序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇公共建筑的定义范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
公共建筑主要包含办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通讯建筑以及交通运输建筑。
不同规模的公共建筑,其室内人员、灯光和办公设备的密度不同,全年的用能特点和能源消耗总量也不同。根据建筑的用能特点,将公共建筑划分为普通公共建筑和大型公共建筑。大型公共建筑是指建筑面积超过2万平方米且采用集中空调系统的各类星级酒店、大中型商场、高级写字楼、车站机场及体育场馆等。普通公共建筑则是指建筑面积在2万平方米以下或建筑面积超过2万平方米但未采用集中空调的各类办公建筑、科研教学和医疗建筑等。
体形系数与建筑造型有关,体形系数越大,传热损失也就越大,故建筑外形尽可能简单,减少过多凹凸面设计。
基于冷水机组在各种负荷下运行时间比例,进行加权计算的综合部分负荷运行效率。
透过透明材料的可见光(380~780纳米)光通量与投射在其表面上的可见光光通量之比太阳光谱300~2500纳米
建筑的产生是为了解决居住问题,原始人群时期《易系辞》:上古穴居而野处,后圣人易之为宫室。《礼记.礼运》:昔者先王未有宫室,冬则居营窟,夏则居橧巢。在周口店山顶洞人居住过的洞穴中,发现赤铁矿染红的石株,说明原始人已有爱美的观念和原始的宗教意识。仰韶文化遗址;功能分区(居住区、制陶窑场和公共墓地等);西安半坡遗址聚落房屋布局以“大房子”(12.5mx14m)为中心展开;“大房子”可能是氏族公共活动(氏族会议、节日庆祝、宗教活动等)的场所。另外,居住区的周围有一条深宽各5-6米的壕沟,是防卫用的。居住区内和沟外分布着窖穴,是氏族的公共仓库。居住区沟外的北边是公共墓地,东边是窖场。
本次对新疆大型公共建筑能耗调查采用普查和重点调查相结合的方式。作者于10月1日至5日期间,在新疆乌鲁木齐中心城区20座典型建筑入户调查(其中15座是属于大型公共建筑),深入了解了几类大型公共建筑的能耗情况。
其中综合性商务楼指的是汇集商业、办公、娱乐、居住等多种功能的建筑物单体或建筑群,而其他三种类型建筑——写字办公楼、商场、宾馆饭店、教学楼则功能相对较为单一,通常为单体建筑。
商场营业时间每天长达12个小时以上,且全年营业。由于内部发热量大,空调开启时间也较其它公共建筑长,调查中了解到乌鲁木齐市一些商场的制冷机从3月下旬开启运行到11月上旬。因此其单位面积的电耗在大型公共建筑中是最高的。
宾馆饭店类建筑与商场和写字楼不同,虽然营业时间长,但由于受到旅游季节变化和入住率波动的影响,多数时间是在部分负荷下工作。
通过查阅资料文献,我发现一般旅游城市的宾馆饭店用电量跟旅游淡季旺季关系密切,在旅游旺季,空调系统需长期运行,总体上来看是宾馆类建筑的用电高峰期,而当旅游淡季时用电量则较低。总体来看用电高峰和其他大型公共建筑同样,出现在夏季和冬季。宾馆类建筑风机盘管功率虽小,但数量多,且一般宾馆冬夏均采用风机盘管系统,故其耗电量也不容忽视。
办公楼类建筑,全年使用时间约为250天,每天工作8小时,设备全年运行时间为2000小时左右。由于人员数量决定电脑等设备的开启数量,室内照明相对固定,故写字办公楼类建筑室内热扰与人员数量密切相关。
对于大型公共建筑而言,能源消耗情况非常复杂。建筑物的空调、照明、办公设备耗电三者性质不同。例如空调系统用电决定于运行方式和物业管理水平,而照明和办公设备用电则在很大程度上和建筑使用者的节能意识有关。对上述三者应采用不同的政策和管理手段。由于建筑物实际能耗和使用条件、入住率、设备效率衰减等诸多因素相关,只有实现建筑内各耗能环节分项计量,才可能真正把实际各类系统的能耗状况和合理的用能配额相比较,确定差异如何形成,明确进一步的节能潜力。
由于新疆是我国的北方省份,位处我国高纬度地区,全年大部分时候温度都比较低,特别是冬季天气更加严寒,为此全疆所有县都必须进行采暖,全年365天中其采暖时间接近半年。新疆地区的采暖方式主要有热水采暖和蒸汽采暖两种;新疆夏季和南方城市类似,气候炎热,年降水量少,日照时间长。鉴于新疆特殊的气候环境和国家节能减排策略的推进,为减少建筑耗能,新疆特开展公共建筑节能行动,在公共建筑的设计上以冬季的防寒为主,兼顾夏季的隔热的分针执行。
何为大型公用建筑的体形系数,它指的是大型公共建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。体形系数越小表示与大气接触的外表面积与建筑总体积的比值就越小,这样建筑与外部大气的传热减少,因而,在大型公共建筑的设计时要设计体形系数小的建筑减少其外表面与室外空气的接触。新疆地区属于严寒地区,与外界的传热系数大,其对体形系数应该要小于0.4。
门窗因其隔热能力较差,是建筑与外界大气传热的一个重要途径。门窗缝隙是冷风渗透的主要通道,改善门窗的绝热性能是节能工作的一个重点。首先要控制窗墙比,北向、东(西)向、南向窗墙比应分别控制在 0.2、0.3、0.35;其次,要提高门窗气密性,减少冷风渗透,加强户门和阳台门的保温,改善窗户保温效果,如增加窗玻璃层数、加膜或采用各种新型建材节能窗等。
在节能设计中重视顶层住房冬冷夏热问题,根据不同的屋顶采用与之相适应的的保温材料。
对新疆既有的大型公共建筑进行节能改造难度大、任务重、任务急。既有大型公共建筑的节能改造有利于大幅度降低城市的运作成本,有效地提高城市的综合竞争力,这对缓解城市能源紧张具有不可估量的作用。新疆地区公共建筑节能整体解决方案的主要技术途径包括:空调通风系统、智能照明系统、系统负荷匹配、围护结构系统、可再生能源利用技术、分项计量。
大型公共建筑能耗数量巨大,浪费严重,耗能高。解决这个问题不仅要对新建的大型公共建筑的节能设计严把死守,而且对既有的公共建筑进行节能改造。要做好节能诊断和规划,全面考虑建筑的实际情况和使用要求,综合运用各项节能技术来降低建筑的能耗。同时也要重视基础数据的分析和后期的运行管理。
[1]张海滨. 寒冷地区居住建筑体型设计参数与建筑节能的定量关系研究[D].天津大学,2012.
[2]梁境. 大型公共建筑节能运行监管模式的研究[D].重庆大学,2009.
根据《2009年中国统计年鉴》08年我国的能源消费总能耗为29.1亿吨标准煤,其中建筑能耗约占27%。大型公共建筑约占总建筑面积的4%,但能耗量却占到了建筑能耗的22%。因此开展建筑节能工作的首要任务是加强对大型公共建筑的能耗监管。根据对重庆市各类大型公共建筑的不完全统计,电能消耗在建筑能耗中的比例超过了80%, 燃气、燃油以及水资源的占比较少且结构单一,只需要对总表进行计量即可,而电气系统则结构复杂,支路众多,因此电力系统的分项计量是能耗监测系统的重点和难点。
重庆市属于夏热冬冷地区,年平均气温19℃,夏季超过30℃的时间超过3个月,空调负荷在整个电力消耗中占较大的比重,然而我市的公共建筑大都只对总量进行计量和统计,没有对能耗的用途即照明插座用电、空调用电、动力用电以及特殊区域用电进行分项计量,所以无从了解建筑用能的实际构成。并且主要依靠人工抄录进行统计,电力参数的测试主要是机械式电流、电压表,这种统计方式有较大缺陷:一是表计精度对测量结果影响大; 二是能耗数据计量的频率不足,一般情况是按月度进行,无法详细、深入分析用能状况;三是对能耗状况的分析和节能建议依赖管理人员的专业素质和工作态度,大多数的建筑业主尚不具备这样的条件。
能耗监测系统是指通过对国家机关办公建筑和大型公共建筑安装分类和分项能耗计量装置,采用远程传输等手段及时采集能耗数据,实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。
分项计量是指根据国家机关办公建筑和大型公共建筑消耗的各类能源的主要用途划分如:空调用电、动力用电、照明用电、特殊用电等,进行能耗数据的采集和整理。
(1)能耗监测系统需要对分类和分项能耗进行分别统计,分类能耗主要指能源的种类如:电力、燃油、燃气和水资源,分项能耗以能源的主要用途来划分,涵盖四个大项,也可根据业主的要求建设更深入、细致的分户计量采集端,从而实现对科室对基层组织用能的有效监管。
(2)能耗监测系统应当具备远程传输和及时采集能耗数据的能力,通过远程传输可以组成更大的网络,形成系统内甚至市级、部级、国家级的能耗监测平台,可以对能耗数据进行传输、存储、分析、监管;及时采集数据的能力保证了数据的真实、可靠和完整性。
根据对重庆地区8000栋建筑的调研情况,实施了能耗监测分项计量工程的建筑有210栋,仅占2.63%,能耗监测系统尚未在重庆得到普及。
既有公共建筑的节能改造指对已建成的公共建筑采取一项或多项节能措施如:墙面、屋顶的保温改造;窗结构或材质的改造;电力系统改造;水泵变频调速;空调系统能效改造;高效照明灯具的替换等。
下面通过能耗监测系统典型案例探讨如何建筑管理者利用能耗监测系统找出能源使用的某些利用效率不高的环节,对症下药开展节能改造工作。
建筑能耗主要是电力、燃气,极少量建筑采用煤炭、燃油作为锅炉及食堂炊事用能。不同类型的建筑电力和燃气的所占比例不同,根据对重庆地区20栋机关办公建筑的调研,电力约占建筑能耗的80%,燃气约占20%;学校建筑中电力约占48%,燃气约占52%;医院建筑电力69%,燃气约占31%。因此管理层在做出节能改造之前,首先要弄清楚在整个建筑能耗当中那类的能源消耗最大,然后判断此类能源中哪项能耗最多,节能空间最大,从而采取针对性节能技术和节能措施。
能耗监测系统有实时在线、远程同步浏览的特点,由于建筑能耗受用能设备的装机功率、工作时间、工作效率影响,也呈现规律性变化。如安装有空调的建筑,夏季和冬季的制冷和采暖负荷将导致空调用能在总能耗中的占比大大提高;如工作时间能耗量比下班时间大等。
由于能耗监测系统可以记录每天每个小时的能耗量,所以能够明确各个时间段的用电情况,作为节能分析的必要依据。
前言:建筑业做为国民经济中重要支柱型产业,建筑能耗占全社会总能耗的比重在逐年提升。加强新型节能材料的研究,不断提高节能材料在建筑工程中的应用水平以及建筑节能标准,对促进节能减排、推动建筑业可持续发展具有十分重要的意义。通过新型节能材料在建筑工程中的广泛应用,切实提升管理、设计、施工人员对建筑节能的理解和执行能力,可有效推动建筑节能技术的自主创新与发展,提高建筑节能技术水平,促进我国建筑节能目标的实现。
所谓建筑节能,在发达国家最初的理解就是减少能量的散失,现在则普通称为“提高能源利用率”,即在能够保证提高建筑舒适性和安全性的前提下,合理利用能源,不断提高能源利用的效率,包括热水供应、采暖、照明、电梯、家用电器、电梯等方面的能源消耗。
截至2010年底,全国城镇节能建筑占既有建筑面积的比例为23.1%,新建建筑设计阶段执行节能强制性标准的比例为99.5%,施工阶段比例为95.4%。根据节能规划,至2015年末,城镇新建建筑需执行不低于65%的建筑节能标准,城镇新建建筑95%要达到建筑节能强制性标准要求。在政策保障,技术引导下,各省市加快建筑节能改造,新型材料在建筑中得到广泛推广。当前我国新型节能材料发展较快,由于其具有节能性、绿色性、复合性和工业性等优点,以及所带来的经济效益和环境效益,对提高企业效益、降低施工强度,提高人们生活舒适度具有十分重要的现实意义。当然建筑节能尚存在诸多函待解决的问题,比如仍需不断完善建筑节能法规,各地区执行建筑节能标准水平仍不平衡,建筑节能应用推广任务依然繁重等。
(1)随着生活质量的不断提高,人们对建筑服务品质也提出更高要求。在建筑中应用新型节能材料可以降低建筑能耗、提高能源系统效率,促进建筑节能向绿色、低碳转型,切实改善人民生活质量。
(2) 国家通过制定建筑节能标准及相关法规,从可研、设计、施工图审查、施工、竣工验收备案等各个环节对项目节能情况进行全过程监管,客观上也要求建设者掌握建筑的能耗水平及特点,积极引导和推广新型节能材料在建筑中的应用,促进了节能潜力向现实节能的转化。
(3)另外新型节能材料具有许多传统建材不可比拟的优点。比如新型装饰材料轻质、高强、多功能特点可满足不同建筑风格设计需求,新型建筑构件的标准化、通用性、可置换性极大了提高施工工艺水平和作业效率等。深入推进节能材料的应用,已成为未来建筑业的发展方向和趋势。
(1)泡沫玻璃,泡沫玻璃是一种性能优越的轻质高强建筑装饰材料,具有阻燃、吸声、保温、防潮等特性,其抗压强度高,化学稳定性好,有较强的抗渗防水能力,在建筑中做为保温隔热材料广泛使用,还可以代替砖和砌块作为屋面、天棚和墙体等保温隔热构件。
(2)膜材料,复合膜材料是一种新型的环保节能材料,它有许多的优点,包括:机械强度高、透光性好、抗紫外线、保温、防火、耐久等优点。建筑上用的膜材料按照材质不同,分为PVC类膜材料和PTFE类膜材料,它的透光率很好,所投射的光在建筑内部产生均匀的漫射光,可以满足室内白天的光需求。它较低的热传导性和光吸收率和较高的反射率,大大降低了太阳的辐射,并且由很好的保温隔热功能。
(3)石膏建材,石膏建材的重量较轻,耐热耐火性好,无毒无害,加工工艺简单,生产能耗低,具有调节空气湿度和防辐射的功能,是一种典型的绿色建筑材料。
(4)聚氯乙烯材料,以排水管为例,聚氯乙烯排水管具有重量轻、价格便宜、不涂漆、使用寿命长、不结垢、安装方便等优点,可以代替铸铁管用于排水管新型节能材料在建筑与围护结构中的应用
由于门窗经常发生热传导和物热交换,热能消耗就比较大。为了保证玻璃的隔热性和气密性,减少热量的流通,可以采用节能门窗,如中空玻璃、节镀玻璃,Low-E光化玻璃,膜玻璃、真空玻璃、带薄膜型热反射玻璃等。为减少屋面热量损耗,可在防水层和层面之间设置吸水率低、导热系数小材料,提高屋面的节能保温性能。在利用新型能源材料的同时,也应该把其他能源和节新型技能技术结合起来使用,如太阳能、地下热(水)能、风能等。例如:2008年的北京奥运会工程,其建筑主体风格、节能环保、通透性和舒适度集中体现了新型节能材料的诸多优点。
新型节能墙面的品种较多,主要包括砖状类材料、板状内材料、块状类材料三大类,比如:掺废料的粘土砖、复合板、建筑砌块等。由于新型节能材料的结构在建筑构造上有许多的优点,比如容量轻、导热系数小、防水、隔音、保湿性能好、吸湿和易加工等,同时可降低建筑物的自重,在建筑中得到广泛使用。比如在满足建筑材料等级的要求下,在轻刚龙骨纸面石膏板隔墙中加入保温材料,提高墙体保温隔热效果。
由于我国建筑行业对于高质量建筑防水材料的需要,防水密封材料的研究进展较快,防水材料更加丰富,。例如沥青油毡、建筑防水涂料、纸胎油毡、合成高分子防水卷材、堵漏和刚性防水材料等产品。它们具有质地轻,韧性好,耐腐蚀等特点,不仅适用于住宅建筑、厂房,还适用于公共建筑以及建筑物的内外装修、隔断等。
由于公共建筑自身的定位不同于住宅建筑的需求,所以在建筑材料的选择上的标准也不相同,公共建筑的材料消耗更加大,提高能源效率,可以从根本上改变公共建筑用能严重浪费的现象。公共建筑节能主要为提高建筑围护结构保温、隔热性能;降低采暖、通风等系统的能源消耗。
做好围护结构设计是公共建筑节能的关键。建筑围护结构对于设置有两个方面的要求:室内保温和结构承重。通常可以把单一的砖砌体用来作为维护结构,加气混凝土墙面或者屋面等;如果有特殊功能要求时,为了达到建筑室内保温隔热的效果,可以在结构承重墙体的上增加围护材料,采用轻质保温材料,能尽量减少墙体结构的自重。同时暖通空调,水电设备管线预留,需做好与围护结构构造节点。通过优化节能设计,做好建筑围护结构的保温隔热,提高公共建筑节能标准。
公共建筑的设计过程中,经常会受到文化、社会历史、建筑技术以及使用功能等许多因素的影响,公共建筑的平面布局、外立面造型、围护结构的材料及构造形式是多种多样的,建筑某部分透明幕墙的热工指标也许会难以满足大面积玻璃幕墙作为大型建筑外部围护结构的重要组成部分,应尽量采用保温隔热性强、玻璃材料透光率高的材料,还可以把其他能源和新能源的玻璃材料结合起来使用。例如:北京南站的主站屋顶,它主要采用的就是的太阳能光电板,它的整体面积大概占整个建筑屋顶采光面积的50%,有320kw的总发电量。大面积太阳能光电板的应用,产生电能可供其他的电气设备使用,采用光屋顶的应用可以采用大面积玻璃,这
给排水工程中使用新型管材取代传统镀锌钢管,采用节能水泵,配置延时自闭水龙头,热水系统根据水温进行自动控制,空调、通风、制冷设备选用低噪声节能设备。散热器安设热量分配表和温度调节阀,根据需要控制供热量。变电所设置无功功率自动补偿装置,降低系统电能损耗,提高供电系统供电效率。选择高光效节能灯具,提高发光效率,降低配电支线损耗。
在建筑工程中,所采用的光致变色玻璃这种新型节能材料可根据太阳光线强度、室内温度、室内光线强度等参数来自动调整反光板的角度,其主要目的是提供适当的室内光,减少眩目阳光,最大限度减少灯光系统、供热和制冷系统的电能消耗。
与发达国家相比,我国新型节能材料应用存在较大差距,需要国家产业政策进一步扶持和建筑行业的共同努力,以提高我国整体建筑节能水平。新型节能建筑材料的应用,无论是对个体建筑还是对公共建筑而言,具有广阔发展前景。新型节能建筑材料的推广,对社会资源综合利用,引导我国城市建设向绿色生态可持续发展方向转变,具有重要意义。
[1]李爱珠,浅谈新型节能环保材料在建筑工程中的应用 [J].科技传播2010(19)
[2]杨杰浩,浅析建筑施工管理中的新型节能问题 [J].城市建设理论研究2012(15)
2012年6月,海南省建设住房和城乡建设厅并开始实施《海南省绿色建筑评价标准》(DBJ46-024-2012),该标准将绿色建筑定义为,在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。绿色建筑的概念涵盖了节能,宗旨是以尽可能低的消耗及环境影响获得更舒适、更健康、更符合人性化需求的建筑空间。现在试行的《海南省绿色建筑评价标准》(DBJ46-024-2012)是在总结近年来海南省绿色建筑方面的实践经验和研究成果的基础上,借鉴国际先进经验制定的第一部多目标、多层次的绿色建筑综合评价标准,并以此构建了符合海南省实际情况而定制的“绿色建筑评价标准”体系。该指标体系包含节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量和运营管理6类指标,每类指标都由控制项、一般项和优选项组成。控制项为评价绿色建筑的必备项目,一般项为实现难度及指标要求中等的项目,优选项为实现难度较大、指标要求较高的项目,按照标准中明确列出的指标规定对绿色建筑评价进行评级,由低至高划分为一星、二星、三星三个等级。《海南省绿色建筑评价标准》包括住宅建筑和公共建筑两部分,图书馆属于公共建筑,该标准是海南省建设厅用来衡量和评价绿色建筑的标尺,旨在大力推进一二星级绿色建筑评价标识工作,充分发挥和调动全省发展绿色建筑评价标识的积极性,鼓励绿色建筑在全省范围内快速健康发展。
1.2.1坚持实事求是原则坚持实施求实的原则,对项目的节能减排现状及前景进行预测。图书馆建筑为公共建筑,在设计之初充分考虑建筑节能,从建筑的日照、采光、通风、遮阳及绿色建筑技术措施方面,使各项技术与建筑完美结合,设计能达到《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)、《海南省公共建筑节能设计标准》(DBJ03-2006).通过本项目的实施,预计每年可节约用电354.78万千瓦时,折合标准煤436吨。
1.2.2坚持科学合理原则坚持科学合理的原则,制定节能减排技术路线。图书馆建筑的节能减排技术路线是从源头上控制能耗,即设计之初全面考虑影响建筑能耗的各因素,通过节能设计,节能施工、节能验收、节能运营管理来全过程控制建筑能耗。
1.2.3坚持因地制宜原则坚持因地制宜的原则,拟定节能减排技术措施。海南地处夏热冬暖地区,充分考虑本地区的气候特点,夏季炎热,空调能耗较高,冬季不需要采暖,因此设计需全面考虑夏季遮阳,过渡季节的自然通风,结合海口市的气候特点,在节能、节水、节材、节地及环保方面采取适合本地的技术策略。
海南高校图书馆在设计时应充分考虑绿色建筑技术,参照《海南省绿色建筑评价标准》(GB50378-2006),从节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量及运营管理方面优化建筑设计。近年来,在海南各高校图书馆建设中,建筑业者进行了许多有益的绿色建筑实践,下面以海南师范大学扩建图书馆为例,介绍如何实现图书馆建筑节能。
依据国家相关标准和规范如《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)、《海南省公共建筑节能设计标准》(DBJ03-2006)、《夏热冬暖地区居住建筑设计标准》(JGJ75-2003)、《海南省居住建筑节能设计标准》(JDJ01-2005)制定节能减排目标,并且在施工图设计阶段对建筑进行节能计算,在项目规划报建阶段,以能耗定额或者统计数据为依据,对项目能耗进行估算,制定的节能减排目标。例如生活污水采用污废分流制,污水经化粪池处理后,排入市政污水管网,出水应达到《生活杂用水水质标准》(CJ/48-1999)的要求,中水回用于绿化用水,每日用水量25.06m3/d,每年可节约用水0.73万立方米。生活污水排水量为278m3/d。冲厕所的节能型冲便器每次冲水量不大于6升/次,普通的冲便器每次冲水量为9升/次,每年可节水0.25万立方米。
海南师范大学图书馆创建于1949年,于2004年进行新馆扩建,竣工后投入使用,馆舍总用地面积9637.95平方米,总建筑面积16950平方米。设计之初,新馆拟建场地的地势南高北低,东高西低,有大量杂草及灌木。在深入调查海口的自然条件和现状后,确定了如下设计策略:尽量维持现状资源,充分利用场地的有利地形条件和良好的通风环境,加强室内自然通风,改造北部及周边杂草及灌木,调节微气候,重视室外场地和建筑周边的绿化,并通过立体绿化和室内外绿化相结合的办法,改善场地生态环境,提高建筑的舒适性,同时针对海南夏热冬暖的气候特点,建筑护结构采取保温隔热和遮阳措施,空调采用多联机制冷。海南师范大学图书馆综合运用生态设计策略,在有限的投资条件下,采用普通技术实现了节能、节地、节水、节材的目标,营造出健康舒适的学习环境。
图书馆建筑不仅要考虑以人为本的功能和可变性的建筑设计,也要考虑周边环境及气候条件的利用,最大限度地使建筑节能、环保。在图书馆方案设计中,利用的主要生态技主要有:
随着城市化进程的加快,城市用地的日益紧张。未来城市建设的可持续性的发展方向之一便是向地下发展。目前已有许多城市在尝试结合开放绿地建设地下公共建筑项目,如地下商业、剧场等。车库、民防等对防水要求不很严格的地下空间的设计已为大家所熟知,其成功案例也很多。但要求严格、超大超深、体系复杂的大型地下公建却很少见。现以上海文化广场设计为契机,对大型超深地下公共建筑工程防水设计作深入的研究,以期为类似项目设计提供新的解决方案。
上海文化广场早年属于法租界,为法商赛狗会,供跑狗赌博之用,解放后成为上海市群众性文化活动中心,是老一代上海人听报告、看演出的集中场所。但从上世纪70年代开始,由于市场的演化及城市的发展,其文化演出功能日益退化,这块位于永嘉路和陕西路地块的文化地标沉睡多年。本项目周边环境幽雅,具有浓郁的文化气息,是上海不可多得的具有文化艺术沉积和历史象征意义的地区。在城市文化需求的催生下,上海市政府决定对文化广场进行改造。规划设计将其定位为一个以文化功能为主的开放式城市绿地。“以绿为主,文绿结合”是这个项目实施的基调和出发点。经过改造,这里将摇身变成为一片面积超过4万平方米的都市森林和拥有2000个座位的音乐剧演出剧场。为更好地体现“以绿为主”的规划定义,剧场主体建筑部分设设于地下。
根据建筑总体设计方案,文化广场是一个庞大的现代化建筑群。剧院主体建筑位于地面以下。剧院总面积为64927 ㎡,其中地上7823 ㎡,地下57104㎡。本项目地下建筑共有5层,观众大厅位于地下7.5m~-12.0m,舞台位于-12.00m,舞台台仓位于地下22.00m,为目前当前国内埋深最深的剧场之一。本工程+0.00标高相当于绝对标高4.80(吴淞高程),常年地下水水位标高为2.30(绝对标高),地下室底板最深处相对标高为-23.50m。
(一)本工程为大型超深地下建筑,且地下空间为大型剧场,任何程度的墙面渗水将带来不可估量的艺术和经济上的损失。
(三)本项目地下室外墙距地铁保护范围线米范围内毗邻的地下建筑严格不出现渗水,否则将引起隧道变形而造成严重的生命安全威胁。
结合防水设计要求及本工程特殊性,在一级防水要求的基础上采用多种组合设防的方式,我们提出“多道设防、堵疏结合、强化细节”的设计方法和设计思想。
本工程地下室底板高低错落变化较大,且有桩头、基坑、埋管等错综复杂的节点。底板防水采用三道设防,从外到内依次为:膨润土防水毯(柔性防水)、自防水钢筋混凝土底板(刚性防水)、聚合物防水水泥砂浆(柔性防水)。
从上至下: ⑴ 室内装饰面层,⑵ 20厚聚合物防水水泥砂浆,⑶ 结构表面基层清理,⑷ 自防水钢筋混凝土底板,⑸ 20厚1:3水泥砂浆保护层,⑹ 膨润土防水毯,⑺ 100厚素砼垫层,随捣平,⑻ 素土夯实
侧墙防水采用两道设防,从外到内分别为:自防水钢筋混凝土地下连续墙(刚性防水)、聚合物防水水泥砂浆(柔性防水)具体做法如下:
从外到内: ⑴ 1000厚自防水钢砼连续墙,⑵ 10厚1:2水泥砂浆粉平,⑶ 20厚聚合物防水水泥砂浆,⑷ 300宽空腔,内设排水沟,⑸ 200厚离壁砖墙,⑹ 内墙装饰面层,连续墙顶施工缝留设于顶板梁底标高处,设膨润土止水条,后在其上浇筑300厚防水混凝土,顶板防水材料下伸到施工缝下300处用密封膏封牢。
侧墙防水采用三道设防,从外到内分别为:膨润土防水毯(柔性防水)、自防水钢筋混凝土剪力墙(刚性防水)、聚合物防水水泥砂浆(柔性防水)。依钻孔灌注桩与剪力墙距离不同,又分两种类型,具体做法如下:
从外到内: ⑴ 钻孔灌注桩,⑵ 20厚1:2水泥砂浆基层粉平,⑶膨润土防水毯,⑷ 20厚1:2水泥砂浆保护层,⑸ 40宽间隙在砌保护墙时用砂浆填缝,⑹ 200厚混凝土砌块保护墙,⑺ 自防水钢筋混凝土剪力墙,⑻ 10厚1:2水泥砂浆基层粉平,⑼ 20厚聚合物防水砂浆,⑽ 300宽空腔,⑾ 200厚离壁衬套砖墙,⑿ 5厚1:1:6混合砂浆打底,⒀ 7厚1:1:4混合砂浆粉面,⒁ 腻子嵌平后,做防霉涂料二度,
从外到内: ⑴ 钻孔灌注桩,⑵ 回填土分层夯实,密实度85%,⑶ 100厚混凝土砌块保护墙,⑷ 20厚1:2水泥砂浆基层粉平,⑸膨润土防水毯,⑹ 20厚1:2水泥砂浆保护层,⑺ 钢筋混凝土剪力墙结构,⑻ 10厚1:2水泥砂浆基层粉平,⑼ 20厚聚合物防水砂浆,⑽ 300宽空腔,⑾ 200厚离壁衬套砖墙,⑿ 内衬墙表面处理,⒀ 5厚1:1:6混合砂浆打底,⒁ 7厚1:1:4混合砂浆粉面,⒂ 腻子嵌平后,做防霉涂料二度。
侧墙防水采用三道设防,从外到内分别为:自防水钢筋混凝土地下连续墙(刚性防水)、自防水钢筋混凝土剪力墙(刚性防水)、聚合物防水水泥砂浆(柔性防水)。具体做法如下:
从外到内:⑴ 自防水地下连续墙,⑵ 自防水钢筋混凝土剪力墙,⑶ 10厚1:2水泥砂浆基层粉平,⑷ 20厚聚合物防水砂浆,⑸ 5厚1:1:6混合砂浆打底,⑹ 7厚1:1:4混合砂浆粉面,⑺ 腻子嵌平后,做防霉涂料二度
本工程地下室顶板大部分区域均会种植绿化,其防水采用三道设防.从外到内依次为:合成高分子防水涂膜两道(柔性防水)、自防水混凝土结构顶板(刚性防水)。具体做法如下:
从上到下: ⑴ 回填土(种植土),⑵ 土工布一层,⑶ 25厚塑料疏水板,外伸出地下室外墙300外,⑷ 100厚C20砼保护层,内配?6@200双向钢筋网,外伸地下室侧墙300,并以i=0.3%坡向排水点,⑸ 2厚合成高分子防水涂膜两道,下伸至地下室侧墙施工缝300以下,用密封膏封严。,⑹ 自防水混凝土结构顶板(表面要求平整),⑺ 室内顶板装饰层。
地下建筑工程具有节能、节地的的优势,是未来城市建设的一种可倡导的发展方向。大型超深地下公共建筑工程的防水设计是一个非常复杂的系统工程,但不管地下建筑体系如何,“多道设防、堵疏结合、强化细节”的设计方法必定能在很大程度上解决繁复的大型超深地下公共建筑工程的防水设计问题,从而为地下建筑取得具有地面建筑一样的空间优势,从而地下建筑空间的利用也会得到进一步的发展。
目前,全国现有房屋建筑面积已达430亿平方米。在建筑的建造和使用中,能源消耗高、利用效率低的问题十分突出。相关部门的调查数据表明,2009年建筑耗能占全社会耗能总量的比例由1978年的10%上升到30%左右。我国每年竣工建筑面积约为20亿m,其中公共建筑约有4亿m。2万m以上的大型公共建筑面积占城镇建筑面积的比例不到4%,但是能耗却占到建筑能耗的20%以上,中国工程院的相关人士在对居民住宅、公共建筑的用电量进行比较之后发现,一些写字楼、饭店等大型公共建筑的单位平方米年耗电量在100度~300度之间,是居民住宅的10~15倍。在公共建筑(特别是大型商场、高档旅馆酒店、高档办公楼等)的全年能耗中,大约50%~60%消耗于空调制冷与采暖系统,20%~30%用于照明。
在我国现有的建筑中,只有4%采取了能源效率措施,单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。根据测算,如果不采取有力措施,到2020年中国建筑能耗是现在的3倍以上。在国家大力推行节约型社会之时,酒店、大型办公楼、商场等能耗量较大的公共建筑开始意识到设备运行中能耗过高的问题。因此,做好大型公共建筑的节能管理工作,对实现国家建筑节能规划目标具有重要意义。二
智能建筑能源管理系统是基于自动化控制系统基础上一套计算机智能化的管理软件平台。该系统通过对建筑物内各类能耗参数的收集、分析,运用科学算法发出合理的操控指令,通过楼宇控制系统实现其动作。
智能建筑能源管理系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具,为大型公共建筑的实时数据采集、开关状态监测及远程管理与控制提供了基础平台,它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构,一般分为三层:管理层、网络通讯层和现场设备层 。
站控管理层针对能耗监测系统的管理人员,是人机交互的直接窗口,也是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备,如工业级计算机、打印机、UPS 电源等组成。监测系统软件具有良好的人机交互界面,对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理,并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。
监控主机:用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口,进行系统管理、维护和分析工作。
模拟屏:系统通过通讯方式与智能模拟屏进行数据交换,形象显示整个系统运行状况。
UPS:保证计算机监测系统的正常供电,在整个系统发生供电问题时,保证站控管理层设备的正常运行。
通讯层主要是由通讯管理机、以太网设备及总线网络组成。该层是数据信息交换的桥梁,负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时,转达上位机对现场设备的各种控制命令。
通讯管理机:是系统数据处理和智能通讯管理中心。它具备了数据采集与处理、通讯控制器、前置机等功能。
现场设备层是数据采集终端,主要由智能仪表组成,采用具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式I/O控制器构成数据采集终端,向数据中心上传存储的建筑能耗数据。测量仪表担负着最基层的数据采集任务,其监测的能耗数据必须完整、准确并实时传送至数据中心。
根据建筑具体情况,全面规划智能建筑的能源使用,建立建筑能源使用模型。包括建筑物综合节能解决方案,各系统集成,太阳能、地源热泵等新能源与可再生资源的利用模型。
按照世界能源委员1979年提出的“节能”定义:采取技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施,来提高能源资源的利用效率。即尽可能地减少能源消耗量,生产出与原来同样数量、同样质量的产品;或者是以原来同样数量的能源消耗量,生产出比原来数量更多或数量相等质量更好的产品。以此延伸开来,建筑物的节能可以定义为:在基本不影响建筑物功能和舒适性的前提下,尽量减少能耗。所以,判断一个建筑物节能与否,节能多少需要有个参照物,通过和参照物比较才能得出结论。对于改造的建筑,通常可以用同一气候条件下的历史能耗数据作为参照。而新建建筑则相对比较复杂,日前在实际工程中常见下列几种方式:
类比法:以类型、规模、功能相仿的建筑的能耗作为参照。主要适用于连锁酒店、连锁超市、连锁商场等建筑条件相仿,管理模式相同的同一集团或管理公司旗下的建筑物。
测试法:在建筑物正常运行后,分别在各气候条件下测试采取能耗管理措施和未采取措施的日能耗数量。通常可以在夏、冬两季各选择数天,采取隔日测试法,即第一天,测试采取能源管理措施日能耗量;第二天,关闭能源管理软件测试日能耗量;以此类推。这种方式缺陷是测试的时间跨度偏长。
计算法:通过为建筑建立模型,设定参数,模拟计算出该建筑物的能耗。这种方式优点很明显,通过模型能对建筑物的各设备能耗全面计算,为能耗管理提供方向性指导。但采用不同的软件计算出的能耗值有差距,目前对计算出的能耗值的准确性和权威性均存在争议,计算结果能否作为节能合同内的节能率计算依据是主要的分歧点。
监测建筑物内的能耗使用,具体到各系统分项监测,环境参数与设备运行参数,对机电设备进行动态管理。数据可通过建筑设备管理系统(BAS系统)采集。
数据内容主要包括:实时监测建筑分类 、分项能耗情况,及时报告能源及设备运行状况,包含建筑物环境参数、设备运行状态参数、各设备能耗数据等。获取的参数越多、运行的周期越长,越容易得到准确的结论。但若参数过多,又会造成建设成本的大量增加,因此可根据各建筑物的具体情况把数据分为:系统运行所必须的基础数据和辅助数据(可选数据),在管理效果和建设成本间取得平衡。
根据能耗监测数据,进行能耗分析。没有大量的数据就无法进行有效的分析,没有有效的分析就无法得到正确的能源管理措施。对智能建筑中各系统,各设备用能情况进行综合分析,与模型数据,历史数据进行综合比较,为节能运行提供科学依据。通过对建筑的能耗数据统计、分析,结合模型建筑物能耗对比,确定建筑物能耗对比,确定建筑物的能耗状况和设备能耗效率,从而提供建筑物能源管理优化措施。能耗数据分析模块是能耗管理软件的精髓所在,目前市场上各家软件的算法不尽相同,其效果还需市场验证。然而,以模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制技术的发展将极大推动能源管理水平。
对建筑能耗数据进行历史能耗分析、能耗比例分析、能耗分布、能耗排名等各项能耗分析,并通过图表进行展示,帮助用户直观了解能耗变化情况,把握重点能耗;
系统具有能耗标杆库,将用户能耗情况与标杆值进行对比,实现能耗对标,帮助用户了解与同行业能耗水平之间的差距;
系统可通过对用能费用预算完成率、用能结构、管理节能情况、安全情况及设备情况等各项评价指标的分析,对用能情况进行评估打分,有助于提升用能效率,降低用能成本;
能源管理报表:用表格和图片的形式体现建筑物的能源使用情况、设备能耗、设备运行效率、能耗历史曲线等,以适应不同人群的需求。系统一般应能提供WEB服务,获得授权许可的远程用户能通过浏览器了解建筑物的能源使用状况
根据能耗监测与能耗分析,通过楼宇智能化控制各系统设备,达到经济运行,合理运行,降低能耗。建筑物的节能措施主要通过建筑设备管理系统(BAS系统)来执行。能源管理平台和BAS系统的完美结合,是能源控制和管理措施实现的保障。目前,能源管理和BAS还分属不同智能化系统,两系统的相互融合应该是智能化系统发展的方向。
2)运行模式控制:根据不同的时间段,不同的工作模式设置设备运行数量与工作模式。如:夜间工作模式、节假日工作模式等。
2)温度―时间延滞法:根据大楼内温度保持的延滞时间,提前关闭空调主机或锅炉达到节能之目的。
3)调节供水温度:根据室内外实际温度调节空调系统的供水温度,设定合适的供水温度减少系统主机的过度运行,实现节能。
4)经济运行法:在室外温度达到13℃时,可直接将室外新风作为回风;在室外温度达到24℃时,可直接将室外新风送入室内。在这样的情况下,系统可节约对送回风系统进行处理的能源。
5)设备等寿命运行:对楼内冷热源主机、泵机、风机等设备进行等时间交替运行,延长设备的运行寿命,节省维护费用。
系统能够记录每一次节能改造的过程及成果,使原来无法说清楚的能源管理,变得可量化、可比较、可评价。
针对能源需求日趋紧张的情况,中国政府高度重视节能与环保,积极推进节能减排、发展绿色产业和绿色经济,建设部科技司司长赖明曾大致估算了建筑节能这个市场的市场值,“建筑节能势在必行,建筑节能市场容量很大,据测算,有5000亿元的空间。”有专家表示,“在建筑节能方面,国家推出了一系列政策,统计表明,我国节能减排市场每年至少有3000亿~5000亿元的市场需求,2020年我国用于节能建筑项目的投资至少是1.5万亿,建筑能源管理系统的市场前景是很广阔的。
1. 全面的能源解决方案,可以节约20%-30%的能源成本控制;从建筑设计阶段-建筑使用-建筑节能改造,进行全面的能源管理,包含建筑结构,建筑设备,建筑使用管理等全方面的能源控制,真正做到智能建筑全生命周期的节能降耗控制;
2. 快速安装调试、便捷管理。操作界面更加灵活,便于人机交互。灵活科学的安装控制方案可减少30%-50%的安装和重新配置时间;
3. 在整个楼宇生命周期内可以灵活改造,建立能效控制中心,持续监控能源使用效率;
随着城乡经济一体化进程的加快,建筑市场出现了空前的繁荣,高楼大厦也如雨后春笋一般。暖通作为建筑的一部分,其设计方案对高层建筑的优劣关系重大。如何对高层建筑暖通空调设计方案进行科学的比较和优选,是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。本文分析了高层暖通设计中存在的一些问题。
高层建筑是近代经济发展和科学技术进步的产物。城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激励化,促使了近代高层建筑的出现和发展。
世界各国对高层建筑有不同的定义,有的是以层数划分,有的是以高度(米)划分。我国定义的高层建筑,分为两类,一类是居住建筑,基本以层数划分,即指10层及10层以上的居住建筑(包括首层设置商业服务网点的住宅);另一类工业厂房、库房和公共建筑,以高度划分,即建筑高度超过24米的两层及两层以上的厂房、库房和公共建筑(不包括单层主体建筑高度超过24米的体育馆、会堂、剧院等公共建筑以及高层建筑中的人民防空地下室)。当建筑高度超过100米时,我们习惯上称为超高层建筑。
在暖通空调工程的设计中,对照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012(以下简称《设计规范》)、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(以下简称《高规》)、《采暖通风与空气调节制图标准》(以下简称《制图标准》)、《建筑工程设计文件编制深度的规定》(以下简称《设计深度规定》)等有关规范、规定、标准,发现目前暖通空调设计人员在贯彻执行现行规范、规定、标准方面,在系统设计、设备选型、管网布置方面都存在着不少问题。
⑴供暖热负荷计算有漏项和错项《设计规范 》规定 ,冬季供暖系统的热负荷应包括加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量。 但有的工程在计算供暖热负荷时却未计算这部分耗热量, 致使供暖热负荷出入较大。
⑵供缓管道敷设坡度不符合规范要求《设计规范》规定,供暖管道的敷设应有一定的坡度 ,对于热水管坡度宜采用 0.003,不得小于 0.002。然而,有的工程供暖供回水管坡度只有 0.001-0.0015。 当然,如确因条件限制,热水管道甚至可无坡度敷设,但此时应保证管中的水
⑶通风空调系统防火阀的设置不符合规范要求。《高规》中规定,风管不宜穿过防火墙或变形缝,如必须穿过时,应在穿过防火墙处设防火阀;穿过变形缝时,应在两侧设防火阀。然而,有的高层建筑,风管穿防火墙处未设防火阀,有的风管穿过变形缝时仅在一侧设有防火阀,而另一侧则未设。
⑷防烟楼梯间前室送风口风量的确定有问题根据《高规》规定,可以推算出各层前室送风口的风量应为L/2(20 层以下)或L/3(20 层以上,L 为前室总加压送风量)。然而,有的工程,其防烟楼梯间前室送风口的风量却标注为L/n(n 为建筑物层数),显然小了许多。误将防烟分区排风量的计算混同于排烟风机风量的计算。有的工程排烟风机水平方向担负面积大小不等的2~3 个防烟分区的排烟,设计上错误地将排烟风机风量按其所担负的2~3 个防烟分区总面积每m2 不小于60 m3/h 计算,而不是按其中最大防烟分区面积每m2 不小于120 m3/h 计算,致使排烟风机风量偏小,难以满足防火使用要求。 高层建筑排烟系统排烟口选型不当。《高规》规定,(通风空调)风管穿过防火分区的隔墙处应设防火阀。笔者认为,排烟风管不宜穿过防火墙,如必须穿过时,应在穿防火墙处设当烟气温度超过280 ℃时能自动关闭的防火阀,并与排烟风机联锁。然而,有的工程在设计时对此有疏忽。
冷冻水系统设计存在不合理之处:①有的冷冻水系统由1 条主立(干)管引进,分几个环路,分环上不设阀门,给系统运行调节、维修管理造成不便;②有的空调系统为双侧连接,两侧热负荷及空调器数量相差悬殊,而供、回水支管管径却相同,两侧水力不平衡,难以按设计流量进行分配;③空调水系统同程、异程混用,给调试、维护带来一定的困难。
设置供暖入口时,既要考虑室内供暖系统的合理性,又要考虑与室外管线衔接的合理性, 不能只图室内系统设计方便、省事,而不顾及室外管网系统。 然而,有的工程供暖入口设置过多。 如某 7 层综合楼,室内供暖系统分为 10 个环路 (1-2 层 4 个,3-7 层 6 个), 供暖入口设置亦达10 个之多,同外线衔接点过多,几个方向均有,不仅给外线施工造成麻烦,也给将来室内系统调节带来不便。
如某工程甲方要求部分房间要保持恒温恒湿,设计师简单地考虑从系统中分离单独地成为一个支路,增加了运行维护的难度,也加大了能源的消耗。这样的系统满足不了甲方所提的要求。又如某工程设有指挥大厅、会议厅、计算机房等,此类性质的用房,理想的空调系统应是低速风道系统,而设计却采用了风机盘管系统。
如某工程地下室的暗厕(卫生间)等若干个生活用房和设备用房设一排风系统,水平风管长 60m,断面只有200mm×200mm,风阻较大;选用屋顶风机排风,却将风机安装在外墙上,显得很不协调。还有的工程的地下室设若干个包间(均为暗房),各包间均采用吊顶排气扇,排风经数十米长的水平风管排出室外, 风管断面仅有 150 mm×150 mm,
空调冷冻水系统宜设置平衡阀,一般应设在回水管上。而有的工程仅用普通的阀门代替平衡阀,有的在新风机组冷冻水供、回水管上均设置了口径与管径相同的平衡阀。
如高层建筑,厕所排风系统未设专用的风道,而是各自独立,在外墙设置风口,大大影响了建筑美观。还有的工程,新风口的位置布置不合理,也影响了建筑美观。
对照有关设计规范、规定、标准,本文列举了目前高层建筑暖通设计在设计规范、标准方面存在的问题以及在工程设计中存在的一些典型问题,希望同行能在问题点上多加注意,善于改进。
[1] 陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版).北京:中国建筑工业出版社.
[2] 韦洁,于海. 高层建筑暖通空调设计要点分析[J]. 工程建设与设计, 2010,(05) .