某城九区住宅楼工程可再生能源建筑应用示范项目可行性研究报告

.

某城九区住宅楼工程

“可再生能源建筑应用示范项目”

可行性研究报告

目录

一、工程概况 (3)

二、示范项目目标及主要内容 (7)

三、工程技术示范方案 (10)

四、技术支持 (32)

五、风险分析 (35)

一、工程概况

1、项目概况

**城九区是**城居住区内的一个住宅小区，位于某市**区新建**之南，**路以西。**城为##自治区建设规模最大的“城中村”改造项目之一，总占地112.91公顷，是以居住性质为主的综合性社区，区域总建筑面积168.55万平方米，绿地占40%。在居住区内包含13个小区，每个小区采用封闭管理系统，各自设臵独立的出入口，院落之间由绿化系统贯穿起来，形成相对独立、安静的院落空间。其中，九区总占地面积14.23公顷，总建筑面积22.64万平方米，容积率1.59，绿化率39%；其中住宅建筑面积21.64万平方米，住宅又分为多层住宅31栋，砖混结构，建筑面积16.5万平方米，小高层住宅5栋，钢筋混凝土剪力墙结构，建筑面积5.14万平方米，配套商业设施1万平方米。

2、**城九区总平面图

二、示范目标及主要内容

（一）、项目目标

**新城项目节能与绿色的总体目标是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，为业主提供健康、适用和高效的居住环境。同时，通过本项目的建设对本地区及周边地市起到一定的示范作用，从而推动可再生能源在这些地区建筑中的应用，以促进建筑的可持续发展。满足《民用建筑节能设计标准（JGJ26-95）》的要求。

《民用建筑节能设计标准》的主要限值要求：

2、最大限度地利用可再生能源

可再生能源（包括太阳、风、地热、水等等）是通过太阳的作用提供的可不断“再生”的能源。人类可以获取并利用它，并且不会污染环境。

结合某市特有的气候条件，本项目拟将各种形势的可再生能源综合应用，以替代建筑使用阶段所消耗的非可再生性能源。从而节约常规能源，减少CO2及其它对环境造成不利影响气体的排放量，最终达到降低由于建筑使用对能源的消耗和对环境破坏的目标。

具体目标为：

在生活热水方面：**城九区项目中，可再生能源提供的能量占耗能量的50％。

在节电方面：**城九区中，可再生能源提供的能量占耗能量的20％。

总能耗：可再生能源提供的能量占总耗能量＞10％。（二）、主要内容

本项目在节能和绿色建筑方面采用的主要技术措施有：

1、外围护结构达到综合节能规范标准。

2、采暖使用分户计量的方法。

3、采用地板辐射方式供暖。

4、采暖系统分户计量收费。

5、窗户采用双玻断桥铝合金窗，增加保温隔热及隔音效果。

6、屋面采用倒臵式屋面做法。

7、雨水部分回用，用于补充景观水体或冲洗道路、浇灌花木等。

8、采用节水洁具、龙头及节能灯具。

9、小区室外照明使用太阳能光电技术。

10、使用分类垃圾处理技术。

三、工程技术示范方案

（一）、围护结构体系

1、目标

本项目的围护结构节能设计应主要围绕外墙、屋面、门窗的保温隔热设计以及外窗的遮阳设计等展开。在各向围护结构设计方面拟采用多种不同的技术措施，以起到节能技术集成和示范的作用。满足并超过《民用建筑节能设计标准》的要求，最终目标是力求达到节能50％的目标。

2、措施

1)、外墙

从经济上考虑，做好外墙保温是提高建筑节能率最便捷的方式。相比外窗来说，在同样节能投资花费的前提下，外墙保温比外窗保温提高节能率的幅度更大。因此在建筑提高从节能率的角度来说，要尽最大可能提高外墙保温效果。根据保温形式的特点和节能要求，考虑到内保温对热桥阻断作用相对较差，以及住宅建筑使用特点等因素，应选用外墙外保温构造体系作为外墙节能措施的选择。

外保温系统示意简图如下：

外墙外保温体系目前选用较多的几种形式有：EPS 或XPS 板外保温体系、胶粉聚苯颗粒外保温体系和硬质聚氨脂泡沫外保温体系等，各种保温体系根据保温效果和造价的不同来选用。总得来说聚氨脂外保温体系效果最好，胶粉聚苯颗粒外保温效果最差，需要更厚的保温层，EPS 和XPS 板外保温系统居中；造价则按反顺序排列。本项目中，外墙保温材料使用EPS 板和胶粉聚苯颗粒外保温。（注：应在确定外墙外保温体系以后做相关的耐候性实验，以检验体系经长年使用以后的性能，包括各层抗拉强度，表面是否起鼓、开裂等）

此外，外保温要能够将所有外墙包围起来，这样不仅是节能的需要，也是切断墙角、过梁等热桥，防止内侧冬季结露的需要。在有条件的情况下，推荐建筑首层地面毗邻外墙的部位应采取保温隔热措施。

2)、屋面

建筑的屋顶在整个外表面所占的比例较大，因此屋面的保温对于提高建筑整体的节能率也有非常重要的作用。

对于屋面的选择，从节能的角度来说要先满足节能要求以后再考虑构造形式等问题，所以屋面的保温层厚度是热工关注的焦点。考虑的屋面节能措施分为两种：

倒臵式平屋面保温体系和浅色屋面Cooling Roof 体系。各体系具有如下的优点：倒臵式平屋面保温体系能消除热桥和墙体裂缝及渗水，隔热保温性能优良，延长建筑物使用寿命；

浅色屋面Cooling Roof 体系结合保温材料和防水技术，达到节能和改善顶部房间室内热环境的良好效果；

下图显示了倒臵式屋面的主要构造层结构：

针对本项目，屋面保温材料使用EPS 板，并且根据承压要求对板材的抗压性能提出要求。

屋顶绿化技术有利于减弱建筑物的热岛效应，同时还具备较好的观赏效果，但应配合其他专业，结合太阳能光热利用来考虑。

3)、外窗及外门

对于外窗在重点考虑提高保温隔热性能的同时，还应考虑隔声等问题。对外窗的要求是实现冬季最大限度利用太阳能、夏季遮挡太阳辐射的作用，同时基本满足室内自然采光的需要。如果外窗保温效果不好的话，外墙和屋面保温做得再好也是徒劳的。根据节能率的不同要求以及兼顾夏季隔热，根据本项目建筑的特点，外窗可选择使用中空双玻断桥铝合金窗，并配合采用合理的遮阳形式。

由于外门在整个建筑中所占的比例很小，它对节能率的影响不大，而且外门的安全性是比节能性更重要的关注点，因此外门在满足基本的节能设计要求即可，建议使用传热系数较小的节能型外门。

4)、热工缺陷及热桥部位

热工缺陷的存在往往会破坏围护结构整体的保温性能，更为严重的热工缺陷和热桥还有导致室内结露的危险。因此我们建议建筑构造部位的潜在热工缺陷及热桥部位须加强断热处理。

对于阳台，在做法上可以参照外窗（墙）保温的方式来处理，应当进行一定的热工分析，争取将热桥效应降低到最低程度。推荐建筑首层地面毗邻外墙的部位应采取一定的保温措施。为了得到围护结构各部位的平均传热系数，还需要对梁、柱、拐角等热桥部位进行细部分析和统计，了解建筑物局部热桥的部位及对保温性能的影响程度。对一些必要的热桥部位进行数值模拟研究，进而采取相关的技术措施以保证最终的围护结构热工性能。

5）、外遮阳

●遮阳的种类：

A、选择性透光遮阳

利用材料的吸收、反射和透射特性，控制进入室内的阳光。如高层建筑中常采用的各种热反射薄膜，有色玻璃等等。

B、内臵式活动遮阳

包括内遮阳、嵌入式遮阳、双层皮（double-skin）夹层遮阳，而内遮阳通常又可采用悬挂窗帘、设臵卷帘、百叶（louver）帘或百叶窗等形式。内遮阳的效果较差。而嵌入式遮阳则是在双层玻璃之间设臵百叶帘。双层皮夹层遮阳根据需要与室内、室外进行通风，将夹层的过热及时带走。

C、建筑外遮阳

可分为固定式建筑构件遮阳和活动式遮阳。

常用的包括水平遮阳、垂直遮阳、挡板遮阳、外臵活动卷帘等形式，也可利用建筑的围廊、周围的树木或藤蔓植物来遮阳。

●技术方案的确定：

针对本项目的特点，根据不同的朝向和不同的外窗条件，可利用建筑的挑檐进行遮阳。

（二）冷热负荷估算

1、某气候特点对节能指标的要求

1）、某地区气象参数

日干球温度统计

冬季季采暖计算干球温度-5℃，夏季空调计算干球温度为33.1℃；湿球温度为28.6℃；

历年最低温度-25℃；历年最高温度41.2℃；

最大冻土深度1.6m；

最热月平均相对湿度76%；

主导风向及频率：NW（冬季），SE（夏季）；

年平均风速：3.1m/s（夏），3.3m/s（冬）；

采暖度日数（HDD18）为4017（℃〃d），空调度日数（CDD26）为29（℃〃d），

按照JGJ26－95《民用居住建筑节能设计标准》要求，该地区采暖年耗热量指标为21.3（W/m2）。居住建筑的冷、热负荷计算是一切

采暖空调工程设计的基本依据。对于本工程采暖负荷和空调负荷来讲，是通过全年逐时动态负荷计算，除了可以对设计冷、热负荷进行校核，还能更精确的对全年冷热总负荷进行计算；这些是进行建筑外围护结构热工参数优化、太阳能热水系统全年的取热量和放热量计算以及系统配臵优化的基础。

本次计算采用的能耗计算软件采用了反应系数计算方法，以美国劳伦斯伯克力国家实验室开发的DOE-2 软件作为计算核心。这是一套完整的和可扩展的瞬时系统模拟软件。DOE-2 软件最早开始于1975 年，DOE-2 软件可以模拟建筑物采暖、空调的热过程。用户可以输入建筑物的几何形状和尺寸，可以输入室内人员、电器、炊事、照明等的作息时间，可以输入一年8760 个小时的气象数据，可以选择空调系统的类型和容量等等参数。DOE-2 根据用户输入的数据进行计算，计算结果以各种各样的报告形式来提供。基于上述特点，DOE-2 软件非常适用于建筑能耗动态模拟计算和分析。

本项目中，由于住宅部分占冷、热总负荷的比例较大，并且所有住宅建筑的围护结构和建筑形式相类似，因此选取典型建筑，进行详细的全年动态逐时负荷计算。并在此基础上，计算采暖冷热总负荷。

2、典型建筑负荷计算

1）、建筑物概况

**九区典型建筑

2）、室内设计参数

按照《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》要求，住宅部分冬季采暖室内设计温度取18℃；夏季空调室内设计温度取26℃，相对湿度取65%。

3）、围护结构热工性能

建筑物的围护结构热工性能参数，首先应完全符合目前的相关节能标准规范的规定。在此基础上，根据本工程的特点应尽量优化围护结构体系，以达到降低空调系统能耗，节约运行费用的目的。下表为按照JGJ26－95《民用居住建筑节能设计标准》规定，住宅部分围护

结构应达到的热工性能参数。

根据以上要求以及本工程需要，围护结构热工性能取下列参数进行计算：

外墙传热系数K=0.3 W/(m2?K)。

屋面总体传热系数K=0.25 W/(m2?K)。

外窗传热系数K=2.5 W/(m2?K)，遮阳系数SC ≤0.5。外窗的可见光透射比以及气密性应符合规范规定。

地面及采暖、空调房间地下室外墙传热系数K=0.35 W/(m2?K)，热阻=2.1(m2?K)/W。

住宅的分户墙、楼板以传热系数K=1.2 W/(m2?K)。

以上围护结构做法建议按当地工艺条件及造价综合比较后最终确定，但热工性能参数应达到上述要求。

4）、人员、照明、设备及新风负荷

住宅楼人员数量按3～6/户计算。设备负荷主要考虑家用电器的发热量，按6W/m2 计算。照明负荷按8W/m2 计算，其中40%直接以对流方式散入室内，其余以辐射方式散入室内。

以上的人员、设备及照明负荷在夏季空调期考虑，冬季的室内得热作为采暖有利因素同时也计入负荷。住宅楼居住空间的换气次数，

统一按1 次/h 考虑自然通风，计算渗风负荷。

5）、计算结果

6）、全年动态负荷模拟计算结果

在DOE2 中建立建筑物动态负荷计算模型，如下图所得到的住宅楼全年动态逐时负荷曲线。

7）、采暖空调总负荷计算结果

根据以上计算结果，各部分设计冷、热负荷指标分别取13.5W/ m2和30.2W/m2。下表为冷、热总负荷计算表，夏季空调总负荷2921.4KW，冬季采暖总负荷为6535.3KW。