绿色与低能耗综合示范楼设计方案.docx
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绿色与低能耗综合示范楼设计方案
绿色与低能耗综合示范楼设计方案
一、项目概况:
1、项目背景
福建省建筑科学研究院闽侯基地位于闽侯北部铁岭工业集中区内,基地内设数栋厂房及一座办公楼。
办公楼位于基地东北角,为整个基地的办公场所。
根据省科技厅下达的我院建设《绿色建筑技术重点试验室》任务要求,以及我院承担省科技重大专项项目“建筑节能关键技术研究和应用示范”研究内容要求,把本办公大楼建造成为“三星级绿色建筑”和“低能耗建筑”(节能率达70%以上)。
2、项目功能与规模
本示范楼总建筑面积约7200M2,楼高小于24米,共六层。
地下一层为多功能厅及设备用房,地面一层、二为层绿色建筑及研究成果的展示空间,三~六层为办公空间、试验室及人员活动空间。
3、用地概况
福建省建筑科学研究院闽侯基地位于闽侯北部铁岭工业集中区内,用地50亩左右。
基地内已设计11座厂房及配套建筑,本示范楼位于基地东北角。
二、设计依据:
1.工程设计任务书
2.规划设计用地红线
3.电子地形图
4.采用设计标准及技术规范
(1)《民用建筑设计通则》GB50352—2005
(2)《办公建筑设计规范》JGJ67-89
(3)《建筑设计防火规范》GB50016--2006
(4)《城市道路和建筑物无障碍设计规范》JGJ50-2001
(5)《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006
(6)《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
(7)《民用建筑热工设计规范》GB50176-93
(8)《建筑采光设计标准》GB/T50033—2001
(9)《声环境质量标准》GB3096-2008
(10)《建筑照明设计标准》GB50034-2004
(10)国家颁布实施的有关设计标准、规范及地方有关规定。
三、基地的自然条件与室外环境
1.气候特征
闽侯县境内属于中亚热带季风气候区,闽江沿岸的低海拔地区,具有南亚热带气候特征。
境内地处福建东南部,带有海洋性气候,夏长无酷暑,冬短无严寒,气候温和,年平均气温19.5℃。
年平均降水量为1673.9毫米。
全县平均雨日150天,占全年日数的41.8%。
年总辐射45X108KJ/CM2,年无霜期240~320天。
一年中,以7~8月份为最热,月平均气温在23.6℃~29.3℃;12月至翌年2月为最冷,月平均气温在6℃~10.5℃。
极端最高气温达38℃~40.6℃,极端最低气温-4℃。
一年四季,大致划分为3~6月为春季,7~9月夏季,10~11月为秋季,12月至翌年2月为冬季。
一月份气温最低,月平均气温6℃~10.5℃,2月后气温逐渐回升,上升幅度以4月为最大,达5℃左右,至7月气温上升到最高值,月平均在23.6℃~29.2℃,8月后气温逐渐下降,10~11月降温最为剧烈,平均达4.5℃,至翌年1月气温降至最低值。
气温随海拔高度的增加而递减,递减率-0.46℃~-0.53℃/百米。
北部山区的大湖、廷坪、洋里,海拔多在500米以上,年平均气温16℃~17℃;中部的闽江两岸丘陵河谷的鸿尾、白沙、竹岐、荆溪,海拔在500米以下,年平均气温17℃~20℃;东南部河口平原的祥谦、青口、尚干、南通、南屿、闽江、上街、甘蔗,海拔在5~100米的平原、低丘地带,年平均气温在19.5℃~20℃。
2.室外环境
该地块位于闽侯县北部铁岭工业集中区的核心位置,北面、西面紧挨着工业集中区干道,北面不远处是小山丘,正北方的池塘流经地块东面,使整个地块形成依山伴水之势,形成动静皆宜的自然环境。
本建筑坐落于地块的东北角,北侧的主入口与城市干道相连,南侧、西侧为拟建设的厂房
3.风速与风向
(1)冬季平均风速2.2m/s夏季平均风速3.4m/s
(2)冬季最多风向为西北风,夏季最多风向为东南风,全年平均最多风向为东南风。
四、大楼建设的目标定位:
(1)三星级绿色建筑
(2)低能耗示范建筑
五、设计方案
1.规划设计
1)场地建设
研究地块规划现状图,确定场地建设不破坏当地文物、自然水系、湿地、基本农田、森林和其他保护区。
当建设开发确需改造场地内的地形、地貌、水系、植被等环境状况时,在工程结束后,建设方应采取相应的场地环境恢复措施,减少对原有场地环境的改变,避免因土地过度开发而造成对城市整体环境的破坏。
2)建筑场地选址
确认场地选址附近是否有以下可能的威胁或者危险源:
洪灾、泥石流、含氡土壤、风切变、抗震不利地段(如地震断裂带、易液化土、人工填土等)、电磁辐射(如电视广播发射塔、雷达站、通信发射台、变电站、高压电线等)、火、爆、有毒物质等(如油库、煤气站、有毒物质车间等),如果存在以上的威胁或者危险源,应采取相应的技术措施
3)场地内污染源情况
确定场地内无排放超标的污染源,即无无排放超标的餐饮类建筑、锅炉房、垃圾运转站、其他易产生烟、气、尘、噪声的建筑或设施。
4)场地环境噪声。
依据国家标准《声环境质量标准》GB3096-2008,场地环境噪声应满足下表的要求:
环境噪声
昼间dB(A)
夜间dB(A)
≤55
≤45
夜间突发噪声,其最大声级超过环境噪声限值的幅度不得高于15dB(A)
注:
以上要求可以通过环评报告或现场检测报告体现。
5)场地交通
场地交通组织合理,到达公共交通站点的步行距离不超过500m(由于现阶段,该区域内无公交路线,可向公交部门获取近期公交路线规划,提议设立站点)。
2.建筑设计
1)避免光污染措施
建筑外立面不采用玻璃幕墙、镜面式铝合金装饰外墙以及热反射镀膜玻璃。
外墙装饰采用浅色面砖或涂料,外窗玻璃采用Low-E镀膜玻璃中空玻璃和普通透明中空玻璃,避免对周围环境产生光污染。
2)自然通风
室外风环境:
通过自然通风模拟,建筑周围人行区(距地面1.5m高)风速均低于5m/s,在主要区域风速不影响室外活动的舒适性,见下图。
符合本条要求。
1.5m高处室外风场分布图
室内风环境:
建筑的三、五层在东西向,以及一层的南北向都处理成为对外开放空间,形成良好的自然通风条件,如下图。
通过多个方案比较分析,优化自然通风效果:
通过调整气流上游方向建筑高度、每层设计挑出房间、采用带形窗设计配合推拉窗选用(可开启面积超过30%),尽可能地获得有效风压,同时通过调整建筑内部通风开口布置来优化内部通风效果,见下图。
一层1.5m高处风场分布色阶图二层1.5m高处风场分布色阶图
三层1.5m高处风场分布色阶图四层1.5m高处风场分布色阶图
3)地下空间设计
为合理开发利用地下空间,本项目设计地下一层:
地下建筑面积:
m2
建筑占地面积:
m2
地下建筑面积与建筑占地面积之比为:
地下空间主要功能为:
会议室以及设备用房。
4)围护结构热工设计
外墙:
采用自保温墙体,传热系数K=1.0,梁、柱部位采用30厚无机保温砂浆(λ=0.07W/(m·K))
外窗:
东西向外窗采用(6+12A+6)普通透明中空玻璃铝合金窗(有遮阳卷帘部位)(K=4.0,SC=0.2)和(6+12A+6)Low-E中空玻璃铝合金窗(3、5层无遮阳卷帘部位)(K=4.0,SC=0.43);
南北向外窗采用(6+12A+6)Low-E中空玻璃铝合金窗(K=4.0,SC=0.43)
外窗气密性:
不低于现行国家标准《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008规定的6级要求(分级见下表)。
建筑外门窗气密性能分级表
天窗:
天窗水平部分采用(6+12A+6)普通透明中空玻璃铝合金窗(配遮阳帘布)(K=4.0,SC=0.2)
屋面和架空楼板:
屋面采用种植屋面,并铺设40厚挤塑板,K=0.69W/(m2·K)
架空楼板采用30厚珍珠岩板+20厚水泥珍珠岩浆料,K=0.87W/(m2·K)
建筑节能设计采用权衡判断法,计算结果如下表。
通过计算,节能率达到54.6%。
建筑节能设计计算结果
计算结果
设计建筑
参照建筑
全年累计总负荷(KWh/m2)
89.67
93.46
设计建筑节能率
54.6%(是否考虑节能60%?
)
5)日照、采光设计
日照设计:
建筑充分考虑冬季和夏季的日照效果,建筑设计带形窗,在平面设计时,每层均有退台设计,如图。
当夏季炎热时候,利用退台形成自遮阳效果,冬季气温较低时,太阳光可以直射入室内。
同时配合外窗外遮阳设施,达到冬暖夏凉的效果。
此外,为改善建筑的冬季日照,在中庭顶部设置采光天窗,天窗内侧设置活动遮阳帘,靠近中庭一侧的部分房间还设置高窗,在冬季打开遮阳帘,阳光可直射到室内。
采光设计:
采用中庭采光、增加照射面以及采光井、光导管照明(楼梯间用)等技术措施提高采光效果(见下图),保证75%以上的主要功能空间室内采光系数满足现行国家标准《建筑采光设计标准》GB50033的要求。
依据GB/T50033-2001《建筑采光设计标准》提供的方法,对建筑主要房间进行窗地比计算,以判定能否达到采光要求。
GB/T50033-2001要求的各房间窗地面积比详见下:
房间窗地面积比限值数
房间名称
窗地面积比Ac/Ad
办公室、视屏工作室、会议室
1/4.5
大堂、客厅、餐厅、多功能厅
1/6.4
走道、楼梯间、卫生间
1/10.9
考虑到3层、5层楼的房间功能布局相同,4层、6层楼的房间功能布局相同,因此在计算窗地面积比时,仅计算3层和4层房间的窗地面积比。
计算结果见下表。
主要房间窗地面积比
分户编号
房间名称
门窗尺寸
数量
地面面积
窗地
面积比
是否满足要求
地下一层
多功能厅
14200×3400
1
223.20
1/4.6
满足
走道
3400×3400
4
209.68
1/4.5
满足
一层
大厅
144.6
-
558.28
1/3.9
满足
展示厅A
15000×2800
1
78.00
1/1.9
满足
展示厅B
1400×2200
4
78.75
1/3.3
满足
楼梯间
1400×2200
3
27.34
1/3.0
满足
卫生间A
1400×2200
4
40.96
1/3.3
满足
卫生间B
2200×4000
1
7.04
1/0.8
满足
值班室
2200×4000
1
7.04
1/0.8
满足
二层
办公室A
7000×2800
1
23.80
1/1.2
满足
展示厅A
16600×1800
1
116.20
1/3.9
满足
展示厅B
1800×1800
2
44.80
1/6.9
不满足
走道
35600×2800
2
287.58
1/1.4
满足
楼梯间
2000×1800
2
29.62
1/4.1
满足
卫生间
1800×1800
2
44.80
1/6.9
满足
三层
大开间办公室
42800×1800
1
149.80
1/1.9
满足
办公室A
7000×2800
1
23.80
1/1.2
满足
办公室B
1800×1800
2
44.80
1/6.9
不满足
休息交流区
13000×2100
1
78.00
1/2.9
满足
走道
1600×2800
4
193.34
1/10.8
满足
楼梯间
1800×1800
1
21.70
1/6.7
满足
四层
办公室A
7600×2800
1
32.68
1/1.5
满足
大开间办公室A
17800×2100
1
103.24
1/2.8
满足
大开间办公室B
16600×1800
1
126.16
1/4.2
满足
楼梯间
1800×1800
2
33.46
1/5.2
满足
走道
1600×2800
4
195.35
1/10.8
满足
经计算,该建筑仅3个房间的窗地面积比不符合GB/T50033-2001《建筑采光设计标准》要求,符合GB/T50378-2006《绿色建筑评价标准》中规定的“75%主要功能房间的采光系数满足现行国家标准GB/T50033《建筑采光设计标准》”要求。
6)隔声设计
建筑室内背景噪声符合现行国家标准《民用建筑隔声设计规范》GB50118-2010的要求:
办公室、会议室室内允许噪声标准
房间名称
允许噪声级(A声级,dB)
高要求标准
低限标准
单人办公室
≤35
≤40
多人办公室
≤40
≤45
电视电话会议室
≤35
≤40
普通会议室
≤40
≤45
即建筑构件的隔声性能满足以下要求:
办公室、会议室隔墙,楼板的空气声隔声性能,符合下表的规定:
办公室、会议室与相邻房间之间的空气声隔声性能,符合下表的规定:
办公室、会议室的外墙、外窗(包括未封闭阳台的门)和门的空气声隔声性能,符合下表的规定:
办公室、会议穿顶部楼板的撞击声隔声性能,符合下表中(实验室测量)的规定:
此外,通过建筑平面布局和空间功能安排合理,减少相邻空间的噪声干扰以。
主要措施为:
合理布置设备用房等噪声源,并对产生噪声的设备采取有效的减震隔声措施。
7)无障碍设施
为保证残疾人、老年人和儿童进出方便,体现建筑整体环境的人性化,本项目依据《城市道路和建筑物无障碍设计规范》JGJ50-2001在建筑入口、电梯、卫生间等主要活动空间有无障碍设施。
8)装饰装修
本项目采用土建与装修工程是否一体化设计,或避免了重复装修;
本项目建筑室内采用灵活隔断(内墙采用轻质隔墙板),减少重新装修时的材料浪费和垃圾产生。
可变换功能的室内空间采用灵活隔断的比例:
30以上%。
注:
(1)灵活隔断为在拆装过程不影响周围空间的使用,能够循环利用,且不产生大量垃圾的隔断形式。
(2)可变换功能的室内空间为总建筑面积减去不可改变功能的室内空间的建筑面积,如走廊、楼梯、电梯井、卫生间、设备机房、公共管井等的建筑面积。
3.景观设计
1)屋顶绿化
通过建筑屋顶荷载校核,在满足安全的前提下,在屋顶做好防水、阻根、排水、过滤等构造层,种植生命力顽强、维护少的浅根植物,改善屋面的隔热效果:
屋顶可绿化面积:
m2,屋顶绿化面积:
m2
屋顶绿化面积占屋顶可绿化面积比例:
%
主要植物种类有:
2)景观绿化
绿化物种选择适宜当地气候和土壤条件的乡土植物,且采用包含乔、灌木的复层绿化。
主要植物种类有:
3)室外透水地面
采用绿化和铺设透水地面等措施增加室外透水地面,保证室外透水地面面积比大于等于40%:
室外透水地面面积(自然裸露地面、公共绿地、绿化地面和镂空面积大于等于40%的镂空铺地,如植草砖):
m2
室外地面面积:
m2
室外透水地面面积比:
4)绿化灌溉
绿化灌溉采取喷灌,利用水泵或水的自然落差将压水送至喷灌地段,将水通过喷头进行喷洒。
4.暖通设计
1)冷热源选用及设计参数
由于地源热泵系统属于可再生能源利用新技术,能源利用效率较高,现有技术条件能够达到设计要求,所以在福建省采用具有较强的示范意义;此外,对于以办公为主要功能的房间,由于人员流动比较频繁,应加强空调系统的独立运行管理,以达到空调系统合理运行的目的,所以采用多联机系统比较合理。
本项目在建筑地下室及一层采用地源热泵系统,2层~6层采用多联机系统。
房间内的温度、湿度、风速等参数符合现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189中的设计计算要求:
2)分区设计
根据房间的朝向、使用特点等对空调系统进行合理的分区,保证建筑在部分冷热负荷和仅部分空间使用时,具有较高的能源利用效率。
对地源热泵系统采用变流量控制,保证负荷变化时,机组的部分负荷系数(IPLV)满足下表的要求:
3)新风设计
本项目新风系统采用带热回收功能的新风换气设备,即转轮式热回收空气处理机组(原理见下图),配合电气专业将CO2监测及通风系统联动进行设计。
4)末端设计
建筑地下室和一层的地源热泵系统采用可对温度进行独立控制的风机盘管末端,二层以上的多联机系统也为可对温度进行独立控制的室内机。
5)节能设备和系统
通风空调系统风机的单位风量耗功率和冷热水系统的输送能效比符合现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189第5.3.26、5.3.27条的规定。
6)太阳能利用
本项目在建筑屋顶设计太阳能热水系统,共布置100m2的太阳能集热板,满足建筑的全部热水供应;另设计太阳能光伏发电系统,容量为9kW,以达到示范目的。
5.给排水设计
1)整体规划
编制供水系统规划专篇报告,应内容包括:
(1)当地政府规定的节水要求、地区水资源状况、气象资料、地质条件及市政设施等情况说明;
(2)用水定额的确定、用水量估算(含用水量计算表)及水量平衡表的编制;
(3)给排水系统的设计说明;
(4)采用节水器具、设备和系统方案;
(5)污水处理说明;
(6)雨水及再生水利用方案论证、确定和设计计算报告及说明;
(7)按照用途设置水表。
2)漏损控制
(1)控制管网漏损、室内卫生器具漏水和水池、水箱漏水等,在设计时做到:
(2)选用密闭性好的阀门、设备,使用耐腐蚀、耐久性好的管材、管件;
(3)合理设置检修阀门,以利于降低检修时的漏水量;
(4)根据水平衡测试标准安装分级计量水表,安装率为100%;
(5)合理设计给水压力,避免供水持续高压或压力骤变;
3)节水器具和设备
采用所有节水器具优先选用《当前国家鼓励发展的节水设备(产品)目录》,并在所有用水部位均采用节水器具和设备;对于太阳能热水系统应安装热水循环泵,保证用水点开启10秒内出热水。
4)雨水利用
本项目在考虑现有的经济技术条件下,采用雨水回收系统,对建筑屋面、地面的雨水进行回收利用,用于本项目绿化灌溉等。
雨水利用时雨水的处理、存储、输配等的设计满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》GB/T18921-2002、《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002、《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB50400-2006和《建筑中水设计规范》GB50336-2002的要求。
雨水管道、各种设备设明显标识,以保证与其他生活用水管道严格区分,防止误接、误用。
供水系统设有备用水源、溢流装置及相关切换设施等,保障用水安全;采用自来水补水,并设置防污染措施。
6.结构设计
1)建筑材料的选用
预拌混凝土的选用:
在结构设计时,所用是现浇混凝土全部采用预拌混凝土。
高强度钢的选用:
钢混主体结构HRB400级(或以上)钢筋作为主筋的用量:
(吨);
主筋用量:
(吨);
HRB400级(或以上)钢筋作为主筋的比例:
70以上(%);
高性能混凝土的选用:
混凝土承重结构中采用强度等级在C50(或以上)混凝土用量:
(方);
承重结构中混凝土用量:
(方);
C50(或以上)混凝土占承重结构中混凝土总量的比例:
70以上(%);
高耐久性的高性能混凝土的选用:
高耐久性的高性能混凝土(以检验报告单为依据)用量:
(方);
混凝土总量(方);
高耐久性的高性能混凝土占混凝土总量的比例:
50以上(%);
可再循环材料使用:
建筑设计选材时可再循环材料使用重量:
(吨);
所有建筑材料总重量:
(吨);
可再循环材料使用重量占所有建筑材料总重量的比例:
10以上(%)
各种建材用量表:
建筑材料
质量(t)
地下部分
地上部分
合计
可再循环材料
钢筋
木材
石膏制品
门窗玻璃
不可再循环材料
混凝土
砂浆
砌块
石材
屋面卷材
可再循环材料
建筑材料总质量
可再循环材料使用率
7.电气设计
1)照明系统
考虑到三星级绿色建筑和低能耗示范建筑的需要,本项目室内个房间和场所的所有灯具均采用高效光源、高效灯具和低损耗镇流器等设备,合理设置照明声控、光控、感应等自控装置,照明功率密度值不仅不高于现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034-2004规定的现行值,而且不高于现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034-2004规定的目标值,及满足下表的要求:
筑照明功率密度值
荧光灯灯具效率限值
高强度气体放电灯灯具效率限值
建筑室内照度、统一眩光值、一般显色指数等指标满足现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034-2004中的有关要求:
2)分项计量
本项目安装分项计量装置,对建筑内各项能耗环节如冷热源、输配系统、照明、办公设备等实现分项计量,分项计量逻辑图如下:
3)智能化系统
按照“节能、环保”的要求,依据《智能建筑设计标准》GB50314-2006、《智能建筑工程质量验收规范》GB50339-2003对建筑智能化系统进行设计,本项目智能化系统包括:
智能化集成系统、信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统、机房工程、建筑环境等设计要素。
4)用能设备自动监控
采用合理的建筑通风、空调、照明等设备自动监控系统技术,通过建筑设备管理系统的合理监控,实现降低建筑能耗、保证建筑节能、环保和绿色运营。
建筑设备管理系统具有对制冷系统、空调系统、给排水系统、电力系统、照明系统和电梯管理系统等的测量、监视和控制功能。
5)室内空气监控系统
为保证健康舒适的室内环境,本项目设置室内空气质量监控系统。
根据不同功能的房间的要求,如对于人员密度变化较大的房间,考虑新风节能和卫生、健康的要求,设计CO2浓度传感器监测室内空气质量,与系统联动,控制新风量。
6)电梯选用
本项目选用节能电梯,由电梯产品说明书可知,节能率为:
8.其他
建筑暖通、给排水、电气设计时将公共使用功能的设备、管道、管井设置在公共部位,以便在不干扰用户的前提下进行日常维护与更换,具体措施为:
(1)设备机房功能完善、规模布局合理;
(2)各管井设置在公共部位且方便维修;
(3)管道、桥架的布置合理方便;
(4)避免公共管道在用户室内
(5)电气管道严禁平行铺设于水管的正下方和太阳能热水系统热水管的正上方
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