探寻绿色建筑的节能“密码” ——走进五冶科技中心
2024年05月30日 9:26 2284次浏览 来源: 中国有色金属报 分类: 重点新闻
近日,由四川省住房和城乡建设厅指导,四川省住房城乡建设厅科技委建筑工业化与智能建造专委会主办的“未来建筑之光——2024年四川省建筑工业化与智能建造科技活动周”在中国五冶集团科技中心(以下简称五冶科技中心)举行。
作为2024年四川省住建领域科技活动周主题活动之一,本次活动聚焦“数字未来、智造未来、装配未来、绿色未来、智慧未来”5个专题,旨在提升公众对现代建筑技术的认识,助推四川省建筑行业向更高水平、更高质量、更绿色和更智能化的方向发展。
五冶科技中心位于成都市锦江大道沿线,总建筑面积为15634.6平方米,它不仅是集科研、办公、科普、文化等于一体的多功能综合体,也是四川省及成都市建筑行业科技创新的共享平台。五冶科技中心以打造近零碳建筑为目标进行设计和建造,是2024年四川省首批获得中国建筑节能协会近零能耗认证的唯一公共建筑,也是目前成都市综合节能率最高的近零能耗办公建筑。与普通办公建筑相比,五冶科技中心全年可节省用电约67万千瓦时,节约自来水量约2740吨,减少碳排放量约336吨,达到了近零碳建筑的标准。
据中国五冶集团设计研究院总建筑师杨飞宁介绍,为了打造高标准的绿色低碳建筑,五冶科技中心在设计和建造的全过程中坚持“被动优先、主动优化、可再生能源抵消”的原则,充分利用项目所在地的气候和场地条件,构建了一套基于舒适、节能双目标,兼顾降碳效果与成本投入的技术策略,包括通过形态优化、节能环保“外衣”、导光系统等被动式建筑设计,最大幅度地降低了建筑供暖、空调、照明需求;通过综合运用多联变频智能中央空调系统、中水回收系统、数字孪生系统等主动技术措施,最大幅度地提高能源设备与系统效率;利用光储直柔技术提升可再生能源利用率,实现以最少的能源消耗提供舒适室内环境的理想状态。
被动优先
让建筑又美又节能
精巧的建筑形态——形态设计是建筑被动式降低能耗需求的关键一环。五冶科技中心南侧是堆叠的悬挑结构,而北侧是阶梯状层层退台的建筑形体,呈现出“鲸跃”造型。整体形态的设计方案是基于项目所在地的气候条件,综合考虑了日照、风场、周边建筑群等多种影响因素,通过大量的信息技术模拟,最终成型。这样的设计,既能满足大厦自身的照明、通风、控温等需求,又能将对北侧现有住宅的采光影响降至最低,完美融入了城市发展之中。
在夏季,大厦南侧的上层悬挑结构起到了“遮阳伞”的作用,能显著减少大厦受到的直射阳光,避免大厦因光照而引起过高的室内温度,降低了空调能耗。到了冬季,随着太阳高度角的降低,大厦南侧的立面便处于阳光直射下,将大幅提高室内空间的照明效果,提升太阳光热能收益,从而降低供暖需求。此外,大厦将部分功能区域设置于地下,提升了土地利用率;地下建筑具有冬暖夏凉特点,进一步减少了维持室内温度所需的能耗。
节能环保“外衣”——五冶科技中心的幕墙由真空玻璃、玻纤型材、真空保温板等高性能材料组成,保温性能是普通建筑2~4倍,相当于一层“隔热防寒”的外衣,能够实现室内冬暖夏凉的保温效果。
大厦外立面采用了五冶自主研发的自适应遮阳系统,可根据室内光照强度自动调节百叶的竖向位置,最大限度地满足夏季遮阳、冬季采光采暖的需求。在夜间,当百叶合拢后,大厦外立面在灯光映衬下呈现出一幅山水画卷,为城市夜景增色添彩。
大厦北侧立面利用固化纤维土模块栽种植被,对墙体进行绿化覆盖,降低了大厦温度,消减其城市热岛效应。为确保植物的良好生长,大厦设置了感应器、传感器和自动滴灌等控制系统,并与微型气象站联动,以达到节水的目的。从北侧居民楼俯瞰,大厦与旁边的城市公园和谐相融,呈现出绿意盎然的景象。
导光系统——为了满足地下功能区的采光需求,按照“最大程度采用自然光”的被动降需理念,五冶科技中心设置了6套导光纤维采光系统和9套导光管采光系统,通过自然光采集装置以及能够高效传输光线的导光纤维与导光管,将室外的自然光“运输”到地下功能区。位于地面的采光装置可结合太阳光传感器,实现太阳方位的自动追踪,进一步提高采光效率。仅这一项措施,便可每年节约电能约5500千瓦时。
主动优化
多措并举节能减排
在被动降耗的基础上,五冶科技中心综合应用了多项主动式高性能技术,以进一步提升大厦的节能减排效果。
高性能节能设备和技术——大厦的中央空调所采用的新风系统能根据二氧化碳浓度、PM2.5等指标,进行室内外的双向换气,智能调控大厦内部的空气质量,营造更加舒适的办公环境。此外,新风系统还具有热回收功能,能够吸取空气中的热量,并通过空气源热泵热水机组提供生活热水,实现高效节能供应的目的。
大厦还设置了中水回用系统,该系统能将生活污水、管井废水、空调水经过处理后用于冲洗、冲厕、绿化浇灌等用途,预计每年可节约自来水量约2740吨。
智能“大脑”——五冶科技中心搭载了中国五冶集团自主研发的数字孪生系统,集成了智能照明、人体感应、室内空气质量监控、室外气象监控、楼宇自控、能耗监测等多项功能,好比为大厦装上了“耳聪目明”的智能“大脑”,能实时监测和分析大厦的各项能耗数据,并对空调、照明、电梯等设备进行智能控制,有力保障了大厦的良好运营和环境舒适,进一步提高了节能降碳的效果。
超级“充电宝”——五冶科技中心采用了光储直柔技术,在大厦屋顶铺满单晶硅光伏发电板,累计年发电量约9.9万千瓦时,同时,设置了约200千瓦时装机容量的户外集装箱式储能装置以及直流用电设备,并通过采集外部环境参数和配电网数据,以柔性控制策略削峰填谷,在光伏发电大于负荷时,将余电存于储能装置,在有负荷需求时释放。
装配式建筑——兼具工业化水平高、建造速度快、施工质量佳、减少污染和浪费等优点的装配式建筑,已成为实现绿色建造的有效途径。
五冶科技中心以钢结构为“骨架”,运用装配式建筑,单体装配率达91.48%,达到国标装配式建筑AAA级水平。这种“搭积木”式的建造技术,不仅缩短了建筑工期,也有效降低了施工过程中建筑垃圾和施工扬尘的产生,避免现场湿法作业对环境的污染,将绿色理念覆盖建设过程中,为建筑全寿命期内节约资源、保护环境、减少污染奠定了坚实的基础。
责任编辑:王彦明
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