1引言
本工程節(jié)能改造設計緊緊跟蹤國內(nèi)外先進建筑節(jié)能技術發(fā)展方向，立足西北地區(qū)氣候、地理、水文等實際條件，積極探索可再生能源建筑一體化應用技術，在綜合辦公實驗樓改造中采用了一系列先進的技術與產(chǎn)品，進行了有益的嘗試和探索。
2工程概況
該綜合試驗樓始建于1987年，包括主樓一棟，附屬建筑三棟，總建筑面積10800m2，主樓高度31．5m，為八層框架結構。建筑抗震設防執(zhí)行《工業(yè)與民用建筑抗震設計規(guī)范TJ11-78》。距今23a，經(jīng)全面檢測，結構基本完好，能夠繼續(xù)使用多年，是典型的既有公共建筑。主要功能為:試驗、辦公、會議、多功能會議廳及配套設施等。
3技術目標
⑴建筑節(jié)能目標≥65%。⑵采暖－制冷低能耗。⑶建筑生活污水零排放。
4應用技術
4．1泡沫玻璃外墻外保溫體系。建筑外圍護結構外墻外保溫體系采用了泡沫玻璃為保溫層的構造形式，該材料為A級不燃燒材料，正常使用溫度可達500℃。融合了建筑保溫與防火安全兩方面的性能，代表了未來外墻保溫發(fā)展的新趨勢。
4．2太陽能光熱與土壤源熱泵復合采暖(制冷)系統(tǒng)。針對北方地區(qū)冬季采暖期長、夏季制冷期短，可能導致土壤源溫度場熱不平衡的特點，采用光熱系統(tǒng)補充溫度，達到熱平衡，突破了北方地區(qū)土壤源熱泵的技術推廣的瓶頸制約。
4．3太陽能光伏發(fā)電。北方地區(qū)普遍太陽能資源較豐富，蘭州所處的地理位置，顯示其太陽能資源為II類區(qū)，為太陽能資源較豐富區(qū)，為此在整個體系中設計了發(fā)電功率為50．05kWh的光伏電站，電池組采用多晶硅電池板，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率16%以上，年發(fā)電量為6．5萬kWh。可以提供建筑物大部分的用電量。
4．4中水回用系統(tǒng)。針對北方地區(qū)和我國大部分城市普遍水資源缺乏的現(xiàn)狀，積極探討中水回用的技術體系。將辦公實驗綜合樓的生活污水進行回收后進行處理，處理后的水用于植物澆灌、洗車等用途，節(jié)約了用水量。
4．5綜合布線與智能化用能管理。通過系統(tǒng)設計，將電線、網(wǎng)線、電話線等線路綜合布置，方便維護，減少線路長度。同時，對主要的節(jié)能系統(tǒng)進行動態(tài)在線管理，通過各種技術手段實現(xiàn)長期的運行監(jiān)測，積累數(shù)據(jù)，為今后既有建筑節(jié)能改造提供更為完善的技術支撐。
5效果分析
5．1外圍護結構。建筑外窗的氣密性等級達到了國家標準《建筑外窗氣密性能分級及檢測方法》GB/T7107中規(guī)定的4級。未采取節(jié)能措施前每采暖季耗標煤332t，改造后采用地源熱泵，不消耗燃煤(表1)。5．2太陽能光伏電站。每年發(fā)電約6．5萬度，光伏電站基本是免維護的，其使用壽命為25a以上，按照使用25a計算，可累計發(fā)電162．5萬度。基本解決了本單位的大部分用電需求。5．3土壤源熱泵。每年直接節(jié)約的取暖費及管道維護費用約為25萬元。5．4中水回用技術。每年節(jié)約用水約2000t。5．5環(huán)境影響分析。本項目不向環(huán)境產(chǎn)生新的排放物，對環(huán)境友好。同時，在運行過程中，還會對環(huán)境產(chǎn)生好的積極影響。太陽能光伏電站每年節(jié)標準煤24．59t，直接減少CO2排放71．29t。土壤源熱泵每年節(jié)約減少排放NOx24．4t，減少耗煤400t以上，同時直接減少CO2排放1176t，減少SO2排放40t。對減少環(huán)境壓力有著顯著的作用，具有顯著的環(huán)境效益。
6應用價值
6．1市場需求我國幅員遼闊，地域?qū)拸V。從北到南分為嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)和溫和地區(qū)。我國嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)以及夏熱冬冷地區(qū)的部分城鎮(zhèn)冬季都需要采暖，采暖燃煤對大氣造成嚴重污染。與此同時，我國大部分地區(qū)夏季炎熱，近年來氣候變暖但凍害加劇，使得空調(diào)日益普及，建筑空調(diào)能耗正在迅速增加。國家大力提倡建設綠色智慧城市，打造優(yōu)美生態(tài)環(huán)境，構建藍綠交織、清新明亮、水城共融的生態(tài)城市。其核心就是“綠色、生態(tài)”。而從縣城級別到國際都市，公共基礎設施及樓宇建設不可避免，因而綠色節(jié)能建筑將是首選。住建部發(fā)布的《建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，旨在建設節(jié)能低碳、綠色生態(tài)、集約高效的建筑用能體系。規(guī)劃提出，“十三五”時期，城鎮(zhèn)新建建筑中綠色建筑推廣比例大幅提高，既有建筑節(jié)能改造有序推進，可再生能源建筑應用規(guī)模逐步擴大。節(jié)能改造面臨巨大的市場投資機遇，行業(yè)有望迎來新的發(fā)展契機
6．2項目的技術特點及優(yōu)勢。無機外保溫材料－泡沫玻璃的使用不僅可以達到保溫節(jié)能的效果，最主要的是該種材料為A級不燃燒材料。防火性能優(yōu)良，該材料的使用符合建筑物的防火安全規(guī)范要求。太陽能光伏電站設施具有較高的發(fā)電效率，使用太陽能這一清潔能源可以基本滿足本單位年度的耗電量要求。土壤源熱泵系統(tǒng)用于采暖、制冷，直接減少對煤炭的消耗，節(jié)能減排效果明顯。太陽能光熱補溫系統(tǒng)，突破了北方地區(qū)土壤源熱泵的技術推廣的瓶頸制約。中水回用系統(tǒng)，節(jié)約了用水量。綜合布線與智能化用能管理，為今后既有建筑節(jié)能改造提供更為完善的技術支撐。開發(fā)了用于土壤源熱泵系統(tǒng)打井使用的專用設備。形成了具有先進技術力量的打井施工隊伍。開發(fā)了用于土壤源熱泵系統(tǒng)地埋管鉆孔的回填材料，填補空白。對土壤源熱泵系統(tǒng)周圍地層溫度進行實時監(jiān)控，研究土壤源熱泵系統(tǒng)使用過程中對周圍環(huán)境的影響范圍及幅度�？傊�，本項目不產(chǎn)生其他排放，并在建筑物使用過程中，直接減少對化石能源的消耗，節(jié)能效果顯著。本項目完成后，建筑物外墻保溫性能預計達到70%。高于國內(nèi)最高的65%的標準，是一個標準的節(jié)能工程。同時，節(jié)約用電7萬度/a，節(jié)約用水2000t/a，至少節(jié)約用煤356t(標準煤)/a。具有顯著的節(jié)能降耗示范效應。
6．3可復制性該示范項目1987年建造，建筑面積10800m2，占地面積1358．74m2，主樓為八層框架建筑，高度31．5m，附屬建筑均為兩層框架結構，建筑物抗震設防執(zhí)行TJ11-78《工業(yè)與民用建筑抗震設計規(guī)范》。使用功能:辦公、實驗、會議及多功能會議廳等，幾乎涵蓋了絕大多數(shù)既有公共建筑的使用功能、結構類型及工程做法，在甘肅省乃至西北地區(qū)具有廣泛的代表性。本改造工程將數(shù)項節(jié)能技術集成應用于一個項目并有所創(chuàng)新和突破，實現(xiàn)了夏季低能耗、冬季超低能耗的目標，實為可復制性示范工程。7思考與啟示高速城鎮(zhèn)化改變了人們的生活方式，大規(guī)模的建設增加了物質(zhì)的消耗，而工業(yè)文明的慣性依然在深刻地影響著人們的思維和行為。這些最后都集中體現(xiàn)在對能源的消耗上。據(jù)測算，目前建筑能耗約占我國全社會總能耗的28%，到2020年以后建筑能耗將占總能耗的30%～40%，成為全社會第一能耗大戶，這意味著我國建筑節(jié)能的形勢非常嚴峻，同時也面臨著前所未有的機遇，有著廣闊的發(fā)展空間。建筑物運行能耗是建筑物的主要耗能項，而公共建筑的運行能耗尤其驚人。建筑能耗日益受到專家和社會的矚目。建筑節(jié)能已經(jīng)成為一個關系社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、關系百姓切身利益的綜合性課題。在這個基礎上，除了要考慮供熱系統(tǒng)的能耗減損以及外保溫體系的完善之外，還要考慮可再生能源的利用。其中有代表性的，就是:土壤源熱泵、太陽能光伏發(fā)電和太陽能光熱技術。外墻保溫體系是目前建筑節(jié)能中通行的保溫手段。從近年的使用情況來看，有機保溫體系的缺點是顯而易見的，出于建筑安全性的考慮(包括防火、有毒害氣體和保溫體系的耐久性等問題)，為了改善和彌補這些不足，大力發(fā)展無機非金屬保溫材料，是外墻保溫發(fā)展的一個趨勢。既有建筑改造在實踐中遇到的問題比新建建筑要多得多，單一解決方案往往不能有效地解決問題，為此，需要有一系列適用于不同節(jié)點構造要求的處理方法及配套的材料技術和施工技術作為支撐，否則，很難完成改造任務。在日益發(fā)展、高樓林立的城市中，要完全借鑒傳統(tǒng)建筑的經(jīng)驗是有難度的。人們面臨的現(xiàn)實情況和需求都與傳統(tǒng)社會有了根本的不同，因此，建筑節(jié)能也只能在一定范圍里和某些方面借鑒傳統(tǒng)技術經(jīng)驗，更多的是要依靠科技創(chuàng)新。換言之，科技創(chuàng)新將是現(xiàn)代建筑節(jié)能的重要力量，相關的高新技術和高科技產(chǎn)品也會在節(jié)能建筑中廣泛應用。
參考文獻:
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