人行区域未出现明显旋涡区及风影区。

综上所述，该项目满足《绿色建筑评价标准》中规定的冬季室外行走舒适及过渡季、夏季的自然通风的相关要求。

六、研究结论

通过某高校公共建筑一星级绿色建筑的设计、施工实践，紧密结合《绿色建筑评价标准》的相关规定来实现各种绿色建筑节能技术的集成，进一步探索零能耗在高校公共建筑中的应用途径。综合以上实例与建设实践研究并得出以下结论。

1.高校公共建筑向零能耗发展是必然趋势。建筑领域的用能已经由传统能源向新能源转型，如太阳能、风能、地热源能、生物质能等正处于推广应用阶段。公共建筑能耗监测系统建设的政策相继实施，给高校公共建筑零能耗发展提供了的一个重要基础——能耗监测系统。近几年，我国先后颁布了相关的奖励制度及能效控制办法，如《2017年度省级建筑节能引导专项资金项目申报指南》《高等学校校园建筑节能监管系统建设技术导则》《公共建筑能耗远程监测系统技术规程》等。以上说明，高校公共建筑向零能耗发展是必然趋势，亟待重视绿色理念和节能技术的集成发展。

2.探索适合我国国情的建筑零能耗实现途径是必经之路。结合我国公共建筑实际施工的实际，借鉴世界发达国家先进的管理理念、完善的法规制度、成熟的节能技术，参照被动式节能标准设计。从建筑业的新能源利用、绿色建筑到建筑零碳排放、零二氧化碳排放，逐步实现零能耗，进一步探索具有中国特色的公共建筑零能耗应用路径。

3.该项目所在的陕西地区，公共建筑零能耗的发展基本上处于空白，但省、市政府颁布了相关的配套奖励政策及相关技术规范，零能耗应用与推进在陕西地区已经开始实施。而高校作为学习、科研的集中教学场所，在公共建筑应用绿色建筑技术、建设零能耗示范项目，不仅为建筑类学生专业课教学提供了鲜活的素材，激励学生进一步发现、创新，更能为建筑业零能耗的科研项目提供实践研究平台。

参考文献：

[1] 任胜义，苏德利，宋秀静，等.利用可再生能源调温的新农村住宅[J].可再生能源，2010，（5）.

[2] 朱玲玲，张梦蝶，等.发达国家零能耗建筑对我国的启示[J].工程技术，2013，（12）.

[责任编辑 李晓群]endprint