Ｇｒｅｅｎ Ｄｅｓｉｇｎ ｌ绿色设计 内蒙古地区绿色建筑住宅小区设计研究 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｇｒｅｅｎ Ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｎ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｔｉａ 唐汝宁，潘 钺，李玉鑫 （内蒙古Ｔ，ＩＩ，大学，内蒙古呼和浩特０１００５１） 摘要：结合呼和浩特地区气候特点，针对绿色建筑评价标准缺乏地区性的问题，以国标《绿色建筑评价标准》为基准，选取居住建筑类型，对标准中节能和节 水项进行分析。节能从建筑本体设计、选择合理的采暖通风方式、合理的管理方式着手；能源利用着重于太阳能采暖、热水系统和采用地源热；节水从节水型 用水器具、阶梯式水价、灌溉方式着手；水资源利用着重于中水和雨水利用。这些措施为地区绿色建筑评价标准中设备项的确定提供参考依据。 关键词：绿色建筑；住宅；节能 中图分类号：ＴＵ２７１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７４－８１４Ｘ（２０１２）Ｏ１—５７—０３ 为推动绿色建筑在内蒙古地区的发展 现选取呼和浩 特地区居住建筑类型，在《绿色建筑评价标准》的基础 系数。对于窗体主要考虑玻璃产生的能耗，同种类双层中 空玻璃窗保温性能远大于单层玻璃窗．实际工程中推荐优 先选用双层中空玻璃窗。呼和浩特地区属于缺水地区 不 建议采用生态型节能屋面。 上．结合本地区实际情况对绿色建筑设计中 节能与能源 利用”以及“节水与水资源利用”部分进行分析研究．以 对绿色住宅小区节能与节水设计起到指导作用，为内蒙古 地区绿色建筑评价标准中设备项的确定提供参考。 １．１．２选择合理的采暖、通风方式 与传统散热器采暖的对流换热相比，低温地面辐射采 暖突出的优点是舒适与节能。采用低温地面辐射采暖的室 １ 节能与能源利用 １．１ 节能 呼和浩特地区属于严寒地区Ｂ区，传统冬季采暖期较 长．采暖期为１８２天，除充分考虑可再生能源的利用，建 内温度以下高上低分布，温度梯度较小．同时人体向周围 物体的热辐射量有所降低 更加舒适：低温地面辐射采暖 的实感温度与室内空气温度相比高２～４ Ｋ，在相同舒适度 的情况下，室内设计温度可降低２～３ Ｋ，热负荷相应减少 ７％～１７％．更为节能 ］：低温地面辐射采暖与通断时间面 筑本体的节能（建筑体形系数、窗墙比、外围护结构的热工 性能）以及运行管理过程中的节能（采暖收费的计量方式）同 样重要。 积法的热计量方法相结合时，不必考虑用户私自加装散热 器。热量计量不准确的问题，更为公平，增加了用户行为 节能的积极性：低温地板辐射采暖供水温度较低，除了可 １．１．１建筑本体设计 建筑本体的节能性是成为绿色建筑的前提条件，建筑 以利用太阳能外，邻近小区利用区域热源并选用散热器采 暖时．可以取该邻近小区的回水经二次换热或直接混水处 理作为本区供水。 冬季采暖期间 住宅小区内普遍存在人为开窗换气的 现象 增大了不必要的冷风侵入热负荷 可选用半透明双 层幕墙 即在建筑南向立面与窗户之间铺设垂直ＰＶ板，平 板与低反射率的外墙间形成一个较薄的可供空气通过的夹 层，在采暖期内室外冷空气首先进入夹层．在夹层内充分 利用太阳辐射热预热，然后进入室内．可有效降低冬季冷 风侵入热负荷。 体形、朝向、窗墙比及外围护结构选取是决定建筑单位面 积采暖能耗的主要原因。建筑层数越多．越容易实现节能 标准中体形系数的要求．但需充分考虑其他方面的能耗以 及住宅类型发展趋势。建议建筑层数为３～１２层．同时在 建筑外形设计时 可适当增大受热面积 减小冬季迎风面 积。相同条件下，建筑朝向应在南向偏东或偏西３０。内ｌ】］。 《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》ＪＧＪ ２６—２０１０对 严寒地区各向窗墙面积比给出了严格的规定．内蒙地区太 阳辐射照度大．为了充分利用太阳辐射热，南向窗墙面积 比可适当提高到≤０．５。外围护结构主要包括外墙 门窗、 屋面．建议在施工中采用外墙外保温技术来减小外墙传热 １．１．３合理的运行管理方式 合理的收费方式能够在系统运行过程中有效实现用户 行为节能。热计量是推荐采用的一种管理方式．与住宅面 绿色建筑５７ ２０１ ２年第１期 绿色设计ｆ Ｇｒｅｅｎ Ｄｅｓｉｇｎ 积收费不同，用户可自主控制散热设备中热水流量，最终 按消耗热量多少进行收费。热计量技术主要包括有热计量 方法和用户热分摊法两种．推荐采用用户热分摊法中的通 断时间面积法。在系统运行过程中，用户自主调节流量必 然会引起系统管网水力工况发生变化，一味采用阀门进行 调节势必造成大量能源浪费．建议采用变频调速循环水泵 作为热计量供暖系统的配套动力装置．最大限度的实现建 筑节能。 １．２能源利用 内蒙古自治区属于太阳能和风能资源丰富地区。本区 太阳能资源属于富集二类地区，大部分区域年日照时数在 ２ ８００～３ １００ ｈ．日照百分比率为５６％ 且分布均匀．地域 上没有局限性，在城市中有很大的发展空间。风力发电潜 力巨大，然而风能富集于偏僻地区，且风电场占地面积大． 不适于在城市中发展。 １＿２＿１ 太阳能集中热水系统 考虑呼和浩特属于严寒地区，冬季室外温度较低，在利 用太阳能作为集中热水系统的热源时，推荐采用集热效率最 高的真空管式太阳能集热器。根据已有资料显示，真空管式 集热器符合国家标准要求的集热效率为０．４０～０．４８，较好的 真空管式集热器集热效率为０．５８～０．６５ 而较差的真空管式 集热器集热效率仅为０．２０～０．３７【３１。选择较好的产品既可以提 高热效率 又可以有效减少屋顶的占用面积。呼和浩特地区 年平均太阳能保证率为７０．８％ｌ４］，拟定每单元一梯两户．每 户３．５人．每人日用热水量５０ Ｌ，通过计算可得到不同层数 所需集热器面积对屋顶的占用情况 如表１所示。 表１ 不同层数所需集热器面积计算表 ｊ 珐 ｜珐 ３ ６ ９ １２ ｌ５ １８ 日用热水量／Ｌ ｌ０５０ ２１００ ３１５０ ４２００ ５２５０ ６３００ 集热器面积／ｍ２ ２２．０３ ４４．０６ ６６．Ｏ９ ８８．１３ １１０．１６ １３２．１８ 占屋顶面积／ｍ １６．６３ ３３．２５ ４９＿８８ ６６．５ｌ ８３．１３ ９９．７６ 按每户１００ ｒｎ 计算，排除前排集热器对后排集热器的 遮挡．蓄水箱、屋顶检查口及通风管道占用的屋面面积， 居住建筑超过１ ８层则屋顶面积不能满足集热器布置需求。 呼和浩特地区新建住宅小区以多层和小高层建筑居多．可 以满足太阳能集热器布置的需要。对于平面屋顶可采用平 铺方式实现太阳能系统与建筑一体化，推荐选取集热器倾 角为本区纬度４１。．并加固固定装置以减少风力影响；斜屋 顶可采用嵌入式。 ５８绿色建筑 ２０１ ２年 第１期 １．２．２太阳能采暖热水系统 考虑利用太阳能采暖时．通常与太阳能热水系统相结 合，即太阳能采暖热水系统。呼和浩特地区属于严寒地 区，冬季采暖负荷较大．为了尽量满足冬季负荷要求．建 议集热器在屋顶的安装角度为本区纬度＋１０。，即５１。。除屋 顶设置太阳能集热器以外．还可以在与太阳光接触面积大 的建筑立面设置太阳能集热器，如南向外墙。 为保证供暖安全，选用太阳能采暖热水系统 包括采 用太阳能集中热水系统时 还需要设立一套辅助能源设 施。呼和浩特地区距天然气气源较近，运输燃气便利．且 天然气燃烧效率高、环境污染小、运行成本低，从初投 资．经济效益以及环境效益考虑，对已设有燃气锅炉的住 宅小区，优先选用燃气作为辅助热源 ］。小区中没有设置燃 气锅炉时，可考虑选用电加热装置以及其他辅助热源，如 地源热泵系统。 此外，低温地板辐射的散热形式所需供水温度低，与 太阳能采暖所能提供的热源相适应．建议在利用太阳能采 暖时，同时选择低温地板辐射采暖。 １．２．３太阳能光电利用及风光互补路灯设计 除太阳能热利用外，太阳能光伏发电在建筑中的应用 同样可以有效降低建筑能耗。可通过在建筑屋顶铺设太阳 能电池组件．实现与建筑的一体化，也可采用太阳能屋 顶 光伏幕墙等。太阳能电池组件转换的电能可直接用于 建筑中公共区域照明，或储存到蓄电池为住宅小区内其他 用电设备提供电能。 绿色住宅小区内可选用风光互补的路灯代替传统的从 市政电网取电的路灯。风光互补路灯主要由风力发电机、 太阳能电池板、蓄电池、照明组件等构成．与传统路灯相 比，风光互补路灯在投资后期免去了大量的电费支出．节 能环保 并且更加灵活．不受大面积停电影响。通常风机 的启动风速大干２．５ ｍ／ｓ，住区内要求夏季及过渡季节有良 好的自然通风，同时冬季建筑物周围人行区距地１．５ ｍ处 风速要求小于５ ｍ／ｓ＿５］．可通过小区的规划布置，人为形成 有利于风机正常运转且不影响舒适度的风环境。规划设计 时，首先进行风环境的初步模拟测试，并在此基础上优化 设计，达到理想效果。建筑布置时还应尽量减少对小区内 道路的遮挡．以便太阳能光电板最大限度的发挥作用。 １＿２＿４地源热泵辅助热水及采暖应用 本区地热也是一种可再生的清洁能源。主要是通过地 源热泵系统获取．即以地下土壤层、地下水或地表水为冷 热源 通过埋设在地下的换热器进行热交换。夏季地下温 度低于空气温度，换热器向地下放出热量；冬季地下温度 则高于空气温度，换热器从地下获取热量。由此地下温度 能够保持在较稳定的状态，适用于冬夏季所需负荷差值不 大的地区。内蒙古自治区属于严寒地区，冬季所需负荷远 大于夏季所需负荷 不适宜单独选用地源热泵系统，但可 与其他系统联合使用。冬季作为太阳能集中热水系统或太 阳能采暖系统的辅助热源．从地下获取热量，夏季向地下 放出热量，获取冷量。 ２节水与水资源利用 ２．１ 节水 呼和浩特属于半干旱大陆性季风气候区，年平均降水 量在３３５～５３５ ｍｍ之间，属于缺水地区。节约用水对缓解 市政管网供水压力，保护水资源有着重要意义。推荐使用 的节水措施主要有： ２．１．１ 采用节水型用水器具，提高用户端水表灵敏度 住宅建筑中用水器具主要是水龙头、座便器以及淋浴 喷头。住宅中所使用的普通水龙头流量都超过０．２０ Ｌ／ｓ，而 节水水龙头流量为０．０４６ Ｌ／ｓ。当前较为普遍应用的节水水 龙头主要是充气水龙头和陶瓷阀芯水龙头两种。节水座便 器主要配有３ Ｌ、６ Ｌ两档式冲洗水箱．与普通配有６Ｌ一档 式冲洗水箱的座便器相比节水率超过５０％。淋浴喷头主要 是以限流的方式来节约用水量，对于流量为８～１０ Ｌ／ｍｉｎ的 限流淋浴喷头节水率在７％左右ｌ６］。建议新建住宅中尽量选 用节水型用水器具。另外，提高用户水表的灵敏度同样重 要。目前我国使用的水表对一滴水不计量，每个水龙头一 天可滴水１０ Ｌ不走水表，累计的水量惊人．选用高灵敏度 计量水表可有效节约“漏失”掉的用水量，有利于实现行 为节水。 ２．１．２阶梯式水价 呼和浩特地区属于水资源短缺地区，考虑收入差异， 根据地区特点和居民生活习惯设定基础用水量，基础用水 量的水价应能够保证低收入家庭生活用水开支在本区居民 人均收入的３％以下，超出基础水量部分的水价以成倍增 加的方式收取，意在强化居民节水意识．缓解淡水供应压 力。 ２．１．３合理绿化，采用高效节水的灌溉方式 对于干旱少雨地区 绿化用水量远远大于水资源丰富 地区 住宅小区内进行绿化时应当选择耐旱能力强的乔 木．在降低绿化用水量的同时，可为行人提供有效的遮 阳，并且方便维护管理。采用高效节水的灌溉方式 小 区绿化适合选用喷灌，其较传统漫灌高效节水 且设备所 Ｇｒｅｅｎ Ｄｅｓｉｇｎ』绿色设计 占空间小．不影响绿地美观。要注意的是夏季不宜在午间 喷灌，午间温度较高，喷灌时蒸发量大 土壤温度与水温 差异也较大．植物根部无法正常吸收水分．造成水资源浪 费。同时可选用湿度传感器，在植物根部土壤环境湿度不 够的情况时进行灌溉。选用中水、雨水作为绿化用水时， 水质应达到相应的水质标准。 除上述三点外．采取有效措施避免管网漏损对节约水 资源同样重要。 ２．２水资源利用 中水、雨水等非传统水源经过处理达标后可用作生活 杂用水、景观用水、消防等．对缓解淡水供求压力、节约 水资源同样起到至关重要的作用。 ２＿２＿１ 中水的利用 绿色住宅小区与单体绿色建筑相比，中水水源丰富稳 定 总体用水量大．适合开展中水回用。生活污水中的优 质杂排水 污染物含量较低、水量充足且稳定、处理流程 较简单、居民也更容易接受，具有很好的利用价值。建议 将生活污水分流，收集优质杂排水作为中水水源，处理后 作为冲厕及绿化用水。鉴于呼和浩特地区降雨量少且蒸发 量大，不建议在绿色住宅小区中设置人工水景观。 居民对中水的接受程度直接影响着中水的推广普及 本文以问卷调查的形式面向呼和浩特地区不同年龄段居民 对中水应用的接受程度进行了调查．发放问卷１ １５份 回 收到有效问卷１０９份 调查统计结果如表２所示。 表２各年龄段居民对中水应用接受程度调查表 、＼供水、＼用途 冲厕用水 小计 绿化景观用水 小计 １８～３０ ７６．２３％ ５６．９４％ 中水 ３１／Ｌ －６０ １５．４８％ ９３．４５％ ２０．３７％ ８１．０２％ ＞６Ｏ １．７４％ ３．７１％ １８～３０ ０．９８％ １３．４７％ 自来水 ３１／Ｌ ～６Ｏ ４－３３％ ６．５５％ ３．６５％ ｌ８．９８％ ＞６０ １．２４％ １．８６％ 总计 ｌ０Ｏ％ １００％ ｌ００％ ｌＯＯ％ 由此可以看出呼和浩特地区居民的节水意识较强，中 水回用在本区推广具有扎实的基础。 ２．２．２ 雨水的和Ｊ用 呼和浩特地区降雨量少且集中．而蒸发量大．充分利 用雨水资源对本区有着重要意义。我区地下水的利用比例 较大．可采用雨水渗透技术直接利用雨水资源，能有效降 低雨水径流量．补充地下水资源，防止地面沉降。在住宅 绿色建筑５９ ２０１ ２年第１期 Ｇｒｅｅｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌ绿色施工 后的类似工程提供帮助。主要有以下几个方面： 展，卸去打包时的内力，避免索头不平和的弧度曲线影响 使用或美观。 （１）吊舱结构采用高强悬索悬挂于空中．与索的连接 节点至关重要，而节点多集中在主梁上．因此高空散拼工 （２）由于吊舱结构上部采用高强悬索支承．所以下拉平 况下控制主梁的安装定位尤其重要。由于此类结构未进行 过预拼装．所以测量控制要点为结构主梁上与索的连接节 点。 衡索在制作时应优先考虑负公差或负调整的余量 以便在 加载所有荷载时抵抗结构下沉带来的风险。 （３）由于稳定索和承重索均外包ＰＥ，且索头为冷铸 （２）高空散拼施工此类结构时，应充分考虑结构卸载后 的标高回落现场，尤其是采用被动张拉法时应计算高强悬 索在荷载作用下的延伸量及不均匀沉降。因此在搭设临时 支撑及高空拼台时应有针对性地抬高结构面标高。 通过工程的实施．发现操作过程中仍有许多不足之处 需要改进。为此对相关细节进行了简要的总结和归纳，主 要有以下几个方面： 锚，没有适宜部位粘贴应变片或安装弦式应变计．因此本 工程采用频谱分析法测试索力。但采用频谱分析索力其影 响因素较多 而工程实际情况较为复杂 且每次张拉阶段 以后其索内力数值都将变化．因此．首次的测试值尤为重 要，应尽可能避免干扰，有利于日后的系统分析。 收稿日期：２０１１－０９—１５ 作者简介：柏庆丰，现供职于上海市机械施工有限公司。作者通讯 地址：上海市洛川Ｉ中路７０１号，邮编：２０００７１。 （１）高强悬索多用于大型桥梁结构中，其设计破断拉力 很大 索的直径普遍偏大，且考虑到运输问题 高强悬索 到现场时均为弯曲打包状．安装前应事先打开包装使之舒 （上接第５９页） 小区中推荐采用分散渗透技术进行雨水渗透 施工方便， 初投资较少。采用低势绿地时，设计深度需保证绿地植被 耐淹时间大干雨水量最大时排出所需时间。此外 雨水间 接利用时雨水收集类型主要有屋面雨水收集 路面雨水收 集、绿地雨水收集３种。通过比较，屋面雨水径流量较大 而推动绿色建筑在我区的发展。 参考文献： ［１】中国建筑科学研究院．ＪＧＪ２６—２０１０严寒和寒冷地区居住建筑节能 设计标准［ｓ］． ［２］徐红梅，陈宏振．低温地板辐射供暖的特性及应用［ＪＪ．江苏煤炭， ２００２，２６（４）：３８—３９． 且污染程度小，收集方便．同时工程投资少、利用价值最 高．推荐雨水间接利用时对屋面雨水进行收集。 鉴于呼和浩特地区雨水量少且集中 若作为中水水源 ［３】徐伟．可再生能源建筑应用技术指南［Ｍ】．北京：中国建筑工业出 版社，２００８：６２． ［４］格日勒．高寒地区太阳能集中热水系统研究［Ｄ］．呼和浩特：内蒙 古工业大学，２０１１：２５． 的一部分会对中水水量的稳定造成不利的影响，建议雨水 收集后作为绿化用水单独使用，不加入中水系统。 ［５］中国建筑科学研究院．ＧＢ５０３７８—２００６绿色建筑评价标准［ｓ】．北 京：中国建筑＿Ｙ－业出版社，２００６． ３结语 经过分析得出，呼和浩特地区绿色建筑标准内容中设 ［６］王秀艳．绿色建筑水资源可持续利用理论与措施研究［Ｄ］．南开大 学，２００７：５４． 备部分，在建筑本体符合绿色建筑的前提下，充分利用内 蒙古地区可再生能源丰富的优势，强调太阳能等可再生能 源的利用。选择能够推动行为节能的运行管理方式 同时 充分利用水资源，着重于建筑小区内中水回用的工作，进 收稿日期：２０１ １－０９—１０ 作者简介：唐汝宁，内蒙古工业大学研究生。作者通讯地址：内蒙 古工业大学研究生公寓５号，邮编：０１００５１。 绿色建筑６５ ２０１ ２年 第１期