绿色建筑技术及案例剖析

绿色建筑技术及案例剖析上海市建筑科学研究院（集团）有限公司主要内容绿色建筑技术概述和应用原则1绿色住宅建筑技术应用案例分析3绿色公共建筑技术应用案例分析20102030405060195019601970198019902000单位面积建筑能耗kgce/(m2.a)我国目前能耗情况背景十二五城镇化率预计达到51.5%，年增建面达20亿m2，总增耗2.4亿吨标准煤，建材24亿吨。我国目前正处于高速的城市化进程预计到2020年•新增土地相当于10个新加坡的国土面积。•新增水耗相当于北京市约30年的用水量。•新增能耗相当于德国1年的能源消费量10X30X1X我国建筑能耗占全国总能耗的40%•目前我国城市建筑运行人均能耗仅为美国的1/9•但如果按照西欧平均水平，我国建筑运行能耗将超过20亿吨标煤，将耗掉2015年全国可获得能源（预测）的一半！节能减排是建筑发展的必然趋势！绿色建筑技术体系节能节地节水节材IEQ•废弃场地、旧建筑利用•人均用地、地下空间利用•绿化率、物种配置•室外风环境、热岛效应•场地保水及雨洪控制•施工水土保持•公共设施共享•区域水资源统筹分析•雨水、中水利用•节水器具、节水灌溉•减少管网漏损•用水分项计量•围护结构（墙、窗、屋面、可调外遮阳）•HVAC（分区控制、能效、部分负荷系数、水系统、风系统末端可调）、•照明、可再生能源、能源分项计量、热回收、蓄能技术、集中能源系统等•高性能材料•本地化材料•3R材料•施工废弃物管理•避免二次装修污染•日照采光（主被动）•声环境•热湿环境（自然通风等）•室内空气质量IAQ建筑智能化及运营管理节地与室外环境：废弃地改造技术、立体绿化技术、透水路面、隔声屏等节能与能源利用：新型围护结构和材料、高效空调系统、高效太阳能设备等节水与水资源利用：中水回用、人工湿地、MBR、雨水收集与利用技术等节材与材料资源利用：3R材料，低碳结构体系室内环境质量：光导管技术、反光板、环境控制设备和装置、新风器、智能监控系统料等技术和产品支撑规划与设计集成：GIS生态诊断、区域级能源与水资源、绿色交通评估、能源、采光、通风等动态优化分析、BIM等绿色建造集成：绿色建造与施工管理等运营管理与信息集成建筑能耗、性能监测系统；系统设备与环境联动控制策略等。阶段常见问题规划与设计缺乏全生命周期概念；偏重经济价值，对生态、能源、社区等缺乏关注；重形态、轻生态；偏重安全、可靠性；资源能源利用效率较低。建造环境保护水平弱运维与拆除运行低效、能源浪费、大拆大建被动技术优先+主被动技术集成系统集成与优化绿色建筑是对技术的重构：多领域、多专业集成优化绿色建筑技术内涵因地制宜整体设计实效品质成本合理绿色建筑=高科技？高指标？高成本？•因地制宜：地域本土化•整体设计：目标系统化•绿色品质：效果深绿化•成本合理：性价最优化绿色建筑建设原则JGJ26-951996年7月1日起施行JGJ26-86，1986年8月1日试行JGJ134-20012001年10月1日起施行JGJ75-20032003年10月1日起施行GB50189-20052005年7月1日起实施因地制宜：气候条件绿色建筑的关注点：全寿命周期——摘自TheClimateGroup《中国的清洁革命Ⅱ：低碳商机》主要内容绿色建筑技术概述和应用原则1绿色住宅建筑技术应用案例分析3绿色公共建筑技术应用案例分析2低能耗、低排放、高品质建筑综合节能75%可再生能源利用率占建筑使用能耗的50％再生资源利用率大于60%舒适高效的室内环境质量：24小时新鲜空气陈家镇生态办公示范楼•2012年中国三星级绿色建筑评价标识•2012年中国绿色建筑示范工程•城镇人居环境改善与保障综合科技示范工程【上海建科院莘庄综合楼·办公建筑】功能定位：上海市建科院莘庄区域总部集成办公和实验等功能建筑面积：9992m2建筑高度：23.7m按绿色建筑三星级设计、施工、运营，实现全过程的绿色。总体目标项目情况项目位于上海市闵行区，建筑面积2000平方米。建设成果建设部“绿色建筑工程技术研究中心”办公楼全国首幢绿色建筑三星级评价标识项目全国首届“绿色建筑创新奖”一等奖上海市科技进步一等奖技术支撑绿色建筑咨询充分考虑夏热冬冷地区气候及人口密集城市的资源特征，开创性集成应用了自然通风、天然采光、屋顶绿化、可调遮阳、热湿分离节能空调、太阳能光热全年综合利用、光伏建筑一体化、再生混凝土、中水回用、建筑智能化集成平台等技术，成为国内首栋可持续建筑技术集成之典范。上海生态建筑示范楼项目区域环境特点1、自然通风技术导风墙改动前：屋顶设置4个玻璃通风口改动后：屋顶设置2个玻璃通风口通风塔室内通风百叶通风塔1、自然通风技术•自然通风测试评估–通风塔的独立作用增加幅度达到28.2%；通风塔、窗户、室内风道等建筑自然通风构件系统的联合作用可以引起自然通风的大幅增加，增加幅度达到266.9%北办公区通风塔（3楼顶部）北休闲室南休闲室南办公区20m2屋顶排风道，保证夏季夜间及过渡季节自然通风效果减少空调运行时间达590个小时，相当于全年小时数的6.7%过渡季节典型工况下（日总太阳辐射量为17MJ/m2，日平均环境温度为10℃），热压作用下的自然通风量提高1倍。1、自然通风风道内的散热片强化热压作用风洞实验2、天然采光天然采光模拟优化中庭天窗天然采光采用天然采光模拟技术优化中庭天窗、外墙门窗等采光及遮阳设计100m2中庭天窗，自然采光有效面积600m2，冬季北面房间可透射太阳光，夏季通过有效遮阳避免太阳直射。白天室内纯自然采光区域面积达到室内面积的80%，临界照度100lx在二、三层南向办公室存在局部眩光的区域，选用反光板，减弱临窗处的眩光现象，并提升室内光照均匀度。通过和吸音棉、铝质穿孔板等吸声材料复合加工，形成反光吸声板，兼具吸声功能，改善室内声环境。2.1-2.4m0.6-0.9m反光板不同高度时室内照度分布对比无反光板反光板（H=2.1m）主动采光措施2、天然采光地下车库天然采光Naturallighting2、天然采光3、气候适应型建筑节能技术围护结构节能对办公楼的外墙、屋面、窗墙比、外窗和外遮阳进行综合的节能计算分析，并同时考虑经济成本的因素，从而得出最优化的围护结构节能措施围护结构传热系数具体构造外墙0.7W/m2K50厚EPS外墙外保温系统，填充墙采用200厚MU5小型混凝土砌块屋面0.5W/m2K50mm厚的XPS保温材料，传热系数约为0.49W/m2K外窗南向、东向和西向2.5W/m2K南向、东向和西向外窗采用双银Low-E断热铝合金窗6+12A+6，其综合传热系数可控制在2.5W/m2K，外窗遮阳系数控制在0.5左右，北窗外窗采用断热铝合金充氩气中空窗6+12A+6，传热系数限值为3.2W/m2K，遮阳系数0.76左右。遮阳建筑南立面设置横向金属遮阳百叶体系，其中南面采用电动控制。东西设固定金属遮阳百叶。南立面的水平可调外遮阳系统外窗遮阳系数对建筑最大热负荷的影响300.00320.00340.00360.00380.00400.00sc0.3sc0.5sc0.7全年最大热负荷，kW建筑本体遮阳Self-shading3、气候适应型建筑节能技术外遮阳：南向外窗采用双层窗内置活动百叶遮阳技术自遮阳：南面二层办公室外挑1米南面水平遮阳百叶西面垂直遮阳百叶天窗活动遮阳二层东端的混凝土遮阳格板和折臂式遮阳篷3、气候适应型建筑节能技术3、气候适应型建筑节能技术60.3570.91124.5231.1970.91124.52050100150建筑节能评估设计建筑参照建筑普通建筑参照建筑全年采暖空调照明耗电量为53.61kWh/m2，设计建筑为43.05kWh/m2，建筑综合节能率达到60%实际运行能耗：年单位面积电耗为83.2kWh/(m2•a)，空调能耗占比44%，36.6kWh/(m2•a）建筑综合节能效果分析围护结构热工现场测试•结论：满足设计厚度的95%（47.5mm）及以上且最小值（48mm）不低于设计厚度的90%（45mm）的要求，保温层厚度符合设计要求。建筑外墙钻芯检测钻芯位置保温层设计厚度（mm）实测厚度(mm)偏差北外墙50492%东外墙50492%西外墙50484%3、气候适应型建筑节能技术4、复合型空调系统•冷热源：土壤源辅助地表水源调峰的方式•三楼部分办公室：毛细管辐射末端＋独立除湿新风系统；三楼会议室：风机盘管＋个性化送新风•毛细管辐射系统：选用直接采用特制砂浆粘贴在天花板上的毛细管席系列来供冷及供暖。•个性化送风:个性化送风为会议室新风送风方式，因此三层东区的新风机组采用根据压力进行变频的风机。•新风除湿系统与余热回收:采用全热回收装置，采用热回收可以降低除湿新风机制冷容量，降低处理新风的能耗。三楼采用毛细管辐射吊顶的房间会议室的个性化送风口个性化通风出口速度个性化送风•设置在3层的贵宾接待室，总共10个风口，风口以接待室茶几形式表现•评估方法：个性化通风口的边界测试数据作为计算的边界条件，CFD模拟计算个性化通风的通风性能•结论：大于通常情况下置换通风的通风效率，远大于传统混合通风的通风效率，表明该个性化空调系统的性能较好。会议室的个性化送风口个性化通风出口速度123456789100.00.20.40.60.81.01.21.081.111.190.860.841.090.881.171.021.09局部通风效率4、复合型空调系统测试工况测试参数检测值运行时间：2009.9.27：18:00～2009.9.28：08:00运行机组：1台螺杆式水源热泵机组平均制冷性能系数5.56系统平均能效比为3.3•夏季工况地源热泵机组平均制冷性能系数•夏季工况系统平均能效比•夏季工况室内热舒适性（温度和相对湿度）•与常规空调系统（冬季燃煤锅炉＋夏季冷水机组）：全年节能率35%复合型地源热泵空调系统的测试评估测试区域平均温度（℃）平均相对湿度（%）备注1F冬包厢24.473.52F东南办公室24.076.52F西南单间办公室23.975.7室外22.886.6最高温度31.5℃最低温度21.2℃5、可再生能源系统采用75kW的太阳能光伏发电系统和50kW的风力发电系统50kW风力发电系统75kW太阳能光电系统日照模拟分析5、可再生能源系统可再生能源利用运行测评•太阳能发电系统运营效果评价–太阳能光伏发电系统效率9.8%–实时监测数据：2011.1-2011.12一年总发电量75920kWh•离网型风力发电系统–将风力发电系统接入蓄电池，平时将风能所转化的电能储存在蓄电池中，在建筑物停电时，供应大楼东侧的照明系统，在停电时保持该处的正常工作环境。•费效比–太阳能光伏发电系统：2.29元/kWh太阳能光电系统测试风力发电监测系统6、资源回用技术节水与水资源利用生态排水系统生态排水系统：结合项目周边特征，在上海地区首次应用了生态排水系统，采用粪尿与其他废水（杂排水）分离，可实现冲厕节水90%。生态排水系统实现源头减少COD60%的排放量，减少N、P排放量的90%。雨水收集：收集屋面雨水并回用于景观补水，汇水面积约为800m2，每次的雨量收集约为14.5m3，收集后的雨水用于景观补水。中水回用：采用一体化的膜生物反应器处理建筑中水，设计水量按用水量的80%来收集并处理，日处理水量为3.6t/d，可实现自动化控制运行管理方便。中水处理机房景观水景6、资源回用技术分用途安装计量水表非传统水源利用率中水利用率为680/（905+680）=42.9%。月份自来水用量m3中水用量m32011年10月85752011年11月74512011年12月72502012年1月38152012年2月3792012年3月52322012年4月1201092012年5月79732012年6月83702012年7月68462012年8月125992012年9月7251总计9056806、资源回用技术节材与材料资源利用建筑垃圾回收利用证明文件混凝土交易凭证本地化材料：根据项目的主要材