・３１２・ 建 筑 技 术 第４５卷第４期２０１４年４月 Ｖｏ１．４５ Ｎｏ．４ ＡＤｒ．２０１４ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｅｖ 低密度住宅昀绿色设计研穷 杨 剑 （湖南城市学院规划建筑设计研究院，４１３０００，湖南益阳） 摘要：针对低密度住宅区，分析了某项目中采用的外保温复合墙体、地源热泵系统、小区雨水收集系统等 绿色技术。从建筑造价和运行费用出发，在保证良好住宅舒适度的前提下，降低建筑全寿命周期中的资源及能 源的消耗量，实现了绿色建筑成本在较短时期内回收。 关键词：节能；低密度住宅；绿色设计；成本控制 中图分类号：ＴＵ２４１．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－４７２６（２０１４）０４—０３１２—０４ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＯＮ ＧＲＥＥＮ ＤＥＳＩＧＮ ｏＦ Ｉ ｏＷ—ＤＥＮＳＩＴＹ ＲＥＳＩＤＥＮＴＩＡＩ ＢＵＩＬＤＩＮＧＳ ＹＡＮＧ Ｊｉａｎ （Ｕｒｂａｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｕ ｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，４１３０００，Ｙｉｙａｎｇ，Ｈｕ ｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒｅｅｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｌｏｗ—ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｓｕｃｈ ａｓ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｈｅａｔ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｗａｌｌ，ｇｒｏｕｎｄ—ｓｏｕｒｃｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｓｙｓｔｅｍ，ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｒａｉｎ ｗａｔｅｒ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｅｔｃ．Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｎｓｅ，ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｌｉｖｉｎｇ ｃｏｍｆｏｒｔ ｉｓ ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ；ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｒｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｇｒｅｅｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｃｏｓｔ ｗｉｔｈｉｎ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｈｏｒｔ ｐｅｒｉｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ；ｌｏｗ——ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｇｒｅｅｎ ｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｓｔ ｃｏｎｔｒｏｌ １工程概况 低密度住宅小区项目位于石家庄鹿泉市铜冶镇．规划 用地面积８６ ８６９ ｍ ，项目主要建筑为山地低密度住宅， 地下部分面积２０ ６８７ ｍ ，容积率为０．４２，建筑密度为 ２５％，绿地率４３．８％，小区总人口约为３３３人，总停车数 石家庄市属于暖温带『生季风气候。紫玉山庄 由１ １ １套３层低密度住宅组成，总建筑面积约５７ ２４１ ｍ２， 收稿日期：２０１３一ｌ１一ｌ２ 作者简介：杨剑（１９８６一），湖南娄底人，硕士，主要研究方向为绿色建筑 设计．ｅ—ｍａｉ１：２４５１ １８０３＠１６３．ｃｏｍ． 表２ ３种系统的最大应力及变形 系统 最大应 力／ＭＰａ 三种墙体强度均达到要求。在满足热工性能前提下可 ／ｍｍ 外墙最大变形 ／ｍｍ 内墙最大变形 适当减少基层墙体厚度以减少材料、节约资源。 参考文献 【１］夏建光，王正清 勤梧．建筑节能的重要意义和实施途径『ＪＩ．中国科 技信息，２００８（１９）：２４—２５． 普通粘土砖墙 新型外保温系统 胶粉聚苯颗粒系统 ２．８ １４ ２３．５ Ｏ．０２ Ｏ．Ｏ３ Ｏ－２３ ０．Ｏｌ ０．０２ ０．１２ 【２１建设部标准定额研究所．建筑外墙外保温技术导￣ＫＪ［ＭＩ．北京：中国建 筑工业出版社，２００６． 布情况最好。在满足热工性能的前提下可适当减小基 ［３】涂逢祥．建筑节能［Ｍ】．北京：中国建筑工业出版社，２００２． ［４］张洪信，赵青海，等．ＡＮＳＹＳ有限元分析【Ｍ】．北京：机械工业出版社， ２０ｏ８． 层墙体厚度以节约资源。 ２结语 通过对保温墙的设计及优化得出。 （１）模拟求得新型外保温系统、聚苯颗粒外墙外 保温系统、普通粘土砖墙的总传热系数与理论计算十 分接近，误差分别为１％，ｌ％，０．１％。 【５］ＪＧＪ１４４－２００４，外墙外保温工程技术规程［ｓ］． ［６】ＪＧＪ１３４－－２００１，夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准【ｓ】． ［７】张朝晖．ＡＮＳＹＳ ８．０热分析教程与实例解析【Ｍ】．北京：中国铁道出版 社，２００５． 【８］启森，赵庆珠．建筑热过程【Ｍ】．北京：中国建筑工业出社，２０００． 【９】张朝晖．ＡＮＳＹＳ热分析教程与实例解析【Ｍ】．北京：中国铁道出版社． ２ｏ０５． （２）通过计算得出，当保温层厚度相同时，保温性 能顺序为新型外保温系统＞胶粉聚苯颗粒系统＞普通 粘土砖墙，新型外保温系统的保温陛能最好。 ［１０］王充，冯为健，何文德．多层热套式压力容器的热一应力耦合分析 ［Ｍ］．北京：化工机械出版社，２０１ １． 【１ １】王秀琴．影响外墙保温板整浇施工质量因素分析与对策研究【Ｊ１． 建筑技术，２０１３，４４（１１）：１０２４—１０２７． （３）模拟墙体应力分布明显小于墙体最大强度。 ２０１４年４月 杨剑：低密度住宅的绿色设计研究 表１外保温复合墙体（墙体Ａ）系数 分层做法 抗裂砂浆 ｋ１型空心砖 ｋ１型空心砖 为２２２辆。地形自西向东逐渐变缓，总体地形高差在５Ｏ ｍ左右。 厚度 热导率／ 修正 修正后热导率／ ２０ １２０ ２４０ 热阻 ０．０２２ ０．２０７ １．５８７ Ｏ．４１４ ０．０２３ 项目由景观大道、入口湖区、水系组团、ｕ形 ／ｍｍ ｆＷ，（ｍ・Ｋ）］ 系数 『Ｗ／（ｍ・Ｋ）］ ／（ｍ ・Ｋ／Ｗ） 组团、枝状组团及之状组团等部分组成。从地块外部规 划入手，以景观大道作为引入项目的交通主线，在主要 节点，利用湖区风情小镇概念，创造视觉效果。进入项 Ｏ．９３ ０．５８ ０．Ｏ４２ Ｏ．５８ Ｏ．８７ ｌ ｌ １－２ １ ｌ Ｏ．９３ ０．５８ ０．Ｏ５Ｏ４ Ｏ．５８ Ｏ．８７ Ａ级挤塑聚苯板 ８０ 水泥石灰砂浆抹面 ２０ 目地块，低密度住宅的规划以主题景观区为核心，结合 基地自身地形特点，将住宅按组团形式分类。 ２主要采用的绿色设计技术 设计中综合考虑了基地地形以及基地所处位置的 气象条件及周边环境等因素。项目主要采用绿色建筑 设计技术包含外保温复合墙体、地源热泵系统，人工湿 地污水处理技术以及雨水收集系统等。 ２．１外保温复合墙体 主体外墙为外保温复合墙，墙体由ＫＰ１型空心砖 和挤塑聚苯板组成，内外叶墙间每隔５００ ｍｌｎ呈梅花状 设置拉结筋。ＫＰ１型空心砖尺寸为２４０ ｍｍｘ１ １５ ｍｍｘ９０ ｍｍ，孔洞率为１８％，采用ＭＵ１０承重空心砖；Ａ级挤塑聚 苯板密度为３０ ｋｇ／ｍ３，热导率不大于０．０３３Ｗ／（ｍ・Ｋ），外形 尺寸为１ ５００ ｍｍｘ５００ ｍｍｘ３０ ｍｌｎ。外保温复合墙由１２０ ｍｍ厚外墙、２４０ｍｍ厚内墙、６０ｍｍ厚中间挤塑聚苯板 组成，内外墙由 钢筋拉结，间距５００ ｍｍ。 依据河北省《居住建筑节能设计标准｝（ＤＢＪ ０１— ６０２－－２００４），石家庄市处于寒冷（Ｂ）区，３层及３层以下 住宅外墙热导率不大于０．４５ Ｗ／（ｍ・Ｋ），比较外保温复 合夹心墙体（以下简称墙体Ａ，表１）和传统外保温钢筋 混凝土墙体（以下简称墙体Ｂ，表２）得出：在同样保证 外墙热导率为０．４２ Ｗ／（ｍ・Ｋ），墙体Ａ每ｍ 单价为３９６．６３ 元，墙体Ｂ为５４４．２６元。采用墙体Ａ比采用墙体Ｂ节约成 本２７．１２％。 ２．２墙体造价明细 ２．２．１ 外保温复合墙体 （１）外墙装修一般抹灰，２０ ｍｍ厚抗裂水泥砂浆， ３２．Ｏ９元。 （２）砌砖ＫＰ１粘土空心砖，框架间墙厚度５０ ｍｍ， ６２．５３元。 （３）墙中间保温层（Ａ级复合挤塑板）厚度５０ｍｍ， ５４．８５元。 （４）墙中间保温层（Ａ级复合挤塑板）每增减１０ ｍｍ子目乘以系数３，结果为３３．５１元。 （５）砌砖ＫＰ１粘土空心砖，框架间墙厚度２４０ｍｍ， １２８．４３元。 （６）现浇混凝土构件，过梁、圈梁Ｃ２０，１９．０２元。 合计 ４８０ ２．２５３ 表２传统外保温钢筋混凝土墙体（墙体Ｂ）系数 分层做法 厚度 热导率／ 修正 修正后热导率 热阻 ／ｍｍ ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］ 系数 ／［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］ ／（ｍｓ．ｒ，ｅｗ） 抗裂砂浆 ２Ｏ Ｏ．９３ １ Ｏ．９３ ０．０２２ 颀挤塑聚苯板 １ｏ０ Ｏ．Ｏ４２ １．２ Ｏ．Ｏ５０４ １．９８４ 钢筋混凝土 ３７０ １．７４ １ １．７４ Ｏ．２ｌ３ 水泥石灰砂浆抹面 ２０ Ｏ．８７ １ Ｏ．８７ ０．０２３ 合计 ５１０ ２．２４２ （７）现浇混凝土模板，圈梁、直形，ｌ６．５９元。 （８）现浇混凝土构件，构造柱Ｃ２０，１６．８５元。 （９）构造柱现浇混凝土模板，１３．６８元。 （１０）内墙装修抹灰为（混合）水泥砂浆，厚２Ｏ ｍｍ，１９．０８元。 外保温复合墙体合计３９６．６３元。 ２．２．２ 传统外保温钢筋混凝土墙体 （１）外墙装修一般抹灰、２０ ｍｍ厚抗裂水泥砂浆。 ３２．０９元。 （２）外墙外保温墙面粘贴（Ａ级复合挤塑板），厚 ５０ｍｍ，８６．５０元。 （３）外墙外保温墙面粘贴（Ａ级复合挤塑板）每增 减１０ ｍｍ乘以系数５，６７．５２元。 （４）现浇混凝土构件，混凝土强度等级为Ｃ３０，厚 ３７０ ｍｍ，１６９．３７元。 （５）现浇混凝土模板，清水模板，５８．４６元。 （６）钢筋直径在１０ ｍｍ以内，ＨＰＢ２３５级钢直径６ ｍｍ，７．８５元。 （７）钢筋直径在１０ｍｍ以内，ＨＲＢ３３５级钢直径１２ ｍｍ，１０３．３９元。 （８）内墙装修、抹灰，（混合）水泥砂浆，厚２０ｍｍ， １９．０８元。 传统外保温钢筋混凝土墙体合计５４４．２６元。 ２．３地源热泵系统 本项目内每幢低密度住宅均配备户式地源 热泵系统，根据建筑面积的大小户式地源热泵系统 的方案有所不同。以Ｂ户型为例．总建筑面积为 ４３７．４８ ｉｎ ，３层，利用地源热泵系统解决夏季制冷、冬 ・３１４・ 建筑技术 第４５卷第４期 季供暖及生活热水方案。设计夏季供回水温度７一ｌ２ 时还可节约用水，制热（储水）水罐根据热水用量定制， ℃，冬季供回水温度４０～４５℃，全年可提供４０～５５￣Ｃ生 采用不锈钢材料加工制作，管道采用ＰＰ—Ｒ管材，系统 活热水。 安装完毕后罐体及管道作保温处理。 ２．３．１ 系统方案 本设计为利用地源热泵系统解决全年空调和全年 提供生活热水的整体方案。 ２．３．２热泵系统 由地源热泵机组、循环水泵、负载循环水泵、直供 （冷）循环水制热水泵、热水循环水泵、水处理设备及电 器控制等部分组成（图１）。设计所选热泵机组为冷暖负 载（制冷、制热）模式机组内部转换，系统控制器可直接 设置和切换，无须操作（管道）系统阀门，制冷制热的温 度设置可调，具有多种检测（探测）和多项科学合理保 护功能，不必专人专业管理，操作完全自动运行（图２）。 热 水 图１系统原理示意 图２地源热泵工作原理示意 ２Ｉ３Ｉ３余热回收（热水）系统 利用热泵的余热回收系统，置换（加热）到４５～５５￣Ｃ 的生活热水，储水罐与热泵机组为承压 孤式循环制 热，制热水的水泵与机组联动并配有控制和操作 显示板，可自动运行（图３）。在供水管路上另设有１台热 水循环水泵，并设温度自动控制装置，使管道内的热水 温度自动定为时刻恒温消除冷水头，在提供热水的同 图３热泵的余热回收系统示意 ２．３．４主机选择 机组选择合适与否会影响空调效果、运行成本和 使用寿命，因此选择优质可靠的机组同样关键。 根据建筑物冷（热）负荷、热水所需功率及热泵工 作特性选择１台地源热泵机组。其型号为ＧＳＷＷＲ３６／ ４０Ｒ，利用此机组为住宅夏季制冷，冬季供暖．带热回 收全年为住宅提供生活热水，机组参数见表３。 表３机组参数 参数类型 参数值 参数类型 参数值 压缩机形式 涡轮式 压缩机数量／台 ２ 制热能力／ｋＷ ３９ 输入电力／ｋｗ ９．７ 制冷能力／ｋＷ ３５．６ 输入电力／ｋｗ ６．９ 热水能力／（Ｌ／ｈ） ｌｏｏＯ 外形尺寸／ｍｍ ８ＯＯ×６００×ｌＯ００ 地源热泵机组内设两台压缩机，根据冷热负荷微 电子计算机控制压缩机投入工作的数量节能，由于是 单台启动，故启动电流较小，各压缩机为的系统， 相互联系又相互备份、互不影响，单台压缩机出现故障 不影响空调使用。 机组设有多项保护和自检功能，并显示故障点。机 组设有全热回收系统，并有单独的控制系统。 ２．４人工湿地污水处理技术及雨水回收技术 ２．４．１人工湿地污水处理技术 人工湿地是由人工建造和控制运行的水面，结合 中心景观设置，通过利用土壤、人工介质、植物及微生 物协同作用，对污水进行处理的技术。本工程采用该技 术，污水处理成本约０．４２元／ｍ。，比传统污水处理技术更 为生态环保，同时可节约成本。 ２．４．２雨水回收技术 （１）雨水收集系统设计。本项目利用小区雨水管 道收集雨水。由水落管收集屋面雨水，雨水口收集路面 和绿地雨水。采用ＰＶＣ—Ｕ管材，道路两侧雨水口设置了 水箅子拦截杂物，以保证管路通畅。单体中阳台部分未 设置上水，故管线综合设计时无须担心住户将洗衣机 ２０１４年４月 杨剑：低密度住宅的绿色设计研究 表５采暖空调全年运行费用 季节 电功率／ｋＷ 夏季 ６．９ ・３ｌ５・ 放于阳台上而影响雨水的水质。 （２）雨水调蓄容积。结合利用基地中心水景，以 及基地西南侧的景观水池，可贮水３ ６００ ｍ 。充分利 用景观水池储水降低了贮水工程的造价和后期维护 费用。 冬季 ９．７ 室外侧水泵功率／Ｗ 室内侧水泵功率／Ｗ 风机盘管平均功率／Ｗ 运行天数／ｄ 空调运行系数 ９７０ ９７０ ６Ｏ ９０ Ｏ．５ ９７０ ９７０ ６０ １２０ Ｏ．６ （３）雨水处理工艺。本项目的雨水处理系统兼顾 雨水和景观水循环处理双重功能。中心景观需补水时， 将调节池中的景观水提升进入景观水池；通常可兼做 景观水的循环净化处理，以保证中心景观水质；当需灌 最大功￣ａ／ｋＷ 最冷（热）天用电量／（ｋＷ・ｈ） ８．４７ １３５．５２ １０．６７ ２５６ 溉小区绿化植被时，直接启动绿化用水泵，将处理后的 雨水直接用于绿化浇灌（图４）。 ００ ０ｌ ｌ 盎，ｐ ９ ９ ＿Ｉ －１ ＼，‘ 电‘Ｉ 察 水收彝 ｌ设备处理 景观用水Ｉ ｌ 灌溉用水 屋面收集 调节池 洗军用 图４雨水收集系统示意 ３地源热泵系统经济效益分析 表４为生活热水全年费用。表５为采暖，空调全年运 行费用。 表４生活热水全年费用 季节 热水消 生活热水 每天生活 冬季节热 全年生活热 季节 天数 耗量 电功率 热水费用 水总费用 水总费用 ／ｄ ／（Ｌ／ｄ） ／ｋＷ ／兀 ／兀 ／兀 冬季 １２０ ４００ １０．９７ ２－２ ２６４ 春秋季 １５５ 按照冬天标准计算 ３４１ ６０５ 夏季 ９０ 热量取自空调废热 Ｏ ３．１采暖、空调的年运行费用计算 通过表４，５７看出，全年系统运行费用为１２８７４元， 全年平均费用１２８７４＋４３７．４８＝２９．４３（元／ｍ２），表中空调 运行系数取自美国工程协会ＡＳＨＲＥＡ手册推荐值，夏 季取１６ ｈ／ｄ空调制冷，１０个风机盘管，冬季每日取２４ ｈ 采暖。 ３．２与传统空调、太阳能热水器经济效益比较 ３．２．１采用地源热泵系统 单位面积设备造价约为２５７．３５元．故整套设备价 格为２５７．３５ｘ４３７．４８＝１ １２ ５８５（元）。设备每年运行费用 为１２２６９，，６０５＝１２８７４（元）。１Ｏ年运行费用为１２８７４０元。 最冷（热）天运行费用／元 ６７．８ １２８ 平均天费用／元 ３３．９ ７６．８２ 冬（夏）季总费用／元 ３０５ｌ ９２ｔ８ 全年运行总费用／元 １２２６９ 因此，如果采用地源热泵系统，１０年的设备费用与 运行费用为ｌ１２５８５＋１２８７４０＝２４１ ３２５（元）。 ３．２．２采用传统空调、太阳能热水器 采暖和制冷方面：若采用传统空调，单位面积 设备造价约为２６４．４０元，故整套设备价格为２６４．４０ｘ ４３７．４８＝１ １５ ６７０（元）；设备每年冬季运行费用按ｌ８．Ｏ０ 元／ｍ针算，每年夏季按１２．０４元／ｍ计算，１Ｏ年的运行费 用为１８．００￣４３７．４８￣１０＋１２．０４ｘ４３７．４８￣１０＝１３１ ４１９（元）。 生活热水方面：若采用太阳能热水器，按冬季热水 消耗量４００Ｌ／ｄ计算，需７．６ ｍ２太阳能板，约２３０００元。假 设认为太阳能热水器全年运行费用为０元。 因此，若采用传统空调、太阳能热水器的模 式，１０年的设备费用与运行费用为１ １５ ６７０＋１３１ ４１９＋ ２３０００＝２７００８９（元）。 综上所述，采用地源热泵系统比采用传统空 调、太阳能热水器相结合的模式经济效益更高、更节 能，且投资回收期短。 ４结语 本工程绿色建筑设计立足于石家庄当地的地域、 气候特点，采用了适宜的技术，以合理的技术搭配控制 建筑的全寿命周期总能耗，并实现初期成本的短时期 快速回收，以达到节约资源、能源的目的。 参考文献 ［１】张绪涛．节能复合墙体的对比叨．建筑技术，２０１０，４１（７）：６４８—６５０． ［２】王竹茹．夹心保温复合墙体研究与探讨［Ｊ】＿砖瓦，２００８（９）． 【３】杨灵艳，徐伟，朱清宇，等．国际热泵技术发展趋势分析 暖通空 调．２０１２（８）． ［４】卢钧．地源热泵系统在别墅项目中的应用及分析［Ｊ】 ０冷空调与电 力机械，２０１２（３）．
