校園前期規(guī)劃中的綠色建筑技術(shù)設(shè)計(jì)咨詢思路

 

校園因其建筑群組成模式與人群組織模式，可以被視為微型城市，其規(guī)劃設(shè)計(jì)某種程度上是小型城市設(shè)計(jì)。小尺度下自上而下的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，可以為更大尺度、更多自下而上的城市設(shè)計(jì)方法提供思路借鑒。

綠色建筑則是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

“綠色校園”是指學(xué)校在實(shí)現(xiàn)其基本教育功能的基礎(chǔ)上，以可持續(xù)發(fā)展理論為導(dǎo)向，在全面的日常工作中將可持續(xù)發(fā)展思想納入管理中，通過制訂環(huán)境管理制度，開展有效的環(huán)境教育活動(dòng)，創(chuàng)設(shè)環(huán)境保護(hù)的文化氛圍，促進(jìn)師生、家長和專家參與環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的實(shí)際行動(dòng)，全面提高師生的環(huán)境素養(yǎng)，共同為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

當(dāng)前面對建筑設(shè)計(jì)買方市場現(xiàn)狀，建筑行業(yè)需要提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，保姆式的一整套完善的咨詢、設(shè)計(jì)、管理服務(wù)將來的市場很寬廣。這當(dāng)中提供建筑行業(yè)相關(guān)的有效信息是項(xiàng)目前期咨詢業(yè)務(wù)的核心，合理成熟而富有建設(shè)性的解決方案將會(huì)贏得客戶的信賴。

筆者所參與的工程實(shí)踐包含許多校園規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目，項(xiàng)目運(yùn)行中，特別是前期咨詢中存在許多需要預(yù)估、預(yù)判的技術(shù)內(nèi)容，所以這里嘗試從校園前期規(guī)劃中咨詢服務(wù)的角度，分別就技術(shù)設(shè)備選用以及相關(guān)成本分析、運(yùn)營管理進(jìn)行初步研究，在咨詢服務(wù)中整理思路、完善產(chǎn)品。

1       背景

校園不是若干棟建筑的簡單組合，而是一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體，應(yīng)該重視校園建筑區(qū)域性的用能特點(diǎn)，不應(yīng)僅著眼于單體建筑的節(jié)能減排；同時(shí)，與一般建筑相比，校園建筑用能季節(jié)性突出；且大學(xué)生生均水耗是居民的2倍，能耗是居民的4倍

校園前期規(guī)劃設(shè)計(jì)先于傳統(tǒng)校園規(guī)劃設(shè)計(jì)方案階段，泛指可行性研究前后有關(guān)于規(guī)劃方案設(shè)計(jì)的部分。這部分工作很大程度上會(huì)影響工程的項(xiàng)目估算，鑒于我國校園建筑建設(shè)資金大多來源于財(cái)政資金，一旦確定工程耗資上限，后期追加投資的難度很大。而綠色建筑技術(shù)需要相應(yīng)的成本支撐，所以設(shè)計(jì)人員需要提供相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)資料，為業(yè)主提供技術(shù)施用咨詢。

2013年3月中國城市科學(xué)研究會(huì)綠色建筑與節(jié)能專業(yè)委員會(huì)發(fā)布《綠色校園評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（CSUS/GBC04-2013），提出“被動(dòng)優(yōu)先、主動(dòng)優(yōu)化”的設(shè)計(jì)策略。被動(dòng)式綠色建筑技術(shù)的使用決定了整個(gè)建筑系統(tǒng)性節(jié)能水平，而主動(dòng)建筑技術(shù)僅能在此基礎(chǔ)上做出相應(yīng)的優(yōu)化、提升，下面分兩方面來闡述相關(guān)技術(shù)。

2       被動(dòng)式技術(shù)

被動(dòng)式技術(shù)是以非機(jī)械電氣設(shè)備干預(yù)手段實(shí)現(xiàn)建筑能耗降低的節(jié)能技術(shù)，具體指在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中通過對建筑朝向的合理布置、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱技術(shù)、有利于自然通風(fēng)的建筑開口設(shè)計(jì)等實(shí)現(xiàn)建筑需要的采暖、空調(diào)、通風(fēng)等能耗的降低。

2015年11月住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部正式發(fā)布實(shí)施《被動(dòng)式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則》，可見相關(guān)的頂層設(shè)計(jì)已經(jīng)相當(dāng)深入，未來公共建筑的技術(shù)導(dǎo)則也將出臺。被動(dòng)式綠色建筑技術(shù)將會(huì)為未來近零能耗建筑提供主要技術(shù)支撐。

2.1   因地制宜布局

以氣候特征為引導(dǎo)進(jìn)行建筑方案設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)前應(yīng)充分了解當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件、自然資源、生活居住習(xí)慣，借鑒本地傳統(tǒng)建筑被動(dòng)式措施，根據(jù)不同地區(qū)的特點(diǎn)進(jìn)行校園建筑平面總體布局、朝向、室內(nèi)空間布局的適應(yīng)性設(shè)計(jì)。尊重場地具體特征，減少挖方、填方。

2.2   聲環(huán)境模擬

運(yùn)用包括BIM技術(shù)在內(nèi)的多種信息手段，進(jìn)行場地聲環(huán)境模擬，將對聲環(huán)境要求較高的房間，如教學(xué)樓和部分實(shí)驗(yàn)樓放置在遠(yuǎn)離室外人員集聚場地，營造了靜謐的學(xué)習(xí)空間；并盡可能地將行政樓和實(shí)驗(yàn)樓的衛(wèi)生間、樓梯間等服務(wù)空間放置在噪聲來源一側(cè)，盡可能減少噪聲對主要被服務(wù)空間的影響。

2.3   風(fēng)環(huán)境模擬

進(jìn)行風(fēng)環(huán)境仿真模擬分析，對校園前期規(guī)劃中引入的包括底層架空、不規(guī)則建筑形態(tài)等設(shè)計(jì)操作進(jìn)行技術(shù)對比，驗(yàn)證其能否將舒適的自然風(fēng)引入到建筑內(nèi)部，避免不良小氣候的影響。

2.4   光環(huán)境模擬

進(jìn)行光環(huán)境模擬分析，結(jié)合當(dāng)?shù)毓鈿夂驐l件，對教室、實(shí)驗(yàn)室等采用的減少采光進(jìn)深、玻璃磚內(nèi)墻等技術(shù)手段進(jìn)行對比驗(yàn)證，確保相應(yīng)技術(shù)的實(shí)施有效性。

3       主動(dòng)式技術(shù)

主動(dòng)式技術(shù)是以機(jī)械電氣設(shè)備干預(yù)手段實(shí)現(xiàn)建筑能耗降低的節(jié)能技術(shù)。以下分別討論技術(shù)特征以及經(jīng)濟(jì)可行性。

3.1   地源熱泵技術(shù)

校園利用地?zé)崮芸稍偕茉?，建設(shè)一個(gè)區(qū)域能源站，即裝機(jī)容量5000kW左右可以供約10萬平方米規(guī)模的校園使用。且可以考慮校園建筑錯(cuò)時(shí)使用特征，通過日間與夜間對辦公類建筑與宿舍類建筑錯(cuò)時(shí)供冷，減小了建設(shè)初期投資，降低了運(yùn)行通電峰值負(fù)荷對城市電網(wǎng)的壓力。

學(xué)生洗浴耗能很大，可采用空氣源、污水源雙熱源熱泵，將淋浴后30°C的廢水降至10°C左右回收熱能，循環(huán)加熱洗浴水，熱能不足部分再由空氣源熱泵補(bǔ)充。

3.2   光伏建筑一體化

校園中照明耗能高、制冷能耗也在建筑耗能中占據(jù)很大比例，太陽能光伏項(xiàng)目能夠吸引相關(guān)企業(yè)投資，由企業(yè)作為工程的EPC承包方并負(fù)責(zé)全部工程的投入。結(jié)合不同建筑屋頂及立面構(gòu)造特點(diǎn)，采用坡屋頂安裝、平屋頂安裝、幕墻安裝等多種形式，與建筑一體化設(shè)計(jì)、施工。校園光伏系統(tǒng)就地發(fā)電、就地消納的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。所以校區(qū)的白天耗電完全可以消納光伏系統(tǒng)所發(fā)的電能，據(jù)華東地區(qū)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，光伏發(fā)電可以滿足約30%的校園整體用電負(fù)荷。光伏系統(tǒng)將以用戶側(cè)低壓并網(wǎng)方式接入電網(wǎng)，供負(fù)載用電。

3.3   太陽能光熱技術(shù)

校園洗浴用熱水，主要由燃油或燃?xì)忮仩t提供，該部分的能耗也是高校建筑能耗的一個(gè)重要組成部分。利用太陽能光熱技術(shù)，提供洗浴用熱水，可以很好地節(jié)約能源消耗。下面以滿足 2000 人的洗浴用水的集中式太陽能系統(tǒng)為例，分析太陽能提供洗浴用熱水的經(jīng)濟(jì)性。

集中式太陽能熱水系統(tǒng)總集熱面積為 1128 m2，每天可提供 50℃的生活熱水 120 噸，可以滿足 2000 人的洗浴需求。太陽能熱水系統(tǒng)每天產(chǎn)生熱量 1.67×107kJ，約合 469.9 m3 天然氣，每年可節(jié)省天然氣 140972 m3（學(xué)校浴室按照每年使用 300 天計(jì)算）。該系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析見下表。

太陽能熱水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析

1	年節(jié)省天然氣（m3）	140972
2	年節(jié)約費(fèi)用（元 / 年）	322478
3	項(xiàng)目初投資（萬元）	164
4	投資回收期（年）	5.1

從上表可以得知，生活熱水采用太陽能熱水系統(tǒng)，可年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用約 32.25萬元，投資回收期約為 5.1 年。

4.       總結(jié)

校園規(guī)劃方案前期應(yīng)與業(yè)主就綠色建筑技術(shù)選用、綠色建筑評價(jià)定級、成本預(yù)估等方面進(jìn)行溝通，保證方案階段若干技術(shù)路線得以完整、系統(tǒng)地在施工階段實(shí)施。

前期規(guī)劃中場地條件等因素需做清晰統(tǒng)籌，這會(huì)對中期方案階段提供系統(tǒng)而有力的支撐，并對被動(dòng)式技術(shù)的使用提供依據(jù)。

主動(dòng)式技術(shù)的問題關(guān)鍵在經(jīng)營成本，根據(jù)測算，30萬平米左右的校園建設(shè)中，綠色建筑設(shè)計(jì)評價(jià)三星需255元/平方米的增量成本，評價(jià)二星需150元/平方米，評價(jià)一星需50元/平方米。主動(dòng)式技術(shù)中，地源熱泵能源站、光伏系統(tǒng)等配套設(shè)備整體投資約為150元/平方米。按照目前已建成運(yùn)行的綠色校園情況來看，學(xué)校自籌、社會(huì)融資、財(cái)政補(bǔ)貼是增量投資的主要來源。其中社會(huì)融資中，整體技術(shù)，如地源熱泵能源站、光伏系統(tǒng)可與相關(guān)企業(yè)簽訂EPC總承包合同或合同能源管理，引進(jìn)社會(huì)資金。學(xué)校一次性投資的回收期約7到8年左右，成本控制基本是可行而合理的。

5.       參考文獻(xiàn)

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