深圳中航城办公楼的节能设计

摘 要：随着我国国民经济的快速发展和能源供应的同益紧缺,节约能源己成为我国可持续发展的重要战略,建筑作为能耗大户,建筑节能工作己刻不容缓.本文结合工程实例,对深圳中航城办公楼工程节能设计运营的节能措施进行分析探讨,并就节能设计的实施效果进行了验证,以期望对办公楼的节能设计提供有益参考.

关 键 词：深圳中航城办公楼；节能设计；能耗；屋面绿化；自然通风；外墙围护

1.概述

在现代经济社会快速发展的背景之下,整个建筑行业的发展速度、发展规模均呈现出了显著的提升趋势.但在各种现代化技术设备综合应用的过程当中,建筑能耗方面的问题日益严峻.据相关统计资料数据显示：当前技术条件支持下,建筑能耗已占到了社会总能耗的近30%比例,部分地区更是高达40%.为了能够与建筑行业节能、绿色的发展趋势相契合,就要求特别关注对各类建筑的节能设计工作.

南方地区大部分属于我国发达地区,经济发展较快,生活水平较高,人口约1.5亿,国民生产总值（GDP）约占全国的15%,是我国建筑节能工作的新重心.

《广东省建筑节能设计标准实施细则》将夏热冬暖地区划分为南北两个区.广东省共计21个地区,其中韶关、梅州、河源、清远、等地区属于夏热冬暖地区的部分,按北区进行建筑节能设计；广州、深圳、珠海、中山、汕头、汕尾、揭阳、佛山、惠州、东莞、肇庆、云浮、潮州、江门、茂名、阳江、湛江等17个地区均按南区进行建筑节能设计.

下文结合深圳中航城办公楼工程实例对建筑节能设计谈一体会.

2.工程概况

深圳中航城办公楼坐落于深圳市福田与罗湖双中心的叠加商务区,属于办公以及商业怎么写作综合体建筑物；建筑总高度199.9米,地下4层,地上41层；总建筑面积约为126867m2,其商业面积约30000m2,办公面积约71200m2.为了尽可能的减少不可再生能源的消耗以及减少由此带来的环境负面影响,并给深圳中航城办公楼的使用者提供健康、舒适、高效的工作环境,本工程将降低建筑能耗和低碳运营的可持续发展理念融入到建筑设计中,从建筑围护结构、自然通风、高效新型空调等多个方面,运用了相应的节能技术措施.为了验证采用多种节能后的节能效果,本文还采用了动态能耗模拟分析软件对生态办公楼的全年能耗进行了分析计算.

3.气候特征

本项目地处深圳,属建筑气候分区中的夏热冬暖地区南区.室外全年逐日干球温度典型分布见图1所示：

图1室外逐日温度

4.建筑节能措施

广东省实施细则的一般规定：北区内建筑节能设计应主要考虑夏季空调,兼顾冬季采暖；建筑物通过采用合理的建筑节能设计,增强建筑围护结构隔热、保温性能和提高空调、采暖设备能效比的节能措施,在保证相同的室内热环境的前提下,与未采取节能措施相比,全年空调和采暖总能耗应减少50%.基于上述特点,夏热冬暖地区应从以下几个要点着手,在《夏热冬暖地区建筑节能设计标准》和《公共建筑节能设计标准》等规范的指导下,做好建筑节能的设计.

4.1.自然通风利用

从节能和舒适的角度考虑,应优先采用被动方式,依靠自然手段来维持室内的热舒适环境.

《公共建筑节能设计标准广东省实施细则》规定“建筑总平面的布置和设计,宜利用冬季日照并避开冬季主导方向,利用夏季自然通风.”

南方地区室内通风良好,可以最大限度地减少空调的使用时间,建筑节能的关键技术之一是自然通风设计.

根据该办公楼本身和周围环境以及气候特点,利用热压通风和风压通风相结合的方式,确定并优化室内合理的气流组织方式,以期实现有效的、可调节的自然通风.在建筑外立面的正压区和负压区的适当部位开窗,起到通风口的作用,增强室内穿堂风的冷却效果.建筑采取南北朝向或接近南北向（如南偏东）布局,有利于自然通风,增加居住舒适度.深圳夏季（4-10月）大多盛行东南风和西南风,在小区布局和建筑体形系数基本确定的情况下,通过这样的规划措施,可以得到良好的小区通风和室内通风,从而达到如下节能效果：（1）改善住区热环境,降低房间自然室温,增加舒适感；（2）居住区良好的通风和热岛强度的下降可以提高空调设备的冷凝器的工作效率,有利于节省设备的运行能耗；（3）能够有效地缩短房间空调器开启的时间,节能效果明显.

4.2、围护结构设计

深圳中航城办公楼围护结构节能设计主要包括墙面、屋顶、门窗的保温隔热设计以及建筑外窗的遮阳设计.

外窗是建筑节能设计关键步骤之一.因普通窗户的保温隔热性能比外墙差很多,且夏季太阳辐射通过窗户入室内增加了总得热量,成为夏季空调负荷的主因.

外墙体建筑节能设计按广东省实施细则“建筑围护结构外表面吸收系数”和“建筑热工设计常用计算参数”等计算.

广东省实施细则：公共建筑“房间外窗的开启面积不应小于窗面积的30%；各朝向的窗墙面积比不应小于10%；当窗墙面积比小于12%时,外窗应全部可开启”.深圳中航城办公楼窗墙面积比高达68%,远远满足需求.

外窗节能设计应考虑：控制各朝向窗墙面积比,外窗的遮阳、传热系数和综合遮阳系数等规范的标准.

本工程地处夏热冬暖区域,由于该区域的气候环境条件表现为：冬季寒冷,夏季炎热,冬季夏季持续时间长.在外窗的节能设计上,采用“Low-E中空玻璃开窗”的做法.它的平均传热系数、平均吸收系数、平均热惰性指标和综合遮阳系数等容易达到规范的节能要求.实现以下几个方面的优势：（1）由于Low.-E中空遮阳性玻璃幕墙所对应的遮阳系数取值较低,因此对于室外强光具有显著的遮蔽性能；（2）Low.-E中空遮阳性玻璃幕墙太阳能透过率水平较低,对于室内太阳热辐射的控制效果突出；（3）Low.-E中空遮阳性玻璃幕墙表现出了良好的中远红外线反射率,使得室外二次热敷热不易进入室内.中空结构下能够降低空调运行能耗.在以全玻璃幕墙干预的情况下,夏季高热环境下,不会对室内采光产生影响,且可对远红外热辐射进行有效的阻挡,降低热量,避免因室内空调长时间制冷而出现能耗加重的问题；反之,冬季温暖环境下,能够对远红外热辐射进行有效的发射,避免室内热量大量流失.4.3、屋面节能设计

屋面节能设计的原理与外墙节能一样,主要节能措施有保温屋面、架空通风屋面、坡屋面和绿化屋面等技术,通过改善屋面层的热工性能、阻止热量的传递,达到节能的目的.

1）.得热

热岛是由于人们改变城市地表面引起小气候变化的综合现象,是城市气候最明细的特征之一.其中太阳辐射是热岛效应形成的最直接原因.“热岛”现象在夏季出现不仅提高中暑机率,而且会加重污染,并增加建筑的空调能耗.本项目采用Ecotect模拟计算D1、D2地块夏至日08：0：0～19：00的太阳累积辐射得热以及屋顶部分的太阳得热,计算模型如图2：

2）设计措施

作为护保温隔热设计重要组成部分的屋面保温设计采用屋面绿化形式.屋面绿化是通过屋面防水层上的培养及种植各种绿色植物,利用植物的蒸腾和光合作用遮挡和吸收太阳辐射热,能减少太阳辐射热对屋面的影响,达到保温隔热的目的.屋面上种植的花草灌木不但可以提高城市绿化的覆盖率,还可以有效缓解城市的“热岛效应”,改善建筑的微化缓解气候,提高建筑的热工性能.本项目裙楼屋顶绿化设计如图3所示：

从模拟结果可以看出,裙楼屋顶采用绿化后太阳辐射热平均值分布为3788.06Wh,辐射得热累积值只有原来的63%左右（图）.可见,采用绿化等凉爽屋面设计后,屋顶太阳辐射得热得到非常明显的改善,证实通过屋顶绿化设计的方式取得了良好的节能效果.

5.节能效果分析

为了验证该办公楼采用各种节能措施后的节能效果,本文采用了动态建筑能耗模拟计算软件eQUEST对建筑全年8760小时进行动态模拟.

5.1.软件eQUEST模拟

建筑能耗模拟所需要的输入计算参数主要包括建筑内部热扰参数、通风空调作息表、室内环境控制参数等.对该办公楼,这些计算参数的选取上基本上都参照“从化养生谷项目提供的设计图纸、相关的机电设计参数”及《LEEDGreenBuildingRatingSystemForColl&ShellDevelopmentVersion2.0》、《中国建筑热环境分析专用气象数据集》、《公共建筑节能设计标准》、《ASHRAE90.1-2004-All》、《采暖通风与空气调节设计规范》进行设置.在此基础上,本文采用eQUEST软件对采用围护结构（包括建筑结构、围护结构材料、供暖空调方式与系统分布、室内人员活动规律、照明情况等）等几项节能措施后办公楼的节能效果进行了模拟分析,并与不采取节能措施的建筑能耗进行对比.

5.2.能耗计算结果与分析

根据表2设置基准建筑和设计建筑的主要参数,分别模拟该办公楼（设计建筑（ProposedBuilding）与基准建筑（BaselineBuilding）的能耗,根据模拟结果算出设计建筑相对于基准建筑的能源费用节能率.

能源利用形式及能源：电价：1.0694元/kWh；天然气：4元/m3.

由模拟结果可知,基准建筑全能耗费用平均为：

$（1316755+1293824+1298975+1316563）/4等于1306529.3

设计建筑年运行能耗费用为：$1126685

由于本项目中采用了冰蓄冷技术,年节省运行费用约70万元,约美元$102941.18.

根据以上结果初步计算节能率如下：（$BaselineBuilding-$ProposedBuilding）/$BaselineBuilding等于（1306529.3-（1126685-102941.18））/1306529.3等于21.64%

根据以上初步计算结果可知,设计建筑与基准建筑的全年能耗费用相比可减少21.64%.

4结束语

综上所述,通过对深圳中航城办公楼进行节能措施介绍和能耗模拟分析,得出以下结论：

1、低能耗是深圳中航城办公楼的一大亮点,它采用多种先进的节能产品,集成了低能耗围护结构、高效节能窗和自然通风等多种节能技术,为推广和应用新型的节能技术和措施提供了参考.

2、通过模拟软eQUEST对办公楼的全年8760小时能耗进行计算和节能分析,结果说明通过各种节能措施的集成应用,该办公楼的节能效果十分显著.

总而言之,建筑节能具有相当的复杂性以及系统性特征,多以外墙节能、屋面节能、地面节能、采暖制冷节能、通风节能、以及幕墙门窗节能作为研究的对象.不同地区建筑物对于节能的要求有所不同,需要相关工作人员明确节能需求与标准,采取针对性的节能设计方案,通过构造的调整,对建筑材料的合理选择,在不对建筑物功能产生影响的情况下,确保建筑物节能效果得到有效的发挥.本文以深圳中航城办公楼工程实例作为研究对象,就该办公楼在建筑节能设计方面的实施要点进行了综合分析与探讨,望能够给办公楼的节能设计提供有益参考.