三星级绿色建筑案例介绍—华侨城体育中心刘加根1林波荣2田军3[摘要]作为首批获得国家绿色建筑标识、全国唯一的改扩建的三星建筑，深圳华侨城体育中心项目通过对围护结构、能源系统、自然通风和采光等方面进行模拟优化与技术经济分析后，应用了诸如温湿度独立控制、中水处理利用、清水混凝土与旧有建筑建材改造和再利用等大量的节能、节水、节材等人性化技术，从而达到了项目设计能耗达到《公共建筑节能设计标准》规定能耗的72%；太阳能热水系统提供50%以上的生活热水；非传统水源的利用率达到36%；40%以上的室外地面为透水地面的高要求指标。[关键词]绿色建筑三星体育中心改造温湿度独立控制中水处理利用1背景随着绿色建筑的“四节二环保”（节地、节能、节水、节材、室内环境与运营管理）的理念不断深入人心，契合国家《绿色建筑评价标准》的星级认证与绿色标识，首批绿色三星级绿色建筑于2008年底通过设计阶段的标识认证。其中，华侨城体育中心作为全国唯一的改扩建的三星级绿色建筑项目受到广泛关注。华侨城体育中心建筑面积5130㎡，包括新建体育馆4341㎡和原有体育用品商店和游泳更衣室的改造。新体育馆地上二层，地下一层，主要功能有综合运动球场、乒乓球室、健身室、瑜伽舞蹈室、咖啡厅、图书阅览室、办公室等。本项目从设计初始就按建设部《绿色建筑评价标准》三星级设计，于2008年11月竣工。通过对围护结构、能源系统、自然通风和采光等方面进行模拟优化与技术经济分析后，项目设计能耗相当于《公共建筑节能设计标准》规定能耗的72%；50%以上的生活热水通过太阳能热水系统提供；非传统水源的利用率达到36%；40%以上的室外地面为透水地面。图1为建筑竣工落成鸟瞰图。图1竣工鸟瞰图1刘加根，硕士，北京清华城市规划设计研究院2[联系作者]林波荣，博士，副教授，清华大学建筑学院，100084TEL：+8613910989594/010-62785691E-mail:linbr@tsinghua.edu.cn3田军，博士，深圳华侨城地产设计研创中心2绿色建筑技术方案2.1绿色节能技术方案总汇针对绿色建筑三星奖的细则对体育中心的技术方案进行了详细的研究与分析，并指导于后续设计，其中，对建筑的围护结构、能源系统、采光、自然通风等方面进行了有针对性的优化分析，从而形成了最终的华侨城绿色建筑技术方案。表1列出了华侨城体育中心主要的绿色建筑节能技术方案：表1绿色节能技术方案编号技术方案优势多种遮阳方式的应用，1具有较好的遮阳效果，同时保持良好的观景效果与建筑的一体化制冷系统COP较常规系统有较大的提高，具有显著的节能效2温湿度独立控制系统果，可以在新风热回收、蓄能、降低能耗比例得分空气源热泵+太阳能热应用免费的太阳提供生活热水，具有显著的节能效果和环保3水效果，太阳能光热建筑一体化利用4地下室光井充分利用自然采光，节省照明电耗5被动式自然通风屋顶拔风、建筑导风6水处理技术雨水收集、回渗和中水处理再利用技术旧建筑的改造和再利7旧建材的改造和再利用、绿色施工用2.2建筑节能设计在建筑节能设计方面，建筑充分考虑周边资源和气候特点，通过尝试多种节能、生态技术、设备系统的集成应用，设计实现了能耗低于《公共建筑节能设计标准》规定值的80%，比同类项目节能60%，整体达到国家《绿色建筑评价标准》（公共建筑）三星级标准规定。建筑节能设计主要从围护结构节能、设备系统节能、照明节能三方面进行考虑。首先对建筑的围护结构进行分析。考虑到体育中心现有设计的围护结构方案大都处于较好的水平，且深圳地重遮阳的区域特点，对体育中心现有的窗户设置方案进行改进分析，如表2所示。通过对围护结构进行优化分析后，建筑的冷负荷降低约5%，初投资增加约2万元。表2围护结构改造方案优化-窗朝窗墙面积措施现有方案改进方案遮阳措施向比(m2)面积普通玻璃窗不变贴膜31.49东0.28157.45LOW-E中铝合金中外卷帘125.96空玻璃窗空玻璃窗LOW-E中铝合金中南0.5631.9固定遮阳31.90空玻璃窗空玻璃窗普通玻璃窗不变贴膜39.94铝合金中垂直遮阳遮挡景172.28空玻璃窗观，采用贴膜西0.76531.6LOW-E中铝合金中外卷帘90.79空玻璃窗空玻璃窗铝合金中无228.59空玻璃窗LOW-E中铝合金中北0.863.43无63.43空玻璃窗空玻璃窗其次针对不同的暖通空调系统形式对建筑能耗的影响进行分析，项目以常规的螺杆式电制冷机（额定COP=5.0）制冷的全空气系统为参考方案，通过对盐溶液除湿温湿度独立控制方案、热泵式溶液空气处理机组方案以及多联机方案与参考方案进行比较，结合项目自身的空间的使用情况，划分了常用空调供冷区域和大空间空调供冷区域，最后选择在常用空调供冷区域中选择温湿度独立控制的供冷方式满足建筑物夏季供冷负荷的需求，大空间采用预留的常规空调方案的系统方案。温、湿度独立调节的空调系统避免了常规空调系统中热湿联合处理所带来的损失。溶液式新风机组结合高温冷水机组，制冷系统的COP可达6。第三，采用太阳能光热系统提供50%的生活热水系统。根据参考的常规冷水机组的供冷方案和燃气锅炉的供热方案，和选用的温湿度独立控制供冷和太阳能热水+空气源热泵供热的方案的比较分析。选用系统方案的节能率为45.2%，初投资的回收年限为5.3年，具有显著的节能效果和较好的经济性。表3给出了两种方案的详细比较。表3方案比选：参考方案与实际采用方案年耗年耗年耗节能年运年运行初投初投资回方案电量气量能量率行费费节省资收年限单位万度万m3MWh%万元%万元年参考方案7.00.96138/11.5/25.4/实际方案5.80.05858.56.345.253.15.3第四，照明系统节能：优先选用T5高效荧光灯、节能灯，照度功率密度值办公、商店、阅览室等场所参考照明目标值设计，控制在9~11W/㎡，同时辅以分区控制策略，从而达到照明节能的目的。最后，采用了先进的能耗分项计量系统。采用智能化仪表，采集需要的水、电、空调等用能参数，通过分析统计平台对能耗进行分析，以趋势线、柱状图、分析报表等多种形式显示节能效果，如图2所示。图2分项计量控制系统综合建筑围护结构节能，设备系统节能，照明节能三方面的技术措施，项目设计能耗相当于《公共建筑节能设计标准》规定能耗的72%。2.3建筑节水设计建筑节水部分除了常规的分质供水、雨污分流、污废分流等措施外，所有用水器具按《节水型生活用水器具》CJ164及《节水型产品技术条件与管理通则》GB／T18870的要求选用节水器具。水龙头为延时自动关闭水龙头、便器采用延时自闭式自动冲洗阀，淋浴采用了脚踏阀。非常规水源利用采用了雨水收集，中水回用系统。中水回用系统处理规模为20T/d，原水为游泳馆更衣室淋浴排水、游泳池溢流水、屋面及附近雨水。再生水用于冲厕、绿化、道路、洗车等，采用水泵二次加压。通过比较计算，非传统水源的利用率达到36%。除此以外，屋面绿化采用滴灌系统，使用水源为中水。系统可根据雨量及湿度控制灌溉水量，实现全自动运行。2.4节地与室内、外环境节地与室内外环境部分主要在于绿化的配置，地下空间的合理利用，以及建筑室内外风环境，自然通风、自然采光的利用。本项目合理地采用屋顶绿化、垂直绿化等方式，并采用包含乔、灌木的复层绿化（图3）。同时合理设置透水砖铺地，结合大量的绿地，使透水地面面积占室外地面面积的40%以上。采用下沉的地下体育馆合理开发利用地下空间，地下空间占总建筑面积的15%以上。图3绿化系统（自左向右依次为屋顶绿化、原有乔木保留、垂直绿化）室内、外环境主要采用CFD、ECOTECT等建筑环境辅助模拟工具对室外风场、室内自然通风、室内采光进行分析、优化，达到最优设计的目的（图4）。室外规划设计阶段，通过风环境模拟，保证建筑物周围人行区距地1.5m高处风速小于5m/s，且有利于夏季和过渡季的自然通风。室内设计阶段：1）通过自然通风模拟得出天窗的总面积（不少于2.5㎡×16=40㎡），外窗的可开启率（不少于10%）以及内窗开口率（15%以上）；同时给出了阴雨天气时，在天窗无法开启或者阴天屋顶集热量不足的情况下应采用打开侧窗进行风压通风的措施建议。2）经过采光模拟分析得出各层的照度以及优化措施：在地下一层里，羽毛球场照度达标，平均照度大约在500lux左右。东侧中庭底部的照度不够，而乒乓球场的天然采光更加薄弱，建议从屋顶设置光导管至乒乓球场；在接待门厅建议从大门处周边吊顶“引光入室”。三层的办公室内区天然采光效果薄弱，考虑通过吊顶从西南立面引光；图书室建议采用光导管的部分光线的措施或者直接在其屋面开设天窗。图4室内外环境模拟优化（自左向右依次为室外风环境、室内自然通风、自然采光优化）2.5其他本项目还就节材与运营管理等方面进行了可行的绿色建筑技术措施研究。节材方面主要措施如下：外墙采用清水混凝土，省却涂装、贴砖、铺石之类工程;回收利用旧的铺地石板，用作停车场铺地；拆除的钢筋整理回收;土建和装修工程一体化施工，不破坏和拆除已有的建筑构建及设施，避免重复装修。运营管理：华侨城物业除取得了ISO9002、9001国际质量体系认证，ISO14001环境体系认证之外，还通过楼宇自控系统对空调控制系统、照明控制系统、给排水控制系统、能耗分项计量系统进行集成，使各子系统和设备始终处于有条不紊、协调一致的高效、被控状态下运行，为管理提供决策依据，有效地降低设备运行、维护费用，达到节能的目的。3总结与展望作为第一批获得绿色建筑三星认证的公共建筑，华侨城体育中心设计团队的做法值得充分肯定与继承：在设计全过程中以生态建筑，节能建筑为目标，充分考虑周边资源和气候特点，敢于尝试多种节能、生态技术、设