关于公共建筑节能设计的探讨分析

一、公共建筑节能现状

夏夜时凉风习习,冬日里暖意融融，缕缕清新的空气拂过，似乎又间而飘过一丝清香。如诗的意境是你我都孜孜以求的；舒适、合理的使用空间；和谐、共融的办公氛围，也是我们都向往的，当处在这样的环境下，您是否会想这些是如何实现的呢?

当下，国家大力贯彻建设节约性社会的政策，建筑设计上提出了“节能、节水、节地、节材”的四节环保方针。这些为我们拥有一个好的工作环境、一个生态的节能办公场所做出了前瞻性考虑；也为我们能拥有文章开头描述的意境，为我们的节能建设迈出了可喜的一步。在我国建筑中，公共建筑总面积约占居住建筑总面积的1/4，单位建筑面积能耗却是居住建筑的10倍左右，其节能推行的力度和深度，在很大程度上决定着建筑节能整体目标的实现。截至2004年底，沈阳市累计建成节能建筑2619万平方米，其中节能住宅2509万平方米，节能公共建筑110万平方米，后者仅占总量的4.2%，且大部分是近年来一些大专院校和医疗机构新建的科教文卫建筑。为此，沈阳市除从2006年开始将居住建筑节能率调高至65%外，2006年7月1日起还与国家同步开展公共建筑节能50%的建设工作。如今，辽宁省已出台公共建筑节能（65%）设计标准，更将公建节能提升到一个新的高度。

二、节能设计实践——“四节”、环保方针的贯彻

沈阳市人民检察院综合业务楼与沈阳市人民防空办公室204工程的建筑节能设计，是在节能率50%政策出台的背景下实行的，设计中严格按照《公共建筑节能设计标准》且超过标准进行设计。两工程东西毗邻，坐落于和平区市府大路与南京北街交汇处的东南侧，地理位置优越，是沈阳市政府重点工程项目，项目主要功能为办公。两工程皆为一类高层，检察院地下一层、地上十五层，主楼建筑高度70.9m，总用地面积10200m2，总建筑面积30221.84m2，容积率2.307；204工程地下二层、地上二十二层，主楼建筑高度99.95m，总用地面积6300m2，总建筑面积28045.82m2，容积率3.77。

（一）节能：

1、赋予建筑一个合理、优美的身材——控制体形系数

体形系数是建筑物与室外大气接触的外表面积与建筑物体积的比值，是衡量一个建筑物是否节能的前提指标，体形系数越小，对建筑物的节能就越有利；反之，就越不利。新出台的《公共建筑节能设计标准》中规定：沈阳市公共建筑的体形系数不得大于0.40。检察院工程的体形系数为0.288，204工程的体形系数为0.16，都为后期节能设计创造了良好的基本条件。

2、为建筑穿上冬暖夏凉的新款服装——严格控制外维护结构的传热

首先是外墙砌块要有好的保温隔热性能，外墙设计采用火山渣空心砌块，火山渣是火山爆发喷溢而成，是开发生产新型墙体材料的理想原料，但由于产量较少，目前实际运用不多。另外最重要的是外墙需要外贴一层高效保温材料，我们在建筑物的外墙面采用120厚的岩棉板作为墙体的保温材料，岩棉板是一种岩棉制品，是以优质的玄武岩为主要原料，加入适量的酚醛树脂，经高温溶融固化加工而成，具有不燃、导热系数低、隔音、化学稳定性好等特点，设计采用的岩棉板导热系数为0.045W/(m·K)，导热系数计算值为0.054W/(m·K)。综合计算后，外墙的平均传热系数值为0.33W/(m2·K)，小于标准规定的传热系数值0.5W/(m2·K)。此外，建筑物的热桥部位和保温不利部位也进行了充分的节能设计。底面接触室外空气的外挑楼板采用100厚岩棉板保温，平均传热系数为0.48W/(m2·K)；凡外露混凝土构件等热桥部位（如女儿墙）均采用30厚挤塑聚苯板保温处理,导热系数计算值为0.036W/(m2·K)；室外地坪以下两米范围内增设挤塑聚苯保温层,保温层室外地坪下1米范围内为2×50厚,室外地坪下1米-2米范围内为50厚。平均热阻值为3.17(m2·K)/W，大于标准规定的热阻值1.8(m2·K)；主楼两侧三角形玻璃体对应的主体墙面外部采用30厚胶粉聚苯颗粒保温，以尽量减少主体向大空间的热量损耗。

3、外窗与玻璃幕墙是建筑物的怕冷部位——应设计选择合理的窗墙比与低传热系数的外窗与玻璃幕墙

合理的窗墙比是降低建筑物能量损耗的重要条件，检察院工程的窗墙比为：东向0.49(东南向按东向考虑)，西向-0.24，南向-0.33，北向-0.42(东南向按东向考虑，西北向按北向考虑)，204工程的窗墙比与之相近，都小于规范规定的相应限值。另外，普通优质的双玻中空塑钢窗的传热系数为2.7W/(m2·K)，其传热系数是上述工程外墙传热系数的8倍，即要使窗户达到外墙的保温效果，需要设置8道双玻中空塑钢窗。由于玻璃材料易导热的局限性，就需要采用新技术产品来尽量降低外窗与玻璃幕墙的传热系数。

在检察院工程中，使用了三玻两中空Low-E窗户与幕墙（空气间层充惰性气体），204工程使用了双玻两中空的Low-E窗户与幕墙（空气间层充惰性气体），下面就普通玻璃与Low-E玻璃做一下比较：3mm厚的普通透明玻璃对太阳辐射能具有87％的透过率，白天来自室外的辐射能量可大部分透过；但夜晚或阴雨天气，来自室内物体热辐射能量的89％被其吸收，使玻璃温度升高，然后再通过向室内、外辐射和对流交换散发其热量，故无法有效地阻挡室内热量泄向室外。Low-E中空玻璃对0.3-2.5um的太阳能辐射具有60％以上的透过率，白天来自室外的辐射能量可大部分透过，但夜晚和阴雨天气，来自室内物体的热辐射约有50％以上被其反射回室内，仅有少于15％的热幅射被其吸收后通过再辐射和对流交换散失，故可有效地阻止室内的热量泄向室外。Low-E玻璃的这一特性，使其控制热能单向流向室内的作用。太阳光短波透过窗玻璃后，照射到室内的物品上。这些物品被加热后，将以长波的形式再次辐射。这些长波被Low-E窗玻璃阻挡，返回到室内。事实上通过窗玻璃再次辐射被减少到85％，极大地改善了窗玻璃的绝热性能。通过运用Low-E玻璃，使传热系数降低到1.8-2.0W/(m2·K)，从而在现有条件下，使建筑物的通过玻璃损耗的能量降低到最小水平。两工程在本地区率先使用，必将为以后的公共建筑节能建设起到更好的节能示范作用。

4、向太阳“借光儿”——太阳能技术的运用

在北方地区，因气候原因，太阳能热水器运用量较少，经综合考虑，检察院工程生活热水的热源采用太阳能热水器，完全满足正常洗浴与厨房用热水的需求，从而更有效的节约电能。

5、取之自然，还于自然——水源热泵技术的运用

水源热泵是在制冷模式时，高压高温的制冷剂气体从压缩机出来后进入水/制冷剂的冷凝器，向水中排放热量而冷却成高压液体，并使水温升高。到热膨胀阀进行节流膨胀成低压液体后进入蒸发器蒸发成低压蒸汽，同时吸收空气（水）的热量。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高压气体，如此循环不已。此时，制冷环境需要的冷冻水在蒸发器中获得。在供热模式时，高压高温制冷剂气体从压缩机压出后进入冷凝器同时排放热量而冷却成高压液体，到热膨胀阀进行节流膨胀成低压液体进入蒸发器蒸发成低压蒸汽，蒸发过程中吸收水中的热量将水冷却。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高压气体，如此循环不已。此时，供热环境需要的热水在冷凝器中获得。

热泵系统是一种高效、节能、节资、冷暖两用、运行灵活且无污染的新型中央空调系统。它利用空气、地表水、地下水、工业废水及地下常温土壤资源，借助压缩机系统，完成制冷（制热）。它无须任何人工资源，彻底取代了锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。它不向外界排放任何废气、废水、废渣，使人们远离粉尘、废气和霉菌，是一种理想的绿色技术。

根据现场地质情况，经多次综合调研、论证，204工程将水源热泵作为中央空调系统，成为工程节能示范的一大亮点。

6、地热技术的运用

检察院工程采暖方式为低温热水地板辐射供暖，热源为区域集中供热提供，并在换热站内设置控制器、电动调节阀、热量表来调节供暖热量，该采暖方式既能进行分室调节又能节省能量，对于共享大厅、餐厅、报告厅等高大空间，可以比对流采暖减少15％左右的能耗。

7、电气节能

主要包括照明节能和空调电能的节能。照明节能采用高效灯具和高效光源，从而达到既能满足办公室对照度值的要求，又能实现对功率密度值的控制，高效光源目前应用最广泛的是T5高效节能荧光灯，它主要的特点是寿命长、显色度高，比普通荧光灯亮度提高30％，高光效、高亮度，省电80％；寿命长至普通白炽灯的6倍，性能更稳定，再配以功耗低、发热少的T5系列电子镇流器，真正做到既环保，又节能。

空调电负荷的节能主要是通过采用数码变容量多联中央空调的形式来实现的。它主要的特点是机组为数字化无能量调节，调节范围宽，机组启停次数少，启动电流小，机组在进行容量调节时的变换损耗小，卸载期功率消耗仅为满载功率的10%。

（二）节水：

1、通过采用感应性水龙头等节水型器具，有效避免资源的浪费。

2、检察院工程采用中水处理系统，回用的中水用于卫生间冲厕、洗车、绿化、洗刷道路，使水资源得到充分、有效的利用，推动中水技术在

本地区公建项目中的应用和发展。

（三）节地：

1、有效利用土地资源，节约土地，检察院容积率达到2.307，204工程容积率达到3.77，尽可能多的留出绿化空间。

2、结合使用功能，充分利用地下空间作为停车场和设备用房。检察院地下建筑面积6695.19平方米，占总建筑面积的22.15％；204工程地下建筑面积4599.76平方米，占总建筑面积的16.4％。

（四）绿色建材、环保措施：

1、检察院外墙饰面采用的微晶玻璃外挂板材是可再生的新型环保材料。

2、岩棉板是环保无污染的可靠保温材料，历经许多工程实践的考验。

3、除在地面进行大量绿化之外，检察院工程也在裙房屋面设计了种植屋面，不仅丰富了景观，同时将绿化由二维变为三维空间。

4、渗水路面与广场的设计：设计中不允许渗入到碎石基础中的水排到地基土，60mm厚（厚度可根据设计要求变动）渗水性地砖铺设在平整好的50mm均匀厚干净的碎（卵）石垫层（最好采用直径为5mm单级配石子）上面。垫层下面铺设土工布，再下面为压实好的350mm厚级配碎石基础（厚度可根据当地的降雨强度适当变动）。为了不让水渗到地基土，整个铺面系统用土工布包围起来。排水可采用110mmU型PVC打孔渗水管。

三、结构技术难点的处理

检察院：工程建筑物总长度84.35米未设置伸缩缝，减少了伸缩缝处的双柱双墙和剪力墙的数量，即节约了材料，同时也保证了立面效果。而不设伸缩缝可能会带来建筑物局部裂缝增大的情况。故在设计中采取一些构造措施减少结构构件及维护墙体出现的裂缝，同时在梁、板混凝土中适当掺加HA型膨胀剂，此措施可减少一部分纵向加强钢筋的用量。

204工程：结构设计的难点是在主楼屋面以上7米多高处直径26m的直升机停机坪，由于停机坪四周悬挑10多米，又有一面悬挑在建筑外（悬空处距地面107m高），采用常规的设计和施工方法有很大的困难，我们采用了钢结构主体和组合屋盖设计，既满足了使用功能要求，同时也方便了施工。

四、建筑节能的实现与进步不仅需要政策的支持，也需要主管部门的支持，更需要大众的了解和支持

在既有政策的大前提下，一个合理的、优秀的节能公共建筑的生成，与各个相关部门的积极支持与密切协助是密不可分的。上述两工程从立项之初，便从节能、节水、节地、节材与环保的四节方针入手，进行大量的调研工作，并邀请建筑节能方面的专家进行多次论证、修改与完善。在设计当中采取的节能措施，充分考虑和满足了国家和地方建筑的节能标准，得到省、市专家的一致认可，并先后获得沈阳市、辽宁省建筑节能示范试点工程称号。

从工程资金运作上，以节能为先，首先满足节能需要,为了将节能措施做好、做精，在施工过程中，各建筑节能专家经常亲往现场指导施工，发现问题，解决问题；同时，施工与监理各部门也严格按照设计及相关标准进行实施。

沈阳市人民检察院综合业务楼与沈阳市204工程在市政府与建筑节能管理部门的积极支持与大力协助下，为贯彻落实国家节约能源、保护环境的政策，实现可持续发展，建立节约型社会的战略方针，达到节能、节水、节地、节材、环保的要求,在设计、施工等各环节综合考虑各种因素，努力追求以人为本、节能环保的原则，以期望为我们的节能建设起到示范作用。