武汉市某大厦节能改造技术

1、武汉市某大厦节能改造技术摘要：指出了既有建筑的节能改造是我国现阶段工程建设的一大重点，以武汉市某大厦的节能改造工程为例，详细介绍了该建筑在改造过程中所采用的被动式和主动式节能改造技术，经改造后该建筑达到了国家绿色建筑三星级设计评价标识的要求，建筑的整体节能效果和办公舒适度得到了大幅的改善，可为夏热冬冷地区其他既有建筑的节能改造提供借鉴。关键词：既有建筑；节能改造；夏热冬冷中图分类号：TU201.5文献标识码：A文章编号：16749944（2013）020207041引言武汉市某大厦（以下简称“大厦”）位于武汉市江汉区常青路与振兴路交汇处。场区地势平缓，地面标高为21.2721.50m。大厦原有

2、建筑是地下1层、地上5层，总高23.9m的钢筋混凝土框架结构建筑，其中地上1层和2层之间局部设有夹层。由于该建筑始建于1996年，内部结构几经调整，存在整体环境不佳、建筑不节能的问题，此次通过大厅结构改造，窗户更换，屋顶结构改造，外墙改造，内部装饰，空调改造，供电系统、照明系统、消防系统、弱电工程、给排水系统等方面的改造，同时积极利用可再生的太阳能，合理利用自然通风，并采用智能控制措施降低能耗，使建筑整体的节能效果大幅增加，体现出了绿色建筑的理念，并起到节能展示的作用。以下，本文将详细阐述大厦改造过程中所使用到的节能改造技术。2地下空间利用与室外环境改造国标规定“建筑应合理开发利用地下空间”，

3、该项目地下建筑面积3934.9m2，与占地面积之比高达93%，最大限度地对地下空间进行了开发利用。该项目的地下室设有停车场、风机房、水泵房等，其中停车场供大厦内部人员使用，采用2层升降横移立体车库，如图1所示，共有停车位79个。在室外环境的改造方面，该项目主要是通过透水地面和绿化的方式来实现室外环境的美化。室外大面积采用植草透水砖，透水地面面积比为47.5%，满足国标优选项的要求；项目还与农科院合作，进行屋顶绿化的试验研究，采用适宜物种及栽培技术，将屋顶绿化打造成实验田，如图2所示，寻找最适宜武汉市气候环境的屋顶绿化方案。通过屋顶植物的光合作用，可有效改善屋顶保温隔热效果，夏季降低室内温度4左

4、右，可大幅减低夏季空调制冷负荷和冬季热负荷。通过在建筑周围空地和屋顶合理种植树木、草坪等，建筑周边绿地率达20.88%，屋顶绿化率30%以上。3围护结构改造和能源高效利用技术该项目的原建筑始建于1996年，设计时并未采取相应的节能保温措施，因此在改造过程中对建筑的外围护结构进行了比较大的改动，包括中庭天窗改造、外墙添加保温层、活动外遮阳和更换使用节能窗等。同时对建筑内部的用电线路进行了改造，使用了分项计量技术，提高了建筑能源的利用效率。3.1中庭改造原建筑中庭是一个17m直径的圆洞，本次节能改造时将其设计为可开启的天窗，如图3所示。从图3中可以看出，中庭的改造明显改善了室内的自然采光效果，其开

5、敞式天窗更是具有良好的拔风作用，改善了建筑内部的自然通风，显著减少了建筑照明和制冷能耗。3.2外墙外保温针对原建筑结构保温效果差的缺点，改造采用了双层隔热表皮技术，如图4所示。该技术主要是通过在原有围护结构外墙的外侧架空设置ALC的隔热板墙，形成内外两层结构围护墙，外层隔热板可遮挡太阳辐射，而中间构造出流动空气层可通风带走热量，大大改善了外墙的热工性能。同时在建筑表面增加一层隔栅还可形成深窗的形式，有效提高外窗的遮阳效果，降低建筑夏季热负荷。图4大厦外墙改造效果图3.3可调节外遮阳与节能窗可调节外遮阳是指在窗户的外面设置的一种可调节的外遮阳装置，它可以根据需要调节遮阳装置的位置，防止夏季强烈的

6、阳光透过窗户玻璃直接进入室内，而冬天的时候则可收起外遮阳，增加阳光的入射，提高建筑的舒适感。大厦将外窗全部改为OTK铝合金断热中空玻璃内置百叶窗，该种外窗是将百叶窗帘密封在中空玻璃内，通过磁力控制玻璃内的百叶帘，使玻璃处于全遮光、半透光或完全透光的状态，遮阳系数在0.160.93之间，可适应不同季节室内对采光和遮阳的需求，如图5所示；而建筑的幕墙则采用铝合金低辐射镀膜（Low-E）中空玻璃断热型材幕墙（6+12A+6），其传热系数2.50W/（m2K），遮阳系数SC=0.49。外窗和幕墙皆采用了双层中空的节能窗，大幅增加了建筑围护结构的隔热保温性能，减少了建筑围护结构的散热损失。图5大厦可调节

7、外遮阳技术3.4能源高效利用技术大厦室内空调统一采用VAV、VRV空调系统，使用变风量调节技术和热能循环利用，在低负荷情况下，低速运行，节约能耗，比一般的空调系统节能约20%；同时在每个空调房间设立单独的调节末端，可根据室内人员的需求调节温度、风速、湿度，提高人员的舒适性，减少不必要的能源浪费。大厦还充分利用原建筑内部的电锅炉设备，使其在夜间利用低谷电进行热能储存，满足在电力平谷和高峰期空调采暖需求，并在电锅炉上加配气候补偿装置，根据室外气温调节供回水温度，防止室内过热，节约运行系统成本，达到环保要求。2013年2月绿色科技第2期黄修林，等：武汉市某大厦节能改造技术工程技术3.5清洁能源的使用

8、在清洁能源使用方面大厦同时采用了太阳能光伏发电技术和太阳能热水器技术供给建筑照明和热水需求。该建筑处于城市主干道的交叉路口，周边没有高层建筑，具有充足的日照，太阳能热水器对生活热水的满足率可高达86.7%，太阳能光伏发电的年发电量可达1.3万kWh，大大节约了电能的消耗。4水资源的节约和高效利用该项目在节水方面的改造措施主要体现在3个方面：节水器具的使用，园林高效灌溉，雨水收集。4.1节水器具该项目采用了新型材料和节能设备，完善控制系统，水池、水箱溢流水位均设报警装置，防止进水管阀门发生故障时，水池、水箱长时间溢水，降低水资源的无效消耗。供水系统采取防渗、防漏措施，给水系统采用竖向分区方式控制

9、最不利处用水器具处的静水压不超过0.35MPa，保证舒适的使用压力，减少水量水压浪费，以达到提高功效、节约用水的目的。大厦新建、改造卫生间全部重新布置节水型卫生器具，公共卫生间采用红外感应冲洗设备，以节约水量。大便器配套冲洗水箱冲水量不大于6L/次，达到良好节水效果。4.2高效灌溉该项目的绿化灌溉采取微灌方式浇洒，它是利用微灌系统设备按照作物需水要求，通过低压管道系统与安装在尾部（末级管道上）的特制灌水器（滴头、微喷头、渗灌管和微管等），将水和作物生长所需的水和养分以较小的流量均匀、准确地直接输送到作物根部附近土壤表面或土层中，使作物根部的土壤经常保持在最佳水、肥、气状态的灌溉方法。该项目所选

10、用的灌水器为微喷头。其优点是工作压力低，流量小，节水效果显著，既可以定时定量地增加土壤水分，又能提高空气湿度，调节局部小气候。4.3雨水收集雨水收集是建立专门的储水池，将天然降水收集储存，然后用于绿化灌溉、清洗路面、冲厕等用途，是减少城市雨虹危害、开拓水资源的重要方式，随着我国城市内涝日益严重，对于大型公用建筑、居住区、建筑群体等设计雨水收集系统显得更为重要。项目通过用水量估算及水量平衡，合理规划利用市政供水及非传统水源，设置雨水回收系统和完善的排水系统，污废合流、雨污分流，将所收集的雨水通过过滤、紫外线消毒等处理后用于绿化灌溉、冲洗地面、洗车，节水量达40%以上。5建筑节材技术该项目是既有建

11、筑的改造项目，因此在节材方面所采用的技术措施较少，主要是在可循环材料的利用和原有建筑结构的保留两方面。5.1可循环材料利用项目外墙采用双层隔热表皮技术，在原有外墙的基础上增加了一层木塑板外围护结构。木塑板是一种主要由木材（废弃的边角木粉、碎木和渣木）为基础材料与热塑性高分子材料（塑料）和加工助剂等，混合均匀后再经模具设备加热挤出成型而制成的高科技绿色环保材料，同时具有木材的木质感和塑料的耐水防腐特性，能替代木材和塑料的新型复合材料。其现场可加工，无有害物质，耐久性能和力学性能优良，可100%回收再利用，废弃后也可生物降解，不会对环境造成污染。建筑室内的隔断全部采用石膏砌块，具有优良的防火性能和

12、变形性能，导热系数在0.20.28W/mK之间，仅为水泥混凝土的13.3%17.2%，粘土砖的24.7%32.1%，与木材相近，具有良好的保温隔热性能；石膏砌块还具有优良的隔音性，依其厚度及组合不同，降噪可达4565dB以上；与木塑板相同，石膏砌块也可现场裁减加工，施工方便，且其自重低，稳定性好，同样也可100%回收再利用。该项目建筑主体是钢筋混凝土框架结构，大量采用了高强度钢，增设的玻璃幕墙和阳光顶棚加固都采用钢结构；建筑一楼外墙采用可再利用的水泥硅钙板，具有防火、防潮、隔音、隔热性能。5.2结构体系优化大厦运用环保的木塑装饰格栅和高节能性能玻璃幕墙（内置百叶窗）的有机组合，来塑造完整、清新

13、、大气、绿色的外部形象，最终达到改造建筑示范的高度。在具体造型手法上，选定标准格式的木塑格栅和玻璃幕墙的规律组合，运用竖向线条的构图要素，突出不同材质的图底关系和色调之间的虚实对比。外墙采用加气混凝土保温材料，改造过程中充分保留和利用了原有建筑的主体结构，对原有构件的拆除少，垃圾产生量少，如图6所示，地下室填充墙采用加气混凝土砌块，地上部分外墙采用CL建筑体系。图6大厦原建筑和改造后建筑的立面图6室内环境改造建筑的室内环境关系到室内工作人员的舒适度，影响工作效率，因此绿色建筑国标中将室内环境质量单独列为一项控制指标，该项目在室内环境控制上主要采用了隔音降噪技术、油烟控制系统、优化自然采光等。6

14、.1隔音降噪技术该项目是公共建筑，室内人员流动量较大，不可避免地会产生较大的噪音，为了降低室内的噪音该项目采用多项技术相结合。首先，采用减振一体化的基座，将减振垫与设备一体化，既便于安装，又有效降低设备运行时产生的振动，减少噪音，如图7所示；其次，采用空腔隔音结构，在设备房采用双层墙，利用墙与墙之间的空腔起到隔音效果，如图8所示；最后，在建筑内部的墙体、地面采用吸音、隔音的材料，其中会议室采用吸音板，而除1楼以外的所有地面均铺设天然环保的亚麻地板。图7减振一体化基座图8空腔隔音6.2油烟控制系统大厦内部设有厨房，供内部人员使用，因此必须控制油烟，避免其进入室内，污染空气。大厦采用了创新环保油烟

15、处理系统，在集烟罩内通过离心技术分离，有效地避免了排烟管道和风机内油垢沉积，净化了厨房油烟，减少了油烟污染。6.3室内自然采光控制首先是中庭设计天窗，有效改善室内采光，如图3所示；其次是增加建筑外窗和幕墙的开启面积，其中每个房间的外窗可开启面积占房间外窗面积比40%，透明幕墙可开启部分占房间透明面积比15%。7运营管理运营管理是决定一栋建筑实际节能效果的最终影响因素，该项目采用了大量的先进技术来保证每项节能设计都能落到实处，达到节能设计指标。7.1室内空气质量实时监控系统大厦在报告厅、会议厅等人员变化大的区域，办公区域以及地下停车场设置一氧化碳、二氧化碳和污染物浓度实时监测与报警系统，实时记录

16、室内各区域的空气质量情况，当空气质量不达标时，则会发出相应的警告，提醒管理人员进行控制或疏散人群，实现预防和控制室内空气污染，保护人体健康，满足绿色建筑中对于环境健康舒适性和节能的双向需求。7.2分项计量与能耗监测平台大厦内部通过线路的布置，对冷热源、输配系统和照明等各部分能耗进行分项计量，按用途设置用水计量水表，热水系统设置可测量水温的计量水表。并将所监测的数据上传至武汉市能耗监测平台，可了解和掌握各项能耗水平和能耗结构是否合理，及时发现存在的问题并提出改进措施。7.3智能楼宇系统该项目是武汉市的示范项目，使用了大量的楼宇智能化技术。7.3.1网络系统楼宇内部互联网为电信接入的100M光纤专

17、线，供工作人员使用；办公网是武汉市建委租赁广电网络公司的光纤自行组建的网络，用于各直属单位网络互联；政务外网为全市统一建设，连接至全市各委办局；整个大楼共计1058个网络信息点（内网234个，外网824个）7.3.2一卡通系统一卡通系统主要实现门禁出入及食堂的消费管理，与工作证合二为一，控制每个人出入不同的楼层。7.3.3楼宇广播系统用于播放背景音乐及各种通知，设定不同的区域播放不同内容，可以与消防系统联动和应急呼叫。7.3.4巡更系统在每个楼层的不同地点设置离线巡更器，可以自动记录保安人员对大楼的巡查情况。7.3.5会议系统主会议室安装无线投影仪，设置液晶拼接大屏、音响系统，配备数字录音机，

18、实现会议的全过程录音；学术报告厅安装高清投影仪、会议录音系统及音响系统；一楼多功能厅设置36m2的LED大屏幕及音响系统。8结语作为武汉市的绿色建筑示范工程，该项目是典型的夏热冬冷地区既有建筑节能改造工程，其改造在充分利用既有建筑的建筑主体、部分原有设备以实现节材与环保理念同时，采用了大量主动节能技术，如中空玻璃、活动外遮阳、屋面保温、节能产品等，实现了以被动技术优先、主动技术辅助优化的既有建筑绿色改造理念，为低成本、常规技术的绿色建筑创作进行了很好的尝试。最终大厦的节能改造实现了以下几点目标：（1）达到三星级绿色建筑设计标识要求；（2）探索了既有大型政府办公建筑绿色改造的有效技术途径，为武汉市提供了一个既有办公建筑绿色改造的示范工程；（3）充分利用被动式技术，倡导低成本、常规技术绿色建筑理念，为大力推广绿色建筑和武汉市“两型社会”建设进行了有益的