绿色建筑在综合建筑工程中的应用研究*

冯炜平

(北京中联环建设工程管理有限公司杭州分公司 杭州 310000)

绿色建筑是指在设计、施工、运行等全过程中,充分考虑节能、环保、经济、适应性等方面,旨在降低对环境的负面影响,并为人类提供健康、舒适、高效的建筑。对于综合体建筑而言,其具有高度集成、功能复杂、人员密集的特点,从耗能的角度进行分析相比于其他类型建筑也具有更高的能耗,因此绿色建筑的理念难以落实。随着人们对环保意识的提高和技术的不断进步,综合体建筑也逐渐开始采用绿色建筑的理念展开设计和施工。

随着行业内综合体建筑占有量的提升,应用绿色建筑理念展开综合体建筑的设计、施工、管理是具有必要性的。通过采用绿色建筑的理念和技术,综合体建筑可以实现节能减排、环保减排、提高资源利用效率等多重目标,实现建筑工程行业的可持续发展。

1 综合体建筑暖通空调与新风系统的应用

1.1 暖通空调新风系统与绿色建筑

暖通空调和新风系统在综合体建筑中可保持稳定的室内热环境、维持空气清晰,对于提高室内舒适度、确保环境健康安全均具有积极促进作用。从绿色建筑的角度进行分析,传统暖通空调设备在使用过程中会消耗大量的电能,其能源转化率偏低,同时由于综合体建筑人员进出频繁,室内热环境难以保持。绿色建筑对于室内环境的舒适度、健康度具有要求,但同时也需考虑建筑节能的核心,从此角度来看,明确暖通空调、新风系统与绿色建筑指标之间的平衡是具有必要的。

1.2 设备选择及其技术要点

(1)暖通空调和新风系统的负载需进行预先计算。对于空调设备,空调的功率符合可参考下表。对于综合体工程,考虑到人员进出频繁、内部用途复杂的特点,可按300 W/m2的负荷进行空调设备的选择;对于空调的换风量,需按照室内面积和标高进行计算,最小换风量不应小于1.5 V/h,其中V 为室内空间的容积。根据室内的面积、标高等确定空调设备和新风系统的功率,其可保障室内热环境的舒适度,同时避免配置的功率过高而产生能源浪费的问题,影响绿色建筑理念的落实。

表1 综合体建筑空调功率计算

(2)传统暖通空调设备的能量来源以电能为主,以一般综合体内建筑使用的30匹空调为例,其单日耗电量可达200度以上,而在我国电能以火力发电为主,大量的电能使用并不利于绿色建筑指标的落实。针对绿色建筑在进行设计的过程中可扩充制热或制冷的能量来源,如通过新能源热泵作为中央空调的能量补充。新能源热泵是一种高效、环保、节能的空调系统,它利用可再生能源将环境中的热量或冷量提取出来,并通过中央空调系统将热量或冷量输送到建筑物内部,以满足人们舒适度的需求。新能源热泵利用可再生能源提取热量或冷量,相比传统空调设备,能源利用率更高,同时也减少了碳排放和对环境的污染。

(3)新风系统可选择具有热交换能力的设备,得益于新风系统所具有的热交换器,其在进行室内外换风的过程中,可实现换气不换热。室外新鲜空气和室内污浊空气,经过滤后在热交换芯体中进行温度和湿度的交换,在高分子膜和热介质的作用下,确保各流向的空气通道独立,不会被污染。热交换芯体的工作原理可参考下图,其可实现高效的能源回收,确保室内空气清新的基础上保持温度和湿度的稳定,提供健康、舒适的室内居住工作空间,同时有利于能源节约,其符合绿色建筑的有关要求。

图1 热交换芯工作原理图

(4)对于暖通空调设备和新风系统,其操作模块可引入智能化技术进行管控。结合传感器、物联网、大数据等技术形式,可搭建智能化暖通设备管理平台,管理者可使用手机等设备进行空调、新风的远程操作,同时设备自身具有一定的智能化能力,可根据室内外温度变化、建筑室内是否有人活动等指标,自动化调整设备的启停,或改变工作频率,可在不改变使用体验的基础上实现能源的节约。

2 综合体建筑中绿色建材的应用

2.1 绿色建材与绿色建筑理念

绿色建材是指采用清洁生产技术,大量采用工业或城市固态废物生产的无毒害、无污染、有利于人体健康的建筑材料。在绿色建筑中,应用绿色建材可通过降低能源消耗、减少对自然资源的依赖、提高资源利用效率等实现绿色建筑理念的落实。绿色建材具备“节能、减排、安全、便利和可循环”的特征,在综合体建筑中可通过增加绿色建材的应用比例的方式,从全生命周期的角度进行评价,有利于降低能源消耗、确保建筑质量、实现环境友好和人员健康。

2.2 材料选择及绿色建筑理念落实

(1)纤维石膏板:是一种以建筑石膏粉为主要原料,以各种纤维为增强材料的一种新型建筑板材,作为传统混凝土预制隔墙板的替代材料。该材料使用的主要胶凝材料为脱硫石膏,而石膏产品自身就是火力发电废气处理的副产物,通过制成建材产品可实现材料的高效利用;石膏板产品均有自身轻质的特点,相比于同等体积和性能的混凝土材料而言,自重可减少35%以上,既能够保障工程结构安全,又能够避免建筑自重过大,提高建筑整体的安全性;纤维石膏板材料具有回收再利用的特质,报废拆除后经粉碎后又可再次使用,减少建筑更新迭代过程中的固体废料。从全生命周期的角度进行考量,纤维石膏板具有节能、环保、可回收、高施工性的优异特质,符合绿色建筑的有关要求。

(2)水泥基陶瓷砖胶粘剂:瓷砖装饰具有较高的品质定位,可对于室内环境品质具有较大提升,随着行业发展瓷砖材料朝着尺寸更大、吸水率更低的方向发展。传统工艺是使用水泥和黄沙材料混合后进行瓷砖铺贴,这种工艺需要在现场使用大量散装材料,同时湿作业场景多,而对于低吸水率的瓷砖这种工艺也会出现质量风险的增加。若采取有机胶粘剂,虽工程质量具有保障,但所含有的VOC对于人体有害,同样不符合绿色建筑对于健康环境的需求。所提出的绿色建材产品为水泥基陶瓷砖胶粘剂,其为预拌砂浆材料,将水泥、填料、外加剂等按比例进行混合并生产为小包装,运送到现场后按比例加水即可进行使用,其综合性能优异,对于尺寸更大、吸水率更低的瓷砖也能进行安全铺贴,同时可减少水泥、砂石等材料用量35%～50%。

3 综合体建筑中围护结构节能措施应用

3.1 围护结构与绿色建筑

围护结构是指建筑及室外设施的外围防护部分,包括墙体、屋顶、地面以及门窗、幕墙等建筑部件。围护结构的主要功能是抵抗自然界中的各种因素,如风、雨、雪、太阳辐射等,以保护建筑内部空间的使用者不受外界干扰,并保证建筑的保温、隔热、防水等性能。从绿色建筑的角度进行分析,围护结构应具有如下特质:①高效的保温隔热能力,绿色建筑强调降低能耗,提高能源利用效率。围护结构应具备高效的保温性能,以减少冬季采暖和夏季空调的能耗;②自然通风与采光:绿色建筑强调利用自然能源,围护结构应设计合理的窗户和通风口,利用自然通风和采光,减少人工通风和照明的需求;③长寿命与耐久性:围护结构应具备长寿命和耐久性,以减少维修和更换的频率,降低维护成本。

图2 预制反打保温构件构造

3.2 外墙节能措施

针对绿色建筑,所提出的外墙节能措施为装配式结构施工+预制反打保温体系。装配式的结构施工形式可减少项目在现场的施工内容,其有利于工程质量保障、减少现场材料浪费的问题。同时需要在外墙位置进行保温工程以实现建筑节能的目的,传统工艺方法以薄抹灰体系为主,对于大体量的综合体建筑其可能会存在消防风险、保温板脱落风险。所提出的预制反打工艺是在进行装配式构件生产的过程中就将保温板复合到构件上,具体工序为:将保温板固定在模板上→使用连接件贯穿保温板→正常施工模板工程和钢筋工程→将保温板固定件与钢筋主筋相连接→进行混凝土浇筑。由此工艺所生产的预制构件,其外侧保温板也一并成型,同时可避免保温板和主体结构之间的渗漏、脱落等质量问题,可提高综合体建筑的安全性,同时不改变原有保温体系,以落实绿色建筑的有关要求。

3.3 外窗节能措施

结合绿色建筑有关需求,针对外窗部分可采取如下措施:

(1)使用系统窗:系统窗是指使用特定的材料、设计和制造工艺,具有优良的保温、隔热、隔音、防盗、防火等性能的窗户。系统窗的优点在于其高度的稳定性和可靠性,能够有效地提高建筑物的能源效率和居住舒适度。

将普通门窗更换为系统窗,可以提高室内的舒适程度,同时减少围护结构因热辐射和热传递带来的热量损失问题。

(2)外窗遮阳:外窗遮阳系统是安装在建筑外部的遮阳装置,其主要包括窗框和安装在窗框上的玻璃和可调角度的遮阳装置及控制部分,遮阳装置由多组可调节的金属或非金属叶片组成,可随意控制叶片的角度来调节阳光的照射范围。通过外窗遮阳系统的应用,可动态化调节采光,同时避免阳光直射对于室内热环境造成的影响问题。

4 结语

综合体建筑在绿色建筑的背景下仍具有诸多挑战,其内部空间大、品质要求高、综合耗能高,在绿色建筑的理念下也需从多个角度提出相应技术体系和优化措施。

笔者主要从暖通空调系统、材料选择使用、围护结构节能3个方面明确了绿色建筑理念在综合体建筑工程中的应用,实际上对于大型综合体建筑其具有多样化的工程内容,影响因素较为繁杂,因此也需通过先进的体系形式和工艺标准,实现绿色建筑理念的普及,助力行业健康发展。