论文部分内容阅读
摘要：本文介绍杭州高科技企业孵化器二期节能技术方案设计过程，探讨夏热冬冷地区建筑节能技术设计及应用展望。
关键词：夏热冬冷地区；办公；建筑节能
Abstract: This paper introduces the Hangzhou high-tech business incubator two energy-saving design of the technical solution process, discuss in hot summer and cold winter areas of building energy saving technology design and application.
Key words: hot summer and cold winter area office; building energy efficiency;
中图分类号：TU201.5文献标识码：A文章编号：
引言
据统计，我国建筑能耗占社会总能耗的27.6%，随着经济的发展和人民生活质量提高，这个比例还会不断增长。我们正在以中国和世界上前所未有的规模和速度建造高耗能建筑。强调节能、低污染、低耗能的绿色建筑顺应时代的要求而生，加强建筑节能是解决我国房屋建设的战略机遇期的重要措施。
杭州高科技企业孵化器二期建筑设计力求结合夏热冬冷地区气候特点,从建筑的选址、采光、遮阳、保温、隔热、蓄热集热、采暖与制冷、通风与防风等方面进行考虑,形成良好的室内外办公环境。
1 工程概况
杭州市高科技企业孵化器二期位于杭州市下沙经济开发区内，属于夏热冬冷地区，总用地面积约35141㎡，总建筑面积：155449.77㎡，地上建筑面积: 123623.25㎡,2#主楼地上24层为办公综合楼，3#副楼地上11层为办公综合楼及附属用房。
2办公建筑的空间组合设计及其节能设计思路
杭州市高科技企业孵化器二期主楼按功能需求设计成“工”字型。该类型空间体形系数较大，主要采用自然采光和机械通风；在设备使用上，大空间采用中央空调，单元式空间采用小型分体式空调。而五到二十四层为外廊式单元空间，该类建筑体型系数大，采用自然采光和通风，主要采用小型分体式空调。工字型的体型便于形成半围合的中庭空间，这是对传统院落建筑空间变形，创造宜人错落的趣味景观，美化工作环境，同时可实现自然通风，调节室内热环境，为建筑内部提供充足的光线。多种空间形式的组合，对于目前倡导的“绿色建筑”、“生态建筑”来讲，都是一种有利的空间节能设计思路。
3 围护结构节能因素与优化设计
办公建筑是耗能较大的建筑，因而我们在建筑设计中应最大限度地提高室内外环境的舒适性，尽可能减少其能源的消耗。而本次设计建筑位于夏热东冷区，一般在这个区域的办公建筑空调的能耗几乎占了总能耗的50％，而且全年空调耗冷量和耗热量都与窗墙比呈线性关系，而且当中的20%~50%是由外围护结构传热所消耗的。显而易见，外围护结构的设计对于建筑在运行中耗能是一个主要因素。外立面都为石材结合玻璃幕墙围护结构，设计时我们必须同时考虑通风和日光的需求，并提供适合于当地气候的热湿保护。
3.1适宜的窗墙比
夏季白天通过窗户进入室内的太阳辐射热也比外墙多的多，窗墙面积比越大，则采暖和空调的能耗也越大。从节约建筑能耗的角度出发，必须限制窗墙面积比。
夏热冬冷地区，人们普遍有长时间开窗使房间通风的习惯，所以在设计中我们在满足采光和通风的情况下，确定适宜的窗墙比。整体来说，外墙朝南时能耗最低，因此应该在南向开窗，东西向不宜开窗。设计中东南西北各向的窗墙比分别为2#主楼：0.42、0.68、0.53、0.62，3#副楼：0.45、0.62、0.30、0.58，均小于窗墙比限值0.70。由于采暖耗电量与空调耗电量都随窗墙比的增加而呈梯形状跃升，一定窗墙比范围内耗电量不变，所以适当加大开窗面积，既有利于采光也不会增加采暖和空调的总耗电量。
3.2优化外围护墙体的保温隔热性能
我国建筑节能规划目标中，建筑围护结构承担其中47.2%的节能任务。根据建筑节能标准要求，我们选用导热系数小、强度高的建筑材料，如新型的混凝土小型空心砌块作为围护结构的墙体材料，平均传热系数为0.95W/(M2.K)。设计采用强度高的承重材科和导热系数小的轻质保温材料进行复合。在办公建筑设计中，我们目前这种复合保温墙体是节能建筑中立用普遍、技术成熟的围护结构做法，其构造主要分为外保温、内保温和夹心保温3种。具中外保温做法效果妆奸，是目前常见一种保温构造做法。其中外保温构造不仅冬季保温性能好，还能防止冷热桥的产生，而且夏季隔热性能优良，目前项目使用就有聚苯颗粒保温砂浆。
3.3“双层皮”幕墙处理
在办公建筑中，外窗和幕墙占房间总耗热灼30％左右。玻璃幕墙是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，是传统墙体失热损失5～6倍，幕墙的能耗约占整个建筑能耗的40%左右，故幕墙的节能有极其重要的地位。
在这次设计中采用的窗玻璃是6mm高透光Low-e玻璃。这种玻璃对可见光保持较高的透过率，而对红外长波段透过率几乎为零。此外，由于镀上Low-e膜的玻璃表面具有很低的长波辐射率，可以增加玻璃表面辐射换热的热阻，从而具有良好的保温性能。在杭州这个夏热冬冷地区，如果人体再受到阳光的直接照射，将会感到炎热难受。在玻璃幕墙上设置遮阳系统，可以最大限度减少阳光的直接照射，从而避免室内过热，是炎热地区建筑防热的主要措施之一。在考虑到办公使用者舒适度后，我们在玻璃幕墙外设置遮阳（如右图），以达到减少能耗的要求。计中已经把外遮阳系统作为一种活跃的立面元素，加以利用，甚至称之为双层立面形式。这种具有 “动感” 的建筑物形象不是因为建筑立面的时尚需要，而是现代技术解决人类对建筑节能和享受自然需求而产生的一种新的现代建筑形态。在闭窗的情况下，有、无遮阳，室温最大差值达2℃,平均差值1.4℃。而且有遮阳时，房间温度波幅值较小，室温出现最大值的时间延迟，室内温度场均匀。因此，遮阳对空调房间可减少冷负荷，所以对空调建筑来说，遮阳更是节约电能的主要措施之一。
4采用屋面绿化，利用绿化中庭，创造舒适环境
2#主楼南北侧为大片玻璃幕墙，为有效地抵御及缓解外部气候的影响，在 3层以上设计有通高两层室内绿化中庭。绿色中庭把绿化系统引入室，员工在工作之余，可在此休息、交流。同时中庭还有两项重要的功能：首先，由于中庭内种植大量植物，可以遮挡日晒、隔离污染、提供新鲜氧气、改善空气湿度，形成—道绿色屏障。其次，由于中庭上部大窗的设置，促进室内空气的流通，冬季关闭，中庭成为—个全封闭的大暖房；过度季节，窗户微开，室内空气流通，可改善工作间小环境；夏季中庭成为一个巨大的凉棚，对工作间起到良好缓冲作用。（如右图）
2#主楼东西两侧在5层以上设计有交错的室外绿化平台，在增加办公场所趣味性同时更好缓解东西晒给室内温度带来的影响。
多层次的绿化空间也是这次建筑设计最有特色地方之一。
5利用自然通风降低建筑外墙负荷
房间负荷的形成是房间在各种外扰、内扰及建筑维护结构的热工特性等因素综合作用下的必然结果。外扰主要包括室外气候参数如室外空气温度、太阳辐射、风速及邻室温度；内扰则主要是室内设备、照明、人员及通风等热湿源和空调冷热源等。在通常情况下，房间内的负荷变化受房间空调制冷量（或供热量）、围护结构传热、通过玻璃直接进入的太阳辐射、通风与空气渗透得热、室内人员散热、设备散热、照明散热传热等因素影响。在上述多种影响因素中，维护结构传热就可以通过自然通风技术进行改善，从而降低建筑负荷，起到建筑节能的目的。2#主楼设计在温和天气如春冬过渡季节直接对流通风，实现基本零能耗；而在热而无风的日子尽量设计利用烟囱效应、风塔效应引风入内。
6 利用自然采光和新型照明灯具降低照明系统电耗
尽可能开敞办公室的天然太阳光利用。2#主楼南北两侧3层中的“光廊”亦可以引入自然的天空光线，提高大空间的照度。南向采光有较长时间和较高的照度,同时在夏季有较少的得热,而在冬季能获得较多的太阳辐射热,是建筑的最佳朝向。朝北主要是依靠天空中的漫反射光来采光,照度虽然不如南面,但是采光的均匀度好,日光照射特别强的地区适合选择北面为主朝向。
7蓄水隔热屋面
利用水生植物遮阳，反射和吸收太阳辐射，以及利用蓄水的蒸发来提高隔热效果；条件允许时在屋顶上覆土，做植被屋面。上面种密叶植物，利用植物遮阳，覆土作为隔热层提高隔热性能。
8新能源技术
2l世纪建筑应大力开发利用太阳能、风能、水能和生物能等绿色能源，实现一定程度上的能源自给自足，保护未来的生态和环境，为将来的发展提供优良的基础。太阳能是自然界中的最充分、最便捷的可供利用的绿色能源，应优先选用被动式太阳能技术，而主动式太阳能技术的采用则作为补充。被动式太阳能利用在设计时屋顶安装一些装置直接利用太阳能，如太阳能转变成热能，为办公楼洗手间提供恒温热水；也可在外围护结构的空气层中填以高效热反射材料，达到保温隔热的目的；还可利用太阳能收集器或其他装置将太阳能进行收集、贮存和转换。
9结论
可持续性绿色建筑强调建筑环境与自然环境的協调共存，有机结合，要从土地开发、建筑布局、建材选择、建筑使用及维护以及建筑拆除的整个生命周期中，体现出对自然资源的索取少，能源消耗小，对环境影响小，再生利用率高的新特征。在杭州高科技企业孵化器二期设计中总体来说，我们采用简单合适的设计策略，尽量适应杭州这个夏热冬冷地区环境的特点，依靠自然力来满足舒适性要求。
参考文献
［1］李华东, 鲁英男. 高技术生态建筑[M]. 天津大学出版社, 2002.
［2］周浩明, 张晓东. 生态建筑[M]. 东南大学出版社, 2001
［3］杨经文.生态设计方法.时代建筑,1999.3
关键词：夏热冬冷地区；办公；建筑节能
Abstract: This paper introduces the Hangzhou high-tech business incubator two energy-saving design of the technical solution process, discuss in hot summer and cold winter areas of building energy saving technology design and application.
Key words: hot summer and cold winter area office; building energy efficiency;
中图分类号：TU201.5文献标识码：A文章编号：
引言
据统计，我国建筑能耗占社会总能耗的27.6%，随着经济的发展和人民生活质量提高，这个比例还会不断增长。我们正在以中国和世界上前所未有的规模和速度建造高耗能建筑。强调节能、低污染、低耗能的绿色建筑顺应时代的要求而生，加强建筑节能是解决我国房屋建设的战略机遇期的重要措施。
杭州高科技企业孵化器二期建筑设计力求结合夏热冬冷地区气候特点,从建筑的选址、采光、遮阳、保温、隔热、蓄热集热、采暖与制冷、通风与防风等方面进行考虑,形成良好的室内外办公环境。
1 工程概况
杭州市高科技企业孵化器二期位于杭州市下沙经济开发区内，属于夏热冬冷地区，总用地面积约35141㎡，总建筑面积：155449.77㎡，地上建筑面积: 123623.25㎡,2#主楼地上24层为办公综合楼，3#副楼地上11层为办公综合楼及附属用房。
2办公建筑的空间组合设计及其节能设计思路
杭州市高科技企业孵化器二期主楼按功能需求设计成“工”字型。该类型空间体形系数较大，主要采用自然采光和机械通风；在设备使用上，大空间采用中央空调，单元式空间采用小型分体式空调。而五到二十四层为外廊式单元空间，该类建筑体型系数大，采用自然采光和通风，主要采用小型分体式空调。工字型的体型便于形成半围合的中庭空间，这是对传统院落建筑空间变形，创造宜人错落的趣味景观，美化工作环境，同时可实现自然通风，调节室内热环境，为建筑内部提供充足的光线。多种空间形式的组合，对于目前倡导的“绿色建筑”、“生态建筑”来讲，都是一种有利的空间节能设计思路。
3 围护结构节能因素与优化设计
办公建筑是耗能较大的建筑，因而我们在建筑设计中应最大限度地提高室内外环境的舒适性，尽可能减少其能源的消耗。而本次设计建筑位于夏热东冷区，一般在这个区域的办公建筑空调的能耗几乎占了总能耗的50％，而且全年空调耗冷量和耗热量都与窗墙比呈线性关系，而且当中的20%~50%是由外围护结构传热所消耗的。显而易见，外围护结构的设计对于建筑在运行中耗能是一个主要因素。外立面都为石材结合玻璃幕墙围护结构，设计时我们必须同时考虑通风和日光的需求，并提供适合于当地气候的热湿保护。
3.1适宜的窗墙比
夏季白天通过窗户进入室内的太阳辐射热也比外墙多的多，窗墙面积比越大，则采暖和空调的能耗也越大。从节约建筑能耗的角度出发，必须限制窗墙面积比。
夏热冬冷地区，人们普遍有长时间开窗使房间通风的习惯，所以在设计中我们在满足采光和通风的情况下，确定适宜的窗墙比。整体来说，外墙朝南时能耗最低，因此应该在南向开窗，东西向不宜开窗。设计中东南西北各向的窗墙比分别为2#主楼：0.42、0.68、0.53、0.62，3#副楼：0.45、0.62、0.30、0.58，均小于窗墙比限值0.70。由于采暖耗电量与空调耗电量都随窗墙比的增加而呈梯形状跃升，一定窗墙比范围内耗电量不变，所以适当加大开窗面积，既有利于采光也不会增加采暖和空调的总耗电量。
3.2优化外围护墙体的保温隔热性能
我国建筑节能规划目标中，建筑围护结构承担其中47.2%的节能任务。根据建筑节能标准要求，我们选用导热系数小、强度高的建筑材料，如新型的混凝土小型空心砌块作为围护结构的墙体材料，平均传热系数为0.95W/(M2.K)。设计采用强度高的承重材科和导热系数小的轻质保温材料进行复合。在办公建筑设计中，我们目前这种复合保温墙体是节能建筑中立用普遍、技术成熟的围护结构做法，其构造主要分为外保温、内保温和夹心保温3种。具中外保温做法效果妆奸，是目前常见一种保温构造做法。其中外保温构造不仅冬季保温性能好，还能防止冷热桥的产生，而且夏季隔热性能优良，目前项目使用就有聚苯颗粒保温砂浆。
3.3“双层皮”幕墙处理
在办公建筑中，外窗和幕墙占房间总耗热灼30％左右。玻璃幕墙是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，是传统墙体失热损失5～6倍，幕墙的能耗约占整个建筑能耗的40%左右，故幕墙的节能有极其重要的地位。
在这次设计中采用的窗玻璃是6mm高透光Low-e玻璃。这种玻璃对可见光保持较高的透过率，而对红外长波段透过率几乎为零。此外，由于镀上Low-e膜的玻璃表面具有很低的长波辐射率，可以增加玻璃表面辐射换热的热阻，从而具有良好的保温性能。在杭州这个夏热冬冷地区，如果人体再受到阳光的直接照射，将会感到炎热难受。在玻璃幕墙上设置遮阳系统，可以最大限度减少阳光的直接照射，从而避免室内过热，是炎热地区建筑防热的主要措施之一。在考虑到办公使用者舒适度后，我们在玻璃幕墙外设置遮阳（如右图），以达到减少能耗的要求。计中已经把外遮阳系统作为一种活跃的立面元素，加以利用，甚至称之为双层立面形式。这种具有 “动感” 的建筑物形象不是因为建筑立面的时尚需要，而是现代技术解决人类对建筑节能和享受自然需求而产生的一种新的现代建筑形态。在闭窗的情况下，有、无遮阳，室温最大差值达2℃,平均差值1.4℃。而且有遮阳时，房间温度波幅值较小，室温出现最大值的时间延迟，室内温度场均匀。因此，遮阳对空调房间可减少冷负荷，所以对空调建筑来说，遮阳更是节约电能的主要措施之一。
4采用屋面绿化，利用绿化中庭，创造舒适环境
2#主楼南北侧为大片玻璃幕墙，为有效地抵御及缓解外部气候的影响，在 3层以上设计有通高两层室内绿化中庭。绿色中庭把绿化系统引入室，员工在工作之余，可在此休息、交流。同时中庭还有两项重要的功能：首先，由于中庭内种植大量植物，可以遮挡日晒、隔离污染、提供新鲜氧气、改善空气湿度，形成—道绿色屏障。其次，由于中庭上部大窗的设置，促进室内空气的流通，冬季关闭，中庭成为—个全封闭的大暖房；过度季节，窗户微开，室内空气流通，可改善工作间小环境；夏季中庭成为一个巨大的凉棚，对工作间起到良好缓冲作用。（如右图）
2#主楼东西两侧在5层以上设计有交错的室外绿化平台，在增加办公场所趣味性同时更好缓解东西晒给室内温度带来的影响。
多层次的绿化空间也是这次建筑设计最有特色地方之一。
5利用自然通风降低建筑外墙负荷
房间负荷的形成是房间在各种外扰、内扰及建筑维护结构的热工特性等因素综合作用下的必然结果。外扰主要包括室外气候参数如室外空气温度、太阳辐射、风速及邻室温度；内扰则主要是室内设备、照明、人员及通风等热湿源和空调冷热源等。在通常情况下，房间内的负荷变化受房间空调制冷量（或供热量）、围护结构传热、通过玻璃直接进入的太阳辐射、通风与空气渗透得热、室内人员散热、设备散热、照明散热传热等因素影响。在上述多种影响因素中，维护结构传热就可以通过自然通风技术进行改善，从而降低建筑负荷，起到建筑节能的目的。2#主楼设计在温和天气如春冬过渡季节直接对流通风，实现基本零能耗；而在热而无风的日子尽量设计利用烟囱效应、风塔效应引风入内。
6 利用自然采光和新型照明灯具降低照明系统电耗
尽可能开敞办公室的天然太阳光利用。2#主楼南北两侧3层中的“光廊”亦可以引入自然的天空光线，提高大空间的照度。南向采光有较长时间和较高的照度,同时在夏季有较少的得热,而在冬季能获得较多的太阳辐射热,是建筑的最佳朝向。朝北主要是依靠天空中的漫反射光来采光,照度虽然不如南面,但是采光的均匀度好,日光照射特别强的地区适合选择北面为主朝向。
7蓄水隔热屋面
利用水生植物遮阳，反射和吸收太阳辐射，以及利用蓄水的蒸发来提高隔热效果；条件允许时在屋顶上覆土，做植被屋面。上面种密叶植物，利用植物遮阳，覆土作为隔热层提高隔热性能。
8新能源技术
2l世纪建筑应大力开发利用太阳能、风能、水能和生物能等绿色能源，实现一定程度上的能源自给自足，保护未来的生态和环境，为将来的发展提供优良的基础。太阳能是自然界中的最充分、最便捷的可供利用的绿色能源，应优先选用被动式太阳能技术，而主动式太阳能技术的采用则作为补充。被动式太阳能利用在设计时屋顶安装一些装置直接利用太阳能，如太阳能转变成热能，为办公楼洗手间提供恒温热水；也可在外围护结构的空气层中填以高效热反射材料，达到保温隔热的目的；还可利用太阳能收集器或其他装置将太阳能进行收集、贮存和转换。
9结论
可持续性绿色建筑强调建筑环境与自然环境的協调共存，有机结合，要从土地开发、建筑布局、建材选择、建筑使用及维护以及建筑拆除的整个生命周期中，体现出对自然资源的索取少，能源消耗小，对环境影响小，再生利用率高的新特征。在杭州高科技企业孵化器二期设计中总体来说，我们采用简单合适的设计策略，尽量适应杭州这个夏热冬冷地区环境的特点，依靠自然力来满足舒适性要求。
参考文献
［1］李华东, 鲁英男. 高技术生态建筑[M]. 天津大学出版社, 2002.
［2］周浩明, 张晓东. 生态建筑[M]. 东南大学出版社, 2001
［3］杨经文.生态设计方法.时代建筑,1999.3