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碳中禾绿建方案快手项目案例丨山东日照远大中心综合体

碳中禾绿建方案快手项目案例丨山东日照远大中心综合体 禾筑
2022-07-21
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导读:今天我们将以山东日照远大中心综合体为真实案例,深入介绍如何在方案设计阶段着手打造一个真正的绿色低碳建筑。
建筑的节能设计不仅仅局限在施工图设计阶段,而应贯彻于建筑设计的始终。为了最大程度地降低建筑的能耗,在工程设计启动时,就应考虑建筑的绿色节能设计,这样才能最终实现建筑低碳节能,推动我国建筑业的可持续发展。

今天我们将以山东日照远大中心综合体为真实案例,深入介绍如何在方案设计阶段着手打造一个真正的绿色低碳建筑。

△ 山东省 · 日照市

用地面积:65726.5㎡
总建筑面积:261455.27㎡
建筑认证:绿建三星 
气候区:
    ·  寒冷地区II A区
    ·  太阳能被动供暖适宜气候区C区
    ·  太阳能资源一般区

首先,遵循绿色建筑方案“因地制宜”的设计原则,梳理日照地区的主要气候特征和设计特点,针对当地典型气象年的温度、湿度、太阳能辐射等重点数据进行定量分析。

△ 日照市全年季节分布

(数据来源:碳中禾绿建平台“绿建方案快手”工具


气候特征:日照市的冬季较长且寒冷干燥,夏季较炎热湿润。降水量相对集中;气温年较差较大,日照较丰富;春、秋季短促,气温变化剧烈;春季雨雪稀少,多大风风沙天气,夏秋多冰雹和雷暴。
气候设计特点:围合、封闭、向阳


      温度分析

环境温度在20℃~26℃之间为人体舒适区间。通过对全年日均温度分析可知,日照地区全年约23.01%的天数位于人体舒适区,76.99%的温度高于或低于环境的舒适温度区间。

△ 日照市全年日均温度分布

(数据来源:碳中禾绿建平台“绿建方案快手”工具)

△ 日照市全年日温差分布

(数据来源:碳中禾绿建平台“绿建方案快手”工具)



      湿度分析


空气环境相对湿度在30%~70%范围内为人体感知较为舒适的范围。从下图分析可知,日照地区全年相对湿度相差较大,有约43.84 %的天数位于人体相对舒适的湿度范围内,有高达56.16%的时间空气环境不在舒适湿度内。

            日照市全年日均相对湿度分布

(数据来源:碳中禾绿建平台“绿建方案快手”工具)

      太阳能分析    

△ 日照市全年日均太阳辐射量分布 

(数据来源:碳中禾绿建平台“绿建方案快手”工具)

△ 日照市全年日均直射辐射强度分布
(数据来源:碳中禾绿建平台“绿建方案快手”工具)

结合上述气候特征和气候数据,以“被动优先,主动优化”为绿色建筑设计原则,选择适宜的综合设计策略,并进一步深化建筑设计和技术方案:     

△ 绿建方案综合策略分析

(数据来源:碳中禾绿建平台“绿建方案快手”工具)


  • 项目宜采用竹帘、软百叶、布篷等临时性轻便遮阳设施以及活动式遮阳设施。

  • 项目属太阳能被动供暖适宜气候区

    寒冷地区IIA区的建筑应满足防寒、保温、防冻等要求。

    在总体规划、单体设计和构造处理上不仅要兼顾夏季通风降温需要,还应减少外露面积,注意冬季房屋的密闭性以减少冷风渗透。 

  • 项目属太阳能资源一般区 

    综合技术经济比较后,该项目有条件利用太阳能光伏技术提供可再生能源,以提高太阳能对于建筑运行能源和运行碳排放的贡献。


┃ 01 ┃

总平面布置和单体平面设计

  • 本项目拟建地点位于日照市东港区滨州路以北,青岛路以西。该地址地形平坦,建设运输成本低,节省投资;东港区内公用工程配套设施完善,可充分利用现有配套供电系统等,有利于项目的建设和管理,降低能耗。

  • 建筑群总体规划采用增加绿地面积降低热岛效应,并在总体规划和总平面设计时尽量利用冬季日照取暖,减少夏季太阳热辐射,充分利用自然通风且避开了冬季主导风向。项目建筑物的朝向均接近南北向。

  • 在建筑设计时尽量减少建筑物的外表面积,以减少传热耗热量。项目建筑的体形系数为0.30。由于该建筑物采取“口”字型体块设计,从而减少了外表面积,缩小了体形系数,提高了建筑物的节能性。

△  项目地理位置图 

┃ 02 ┃

综合通风设计

  • 建筑设计、自然通风与机械通风的有效结合是设计低能耗建筑及其通风系统的关键。

  • 日照地区全年可以利用自然通风的时间大约2960小时,约 33.79%的时间具有自然通风条件(在室外温度为15℃~28℃,相对湿度小于90%,同时室外风速大于1m/s的情况下)。

  • 本项目建筑外立面以玻璃幕墙为主,为保证简约纯净的落成效果,多数采用不同形式的隐藏式开窗方式,既保证自然通风达到节能效果,又有效的规避了传统窗户开启方式造成的立面杂乱的效果。

△  建筑外立面效果图 

┃ 03 ┃

被动式外围护系统

山东省属于寒冷地区,不仅冬季要保温,夏季还应做好隔热。围护结构的热工设计是建筑节能设计的重点内容。提高建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。

  • 外墙和屋面设计

墙和屋面在建筑的维护结构中占的比例最大,传热面积也就最大。因此,墙体节能设计十分重要。

(1)屋面节能采用外保温构造,混凝土屋面采取50厚的挤塑聚苯板(XPS)的保温/隔热措施,使屋面传热系数小于0.7w/m2·k。

(2)外墙节能采用外保温构造,冷桥部位和墙体均采用25厚的挤塑聚苯板(XPS)的保温/隔热措施,使传热系数小于1.0w/m2·k。

  • 楼板和地面设计

(1)本建筑群的底面接触室外空气的架空板或外挑楼板采取30厚的挤塑聚苯乙烯保温板的保温/隔热措施,使底面接触室外空气的架空板或外挑楼板的传热系数为k=0.892w/m2·k,小于1.0w/m2·k。

(2)本建筑的地面采取35厚耐水挤塑聚苯保温板的保温/隔热措施,使地面的热阻达到1.22,大于1.2。

  • 外窗设计

门窗是筑能耗的重要部位,因此,为了提高围护结构的保温隔热性能,除了要在满足采光、通风和造型等功能的前提下尽量减少窗墙比,避免不必要的大窗或玻璃幕墙,还应尽量重视选用物理性能等级高的节能门窗。将窗墙比控制在一定的范围内时,窗玻璃尽量选特性玻璃,如吸热玻璃,反射玻璃,隔热遮光薄膜。

(1)本建筑的外窗类型各朝向窗均采用LoW-E双层中空玻璃(6+9A+6),铝合金断热桥型材,窗的传热系数K(w/m2·k)≤3.0,遮阳系数SW≤0.40/0.60(夏季)。

(2)由于本项目建筑窗墙比在0.40以下,因此,采用了可见光透射比不小于0.40的玻璃窗,可以满足室内采光需要。

┃ 04 ┃

暖通系统设计

日照地区四季分明,冷热季和干湿季的区别明显,因此设备系统的选择颇为重要,不仅要解决温度冷暖,还需重点考虑夏季除湿的使用需求。该项目根据不同区域的使用特点,分楼层、分区域提供了多种暖通解决方案。
  • 裙房商业空调系统设全年舒适性空调系统,采用变制冷剂流量多联式中央空调系统供冷供热。

  • 公寓楼采用户式分体空调供冷供热。

  • 1#楼采用电制冷冷水机组供冷+市政热源供热。酒店采用客房、SAP、会议室等小空间采用风机盘管+新风系统,大堂、多功能厅、宴会厅等大空间采用全空气系统。办公空调系统末端采用风机盘管+新风系统,每层设置新风机房。

综合上述暖通技术方案,即充分满足了使用者对热环境舒适度和健康环保的追求,又合理降低建筑长期使用的系统能耗,大幅节省了使用成本。

┃ 05 

主动式太阳能设计

  • 该项目太阳能热水系统提供热水比例21.16%。

  • 该项目的主动式太阳能利用系统未对相邻建筑的日照产生遮挡。

  • 建筑设计为主动式太阳能利用系统的安装、使用、维护、保养等提供了必要的条件。

┃ 06 ┃

雨水利用

为体现节水要求,本项目设置雨水回收利用工程,雨水利用工程与主体工程同时设计、施工。
  • 项目设计一定数量的雨水收集池,将雨水集中用水消防用水、绿化用水、清洁用水。

  • 项目设计下凹式绿地。绿地内的雨水直接通过土壤入渗进行利用,在当地土壤的入渗性能不良时,考虑在绿地内增设渗沟,提高入渗速度在绿地内设少量的排水设施,排除降雨量较大时的积水。

  • 绿地雨水渗透、存储灌溉技术,室外硬质铺装区域采用透水砖,增强渗水能力,补充地下水。

基于上述建筑设计策略及其技术参数,还需在设定的建筑室内环境参数和能效指标下,对建筑整体进行模拟计算、定量分析和优化调整,最终结合建筑全生命周期的经济效益分析,选取建筑设计方案及其对应的关键技术措施。

最终,该项目建筑节能率达到65%,实现了健康舒适、节能环保的建筑室内环境,获得了三星级绿色建筑设计标识证书。

主创建筑师     常红磊

RIM/睿慕设计创始人

东南大学建筑学毕业

国家一级注册建筑师

世界华人建筑师协会城乡委委员

上海民建静安区委企业委员会副主委

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