揭秘皇明超级节能示范楼设计

揭秘皇明超级节能示范楼设计
简介：作为太阳能建筑的先行者，皇明集团于2003至2004年间在山东德州太阳能科技园建成了太阳能别墅、太阳能公寓、太阳能办公楼等十几栋太阳能示范建筑。总建筑面积2万多平方米，初步实现了太阳能在建筑上大规模的综合利用，迈出了太阳能小区建设的第一步。
关键字：节能,太阳能,示范楼
随着太阳能技术的不断创新和进步，皇明集团在总结第一代太阳能 建筑建设经验的基础上，于2005年又启动了皇明第二代太阳能建筑的建设。其中示范项目之一被称作超级 节能示范楼，并计划在2005年年底之前建成。该项目坐落在京沪高速公路德州市南出口处，它西靠德州市新区，东临风光秀丽的减河，环抱在一片绿树丛中。该项目地上主体三层作接待和展示用途，地下一层是 设备和辅助用房。该超级节能示范楼虽然体量不大但很有太阳能特色。从 设计角度来看，它具有如下一些特点：
　　太阳能技术和建筑艺术完美结合
　　在太阳能光热利用方面：屋顶飘板采用波浪形建筑造型，真空管集热器镶嵌在飘板上表面的凹槽里，屋顶飘板外表用银灰色铝板包面，这种波浪形屋顶造型实现了太阳能技术和建筑艺术的完美结合。
　　在太阳能光电利用方面：根据功能和建筑造型需要，有的太阳能电池板被做成遮阳板，有的被做成太阳能圆盘可按季节自动跟踪太阳，有着强烈的导向作用。
　　提升节能水平
　　即将竣工的超级节能示范楼，是经过了特殊设计的第二代太阳能建筑。其建筑物耗热量指标小于10W/m2，建筑自身节能水平达到75％，考虑太阳能等可再生能源的利用，综合节能率超过了90％。建筑热工设计指标远高于国家节能50％和北京市节能65％的标准，达到欧洲现行最高的节能标准。
　　全面的能源解决方案
　　这座超级示范楼的设计思路主要是两条：一是天地结合互补，充分利用太阳能和土壤源；二是开源节流并重，即在做好建筑自身高度节能的条件下，最大限度利用可再生能源。
　　开源：三大系统
　　示范楼的能源供给来自于太阳能光热、光电和地源热泵辅助三大系统。屋顶飘板上所安装的太阳能集热器为建筑提供采暖和生活用热水。来自光伏发电板的电能为热泵以及建筑内的用电器供电。太阳能具有密度低，不稳定的天然的缺欠，而地源热泵本身具有高效、绿色、环保、可靠的特点，因此在该项目中采用地源热泵作为太阳能的辅助和备用设备。
　　节流：八大技术
　　在示范楼中，采用了八项节能技术：包括外墙绝热系统、外窗绝热系统、卷帘外遮阳系统、低温辐射地板采暖和制冷系统、新风和新风预处理系统、绿色照明和光导管技术、能量回收系统、智能控制系统。
　　值得一提的是所采用的温屏玻璃，其采用的是航天镀膜技术，膜层抗氧化能力强，透可见光率高，传热系数KC1.5W/m2.K，目前已经开始在节能建筑中大量采用。它与普通中空玻璃相比其特点是更隔热、隔音效果更好、不结霜露。配合德国卷帘外遮阳系统，其夏季防晒、冬季保温效果更好。
　　外墙绝热系统：按照德国太阳能研究院计算要求，该项目外墙平均传热系数KC0.3W/m2.K，屋面传热系数KC0.2W/m2.K，并局部设置屋顶绿化。窗口外侧四周与墙面、外遮阳卷轴盒与窗口、屋面排水口、女儿墙、地下室采光井等热 桥处均采用有效的保温处理，建筑维护 结构整体达到了德国柏林目前的节能水平。
　　低温辐射地板采暖与制冷系统：实际上它是一套系统两个功能，即冬季采暖期，系统进水温度35～40℃，地板表面温度24~26℃。室内空气温度不低于20℃；夏季制冷进水温度21℃；回水温23℃，地板表面不低于23℃，人体不会感到脚下凉。该系统特点是节能、负荷小，可以充分利用太阳能。在这种系统下，室内温度均匀、无燥热、噪声和吹风感觉，舒适度高；管道埋在地板当中，便于房屋室内装修，提高建筑内部有效使用面积；还可以通过分户计量和自动控制系统自动调节室内温度。太阳能采暖和制冷系统在这个建筑中得到了充分体现。
　　新风和新风预处理系统：新风首先经地埋风道预冷（热）处理、过滤后进入新风换气机与室内回风进行能量回收，通过冷却除湿、升温（喷淋加湿、加热），使新风达到室内要求状态点（略低于室内温度）。新风采用分层控制，各层风管为章鱼式系统，风口布置为下送上回，出风口风速0.2－0.3m/s。卫生间、厨房采用瞬时单独排风系统。其他房间采用风管有组织回风，并进行热回收，节省能源。排风量小于供风量，使室内维持正压。
　　绿色照明和光导管技术：该项目采用太阳能光电照明，无光色特殊要求的地方尽量采用LED灯具；地下室采用太阳能光导管辅助照明。
　　该项目通过智能控制系统自动巡检，自动调温，自动开启设备达到节能的效果。还通过新风换能，水箱蓄能，地下跨季蓄能的方法充分利用可再生能源。
　　合理的舒适度
　　该项目冬季采暖期的热环境：大堂、客房、主卧室、客厅、的 室内设计温度不低于20℃；相对湿度30～60％，通风换气次数0.5次/小时；夏季制冷期的热环境：大堂、客房、主卧室、客厅的室内设计温度25～27℃；相对湿度40～70％，通风换气次数0.5次/小时。 经济可行性
　　在这座示范项目中，太阳能将在四季提供全部生活用热水，三个季节所有的新风、接近一半的采暖和制冷能源， 建筑自身 节能率达到70％，利用太阳能新能源之后，综合节能率达到90％。而达到这样高的标准，所增加的成本是多少，将是示范项目推广的关键问题之一。通过测算：这座建筑常规基本建设费用为170.1万元（单价1527元每平方米），新能源系统费用为64.4万元（单价578元每平方米），为提高舒适度增加的费用为49.1万元（单价441元每平方米），工程总 造价283.6万元，综合单价2545元每平方米。这样的单价对于商业地产项目是完全可以接受和推广的。如果从建筑使用中节约的能源费用角度去计算，结果是所增加的太阳能投入的成本在五、六年之内就可以节省出来，是具有明显效益的。