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河北省建设服务中心:“四新”技术集成的典范工程
时间:2009-07-28 09:01:49  来源:城市化杂志  作者:顾晴 

河北省建设服务中心项目,外立面沉稳大气,外墙浮雕颇具特色,建筑内部更是将建筑节能与人性化做得恰到好处,大厅壁画上的“奉献、廉政、高效、便民”等政府职责,以我国传统书画艺术的形式进行装饰,更显该项目在设计施工方面的匠心独具。

河北省住房和城乡建设厅相关负责人介绍说:“河北省建设服务中心项目总共采用了17项系统技术,是‘四新’技术即新技术、新材料、新设备、新工艺的典范工程。”据了解,近年来随着河北省的城市化进程加速,建筑节能工作迫在眉睫。河北省住房和建设厅希望通过自身工程的建设对全省的建筑节能起到示范作用,进一步加大“四新”技术在河北省建筑领域的推广和应用力度,同时也希望这个工程像它本身的形状“百”字形一样成为一个名副其实的百年工程。

建筑专业:性能优越

围护结构体系包括自保温外墙体系的选择、绿化种植屋面的选择、节能门窗的选择。

建筑新型自保温外墙体系选择。针对本工程的功能性质、使用条件、装修标准、结构形式等具体情况,按技术进步、性能优越、经济适用的原则,以及本工程地处石家庄市区,属二类气候区,按寒冷地区节能标准超过65%的要求进行设计选材,经过结构方案比选及投资比选,采用现浇钢筋混凝土框架结构是最佳方案。

根据本地区广泛应用的外墙保温系统及新推广应用技术进行比较,工程优先选用自保温外墙材料。采用大孔径轻集料复合保温砌块,砌块规格360×240×190。空腔内填充表观密度20kg/m3的聚苯乙烯泡沫塑料,抗压强度2.5Mpa。容重800 kg/m3。经国家建材局检测中心试验检测,其平均传热系数值为0.4w/(m2.k)。按240厚外墙,无需另加外保温材料,可直接采用聚合物水泥砂浆粘贴面砖,并且具有强度高、质量轻、与砂浆亲合力强、工艺性能好、保温隔热性能突出、施工方便且工期短的优势。按《公共建筑节能设计标准》节能50%,外墙外保温平均传热系数应低于0.6w/(m2.k),该自保温墙材在不附加保温层的情况下,已经大大优于该指标,且与建筑物同寿命、无保温层脱落更换等后顾之忧,属优选新技术产品。与目前广泛使用的加气混凝土200厚+50厚聚苯乙烯复合保温墙体系统相比,该系统明显具有技术先进性和适用性。

轻型绿化保温屋面系统选择。本工程按不同部位的功能需求,安装不同构造方式的绿化、保温隔热系统,具有重量轻、保温隔热性能好、防水性能可靠、绿化阻根性好、便于施工等特点。

——庭院绿化。本工程室外庭院为地下一层非采暖车库屋项上覆土绿化庭院,种植灌木、草坪、局部乔木。构造做法为:300厚腐质种植土;200厚砂壤土;土工布滤土层;25厚轻型聚丙烯滤水网片;4厚阻根型铜离子高分子防水层代替传统的40厚C20细石混凝土保护阻根层及防水层;20厚水泥砂浆找平层;细石混凝土找坡层最薄30厚;钢筋混凝土自防水楼板250厚。

——主体上人屋面。按一般上人屋面设计,考虑轻型移动绿化荷载200kg/m2,待设备安装后,重新组织最大范围的功能型绿化,种植草坪或低矮植物。屋面保温构造如下:40厚C20细石混凝土掺5%防水粉保护层,由配筋φ6@200双向,分格<6m,缝内嵌1:1沥青砂;薄铺0.15厚聚乙烯薄膜一层隔离层;4厚自粘型SBS改性沥青防水卷材防水层;1:3水泥砂浆掺聚丙纶或锦纶-6纤维0.75-0.90kg/m3找平层;1:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡最薄处30厚找坡层;60厚XPS板(表观密度350kg/m3)保温层;钢筋混凝土屋面板250厚;该屋面传热系数为0.51W/(m2.k)。

——局部一层绿化屋顶。屋顶种植层以草皮,少量花灌木为主。具体构造如下:300厚种植营养土(自然土重的1/2);100g土工布一层;25厚聚乙烯滤排水盘;4厚蓄水毯;4厚阻根型铜离子高分子防水层代替传统的40厚C20细石混凝土保护层及防水层;20厚1:3水泥砂浆找平层;1:8水泥膨胀珍珠岩2%找坡层,最薄处30厚;50厚挤塑聚苯板(XPS板)保温层,密度350kg/m3;250厚现浇钢筋混凝土板。该屋面传热系数0.42w/(m2.k)。

节能门窗。本工程建筑体形系数为0.25;窗墙面积比:南向32.5%;西向38.2%;东向38.2%;北向27.2%。按《公共建筑节能设计标准》节能50%时要求,当体形系数小于0.3,窗墙面积比小于40%时,外窗传热系数应小于2.7w/(m2.k)。本工程外窗以矩形窗为主,局部设计隐框玻璃幕墙。建筑外窗及玻璃幕墙均采用隔热断桥铝合金型材,离线Low-e钢化玻璃,中空12厚(满充氩气)。设计外窗保温性能远低于节能50%要求,可达到K<1.8w/(m2.k)的传热系数。通过采用Low-e低辐射玻璃,可有效限制太阳辐射热能透过的特性,达到隔热目的,遮阳系数Sc<0.25的Ⅰ级标准。已满足三步节能65%的标准要求。现把建筑中空玻璃改为采用真空玻璃,同样采用上述构造做法,其传热系数0.7w/(m2.k)。同时外窗的隔声及遮阳性能达到更高水平。因此,本工程采用隔热断桥铝合金型材及真空玻璃构造,传热系数0.9w/(m2.k)。门窗具有保温性能优越、隔声、气密性好、耐侯性好等特点。

建筑冷热负荷估算。通过建筑外围护条件的技术改进,大大提高了围护结构的保温性能。根据既定的建筑设计条件估算,夏季年总冷负荷为1110KW,冬季年总暖负荷为1020KW,与八十年代“基准建筑”相比,每年夏季:可节约冷量305KW,节电80252KW,节约资金20865元;每年冬季:可节约热量305KW,节电80252KW,节约资金20865元。节水537t,节约资金1611元。

结构专业:节材、环保

为了更好地实现“河北建设服务中心工程”在结构设计上达到“节材和环保”的目的,结构专业在“四新技术”应用方面,紧密结合了建设事业“十一五”推广应用的新技术。主要从以下几方面进行了考虑:

高效钢筋技术。工程采用的HRB500级钢筋抗拉强度设计值420N/mm2 ,是HRB335级钢筋的1.4倍。为充分发挥其抗拉强度高的特点,基础受力筋和框架梁纵筋采用了HRB500级钢筋,总用钢量为207吨(其中框架梁用钢量130吨,基础用钢量77吨)。HRB500级钢筋与HRB335级钢筋相比,框架梁钢筋用量可减小15-20%左右,节省钢筋约19.5-26吨;基础钢筋用量可减少28%左右,节省钢筋约22吨。总共节省钢材48吨。按市场价格5800元/吨计算,仅材料可节约资金27.84万元。节材、节资效果明显。

粗直径钢筋直螺纹机械连接技术。优点:质量稳定,性能可靠,现场可实现提前预制,施工方便,快捷。

高性能混凝土技术。(1)混凝土裂缝防治技术:本工程平面尺寸为79.1×12.8m2,内设两个厅院,不宜设缝,但长度79.1m>55m(结构伸缩缝最大间距),故采取设施工后浇带的构造措施、抗裂混凝土配合比优化设计方法以及施工中的一些技术措施,防治混凝土裂缝。(2)高强度混凝土技术:三层以下框架柱采用C50高强度混凝土,与普通的C30混凝土相比,强度提高61%,柱断面由C30的800×800(内柱)、600×600(边柱)减小到C50的650×650(内柱)、500×500(边柱),按综合制造价计算在框架柱中采用C50混凝土比C30混凝土节约投资约2万,由于框架柱截面变小增加了室内使用面积和使用空间。

清水混凝土模板技术。在楼板、框架梁、框架柱、地下室混凝土墙内侧中,采用清水混凝土模板技术。免去抹灰,直接作涂料,施工速度快,并确保工程质量。节约投资约为28万元。

现浇混凝土空心楼盖结构技术。在7.5×6.0、7.5×8.2和7.5×7.5m柱网内采用现浇混凝土空心楼盖结构技术,除框架梁外室内无任何次梁,室内空间更加开阔美观。与普通梁板结构相比,该楼板自重轻,刚度大,变形小,抗震性能好;由于楼板中的封闭空腔结构,减少了噪音、热量的传递,使隔音、隔热、保温性能得到显著提高。

给排水专业:运行低廉

太阳能技术的应用,具有明显节能、环保、管理方便、运行费用低的特点。太阳能技术用于生活热水系统,技术上比较成熟。在天气日照较好的情况下可以通过集热器吸收太阳能辐射热制备洗浴用热水。在阳光充足的情况下,可以制备水温达60℃热水;在日照不足情况(冬季)下,虽然制备的热水温度较低,还可以采用电辅加热方式与其他供热水系统(如蒸汽加热、电加热等)结合使用,提供一定温度需要的热水。太阳能热水器是吸收太阳的热能将冷水晒制成热水,其循环形式为自然循环;依热水需求量来确定其集热板面积。

本建筑在五、六层设有单间卫生间,需要供应洗浴热水。按每间卫生间每天使用一次计,其用水量标准为300升/小时的混合水,洗浴用热水量为Q=3600升/小时。将洗浴用冷水制备成37-40℃用热水,需热量为W=3600-(40-10)=108000千米×1.163=130000W。每年按太阳能可用时间十二个月,每月按21天工作日,可节约电量31652kw,每年可节约资金1.9万元。

暖通专业:绿色清洁

地源热泵空调系统(新能源利用)。地源热泵技术,是一种高效节能、无污染、低运行成本的新型空调技术。本项目采用竖直地埋管地源热泵空调系统,共采用两台螺杆式地源热泵机组,冷量912w/台,室外地埋管深度50m,打井320口。辅以消防水池系统,夜间由地源热泵蓄能,白天与地埋管共同工作,满足机组运行。该系统以水(或加有防冻液的水)作为冷热量载体,水在埋于岩石内部的换热管道与热泵机组间循环流动,实现机组与大地土壤之间的热量交换。

本工程竖直地埋管地源热泵系统总投资为374万元,与传统空调系统初投资124万元相比,每年节省投资58.51万元。回收期=(374-124)/58.51=4.27年(静态)也就是说,初投资时多投入的250万元,经过4.27年的运行,就可以全部节约回来。在以后的15年多的时间里(寿命按照20年计算),此种系统可以节省920.36万元的费用,具有明显的经济效益。

空气热回收系统。本工程设有风机盘管空调系统,辅设新风热回收系统。进入室内的新风经过冷热交换装置与排出的室内空气进行能量交换后进入室内,尽最大可能避免排出气体所携带的能量流失,能量回收效果显著。本工程在公共空间(如大小会议室、多功能厅、活动室及重要办公室)均设置了新风换气机,可有效节约部分能量。能量节约在该部分可达50%。

变流量空调水系统。本工程空调系统中所有风机盘管及空调机组,均设置电动两通阀。目的是可以根据室内温度调节控制通过房间盘管水量及机组总水量,由空调水流量控制空调机组运行的台数,从而达到节电目的。特点是节约用电与节约运行费。整体投资624.35万元,与传统空调投资544.38万元相比增加投资为80万元。

空气热回收及变流量空调水系统节能指标:冬季空调节电41904KW,节运行费21790元;夏季空调节电65384KW,节运行费33981元。全年排气热(冷)回收节电41280KW,节运行费21460元,节约冷却水2324t,节约水资源费6972元,共节电161923KW,节水2324t,节运行费84200元。投资回收期为800000/84200≈10年。

电气专业:高效节能

本工程对于节能变压器及电动机设备、T5系列高效照明灯具等新技术的应用,目的是节约用电。电气专业采用相关节能产品、节能技术后,节电率达15%;年节电量257925kwh;年节约电费206340元(电价按平均0.8元/ kwh)。在电气设计中应用的主要节能产品、节能技术如下:

节能变压器及电动机设备采用:(1)变压器:应用节能型SCB10变压器,节电.8%,增加投资2.5万元,增加投资部分回收期3.2年。(2)电动机:应用YX2系列电动机,损耗减少20%,效率提高了3%。增加投资部分回收期3.4年。

T5系列日光灯应用: 办公室照明T5系列日光灯, 较传统的T8系列日光灯提高光效20%以上,达到节约用电目的。价格较T8系列高出10%左右,增加投资部分回收期2.0年。

太阳能光伏发电系统: 路灯及庭院照明采用独立太阳能灯具。年节约电量4380kw.h,投资4800x48盏=23.04万元。寿命25年,节电10900kw.h,费效比为2.1元/kw.h。

自然光导入照明技术应用:本工程地下车库采用自然光导入照明技术,利用8套镀银铝板导管将自然光导入地下,可基本满足日常白天地下空间照明需要。投资5万元,年节约用电约17520kw.h。

楼宇自控系统:采用楼宇自控系统对空调、水泵、风机、电梯、照明等用电设备进行优化控制,该系统造价约450元/点,投资回收周期5年左右。

 
 

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