环境国际公约履约大楼空调系统节能设计

　　1 工程介绍

　　继清华大学环境节能楼之后,中意环保部门再度联手,推出了一栋节能典范办公楼)))中国国家环保部环境国际公约履约大楼(又称4C工程),该项目由中国国家环保部、意大利环保局和世界银行共同筹建。履约大楼是一栋兼具办公和展示功能的综合楼,为中意环境技术交流搭建平台,为今后两国间开展更加广泛的环保节能合作奠定良好的基础。

　　自2005年开始规划时起,该项目就定位于打造/节能环保0与/经济实用0的精品建筑,在实现资金总量控制目标的前提下,开展优化设计,综合选用成熟的节能技术,最终实现低成本运行。因此,在大楼初设计阶段,就组织了/能源分析师0和/物业管理专家0团队,从运行的角度评价设计方案,选用技术成熟、操作便捷的系统方案,尽量避免设计方案的先天不足。

　　履约大楼建筑面积为30 191m2,建筑总层数为11层(地上9层,地下2层),高度为36m,绿化率为27%。从功能布局来看,一层为大堂、服务区和咖啡厅,二层为会议室和展览区,三层及其以上主要为办公使用,职工餐厅设置在地下一层。建筑设计由意大利知名设计所主持,设计师避免了/标新立异0和/形象工程0,在充分考虑/能源分析师0的意见后,着重细节雕刻,整体造型稳重又不失活泼,如图1所示。

　　2 围护结构的性能优化与冷热负荷计算

　　履约大楼冬季采用城市市政热网提供供暖热水,夏季采用电制冷机组提供冷冻水。中央空调是机电系统中最复杂的环节,在公共建筑中节能潜力最大:中央空调系统设计不合理和设备选型不当会造成系统低效甚至错误运行[1]。本建筑在空调系统设计中采用动态模拟手段计算全年的建筑能耗,定量评价系统形式的优劣,以实现设计方案的最优化。

　　2. 1 围护结构热工性能优化方法

　　建筑造型往往是能源分析师和建筑师争议最多的问题,最终的方案综合考虑了/美观0和/节能0两方面。履约大楼的建筑师摆脱了/方盒子0或/铁棒子0的思维定势,巧妙地利用了几何图形矩形与环形交替连接的形式,采用了玻璃幕墙、石材通风幕墙、金属外挂立面等7种幕墙立面,流线型和弧形的设计融合了东西方文化的色彩。倘若把建筑形式和结构材料比作/骨架0,那么围护结构就可认为是/衣服0,其在很大程度上将影响甚至决定使用者的冷热能量消耗。不同于住宅建筑,公共建筑的热工性能很难下定论,尽管节能设计标准中限定了围护结构的热工性能,受限于建筑设计中的诸多元素和形状,执行起来困难较多。

　　利用计算机建模技术,动态模拟建筑物供暖、供冷和通风全年能耗,是目前国际公认的科学评价工具之一。参照北京市地方节能标准DBJ/T01-100)20055公共建筑节能评估标准6[2],将实际建筑与参照建筑的全年能耗进行比较,从而判定建筑的方案是否达到节能标准,建筑物理模型如图2所示。通过调整不同朝向的窗墙比、窗户及玻璃幕墙性能、屋顶和外墙的热工性能,比对全年运行能耗和供冷供热峰值能耗,同时考虑造价的经济性,从而得出最佳方案。