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1概述
南寧市是廣西壯族自治區首府,地處夏熱冬暖地區,夏季不僅溫度高(39~42℃),而且持續時間長(達5~6個月)。夏天赤日炎熱多雨,人們在室內如坐蒸籠,難以忍受,尤其是在房屋頂層,特別嚴重。隨著人們生活水平的不斷提高,不僅要求有足夠面積和平面使用功能布置合理的辦公條件,而且對辦公環境舒適性的要求也在不斷提高。優化建筑熱工設計和建筑節能技術的綜合應用,為夏熱冬暖地區的人們提供一個舒適的室內環境,是一個急待解決的重要課題。
武警廣西總隊某辦公樓位于廣西南寧市中心,占地30畝,建筑面積2.5萬m2,總投資約8000萬元,建設期為2年時間。該辦公樓以建設自然生態辦公環境為出發點,采用了多項先進成熟的新技術,其中包括圍護結構建筑節能技術、太陽能供熱與建筑一體化技術、太陽能光電應用技術等,在環保、節能、節地和再生資源利用方面做大膽嘗試和積極探索。于2004年9月開工,現已通過竣工驗收。在建設過程中,共綜合應用了多項圍護結構建筑節能技術,達到預期節能50%的效果,建筑物室內環境的舒適性大大改善。
2圍護結構建筑節能技術綜合設計與施工
2.1屋面隔熱設計與施工
由于武警廣西總隊某辦公樓規劃和建筑結構設計上的要求,采用鋼筋砼現澆平屋面和建筑找坡形式。為了滿足國家有關節能工程對夏熱冬暖地區屋面平均傳熱系數K≤1.5W/(m2.K)的要求,經熱工計算,傳統的大階磚架空隔熱屋面(K=2.24W/(m2.K))已無法滿足要求,同時考慮到南寧夏季多雨潮濕的氣候特點以及隔熱保溫珍珠巖或聚苯顆粒復合隔熱保溫材料在本地區使用后易吸水滲漏的經驗教訓,為達到經濟節省且不易滲漏的目的,根據熱工計算,找坡層采用質量較輕且具有良好的隔熱性能的陶粒細石砼,隔熱層采用3mm厚擠塑泡沫板隔熱層。具體做法:現澆鋼筋砼平屋面板上直接用細石陶粒砼找坡(陶粒含量為50%)后用塑料批壓光,待干燥后在其上涂一層冷底子油,之后鋪3㎜厚APP改性瀝青防水材料一道,再在APP改性瀝青防水材料之上直接鋪設3mm厚擠塑泡沫板隔熱層,完成后再在擠塑泡沫板隔熱層上鋪設30mm后的鋼絲網1:3水泥粗砂漿保護層(加鋼絲網可以有效減少水泥砂漿的開裂和空鼓現象)。經熱工計算,該屋面平均傳熱系數K=0.88W/(m2.K),隔熱性能明顯優于傳統的架空隔熱層(K=2.24W/(m2.K)),能滿足國家康居示范工程對夏熱冬暖地區屋面平均傳熱系數K≤1.5W/(m2.K)的要求,可以大大降低夏季頂層房間的空調運行能耗(約38%)。造價雖然比傳統架空層隔熱層高出約10元/㎡;但卻比防水珍珠巖找坡隔熱層減少10元/m2左右。
2.2外墻隔熱設計與施工
在規劃設計中,考慮到南寧地區夏季主要是吹南風和東南風,因此整個建筑物是南北朝向。為了使戶內得到足足的穿堂風,在建筑設計時適當加大了南向房間的窗墻比,盡量減少西面窗墻比,這對夏季降溫是十分有利的。
為了提高外墻的隔熱性能,同時為了滿足墻改政策、強度、厚度以及國家有關節能工程對外墻平均傳熱系數K≤2.2W/(m2.K)、熱惰性指標D≥3.2的要求,我們對各種外墻圍護結構性能和綜合價格作了詳細的分析比較,具體詳見表1。
根據以上分析,選取390×190×190雙排孔Mu7.5陶粒砼心土砌塊作為外墻,較好能滿足了各方面的要求。為了增強墻體整體的抗剪能力和抗裂能力,同時也為了提高施工速度,進一步降低成本,要求預制構件廠將這些陶粒砌塊均制成盲孔狀,施工時要求反砌。
對西曬墻還進行了專門的處理。由于建筑設計外墻為涂料面層,為了既符合規劃設計要求,又要有效的提高西曬房間的隔熱性能,西曬外墻外表面采用美國進口的“盾牌”高性能熱反射涂料,該涂料具有很好的反射太陽紅外線的功能,并且顏色豐富多樣,切彈性好,不易開裂。
3外門窗隔熱設計與施工
外門窗造成的熱量損失或通過外門窗進入室內的熱量將近整個建筑熱交換的一半,因此提高外門窗節能尤為重要。在翡翠園一期住宅工程中,為了提高外門窗的隔熱性能,設計中外門采用密封性能好,中間夾有鋼板帶空氣層的二合一防盜門,可以滿足要求。
為了達到國家示范工程對外窗平均傳熱系數≤4.5W/(m2.K)的要求,對當前市面上的各種類型外窗的熱工性能和綜合價格作了詳細的分析比較,具體詳見表2。
①國家有關節能工程硬性要求:Km≤4.5W/(m2.K),且為雙層玻璃;同時要設有遮陽措施。
②成本價僅指窗的制作成本(包括材料、人工費),不包括運輸、安裝、施工配合費、管理費、稅金等費用。
根據以上分析,在滿足國家示范工程對外窗平均傳熱系數Km≤4.5W/(m2.K)的前提下,選取襯鋼型塑鋼中空玻璃窗(帶窗紗)作為外窗,性價比是最優的,平均傳熱系數為2.7W/(m2.K),同時還可以滿足隔音等其它方面的要求。
為盡量減少太陽光直接照射外窗,透過外窗進入戶內,在建筑設計中還巧妙的增設了遮陽板,既美觀又起到了遮陽作用,一舉兩得。
4建筑節能技術綜合應用經濟效果
武警廣西總隊某辦公樓通過以上的建筑節能新技術的綜合優化和應用,建筑工程造價比普通住宅提高了30元/(m2建筑面積)左右。雖然工程造價提高了,但是住宅的舒適性卻得以大大改善,住宅投入使用后的運行能耗能顯著降低,空調冷負荷也明顯降低。若考慮空調冷負荷降低的因素,整個住宅綜合造價并沒有提高。在住宅使用的過程中,按冷負荷降低15%、空調節能50%、電價0.52元/度、冷負荷0.05Kw/m2建筑面積、平均每天運行8小時、夏季運行5個月計算,每年每平方米建筑物可以節約用電量30度電,折合18元/m2。如按整棟樓25000m2計,每年可以節約電費45萬元。
由此可見,武警廣西總隊某辦公樓在采用多項圍護結構建筑節能技術綜合應用后,經濟效果是非常顯著的,具有優越的技術性能和極高的推廣價值。