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福州绿色福州绿色联排别墅联排别墅设计设计 内容摘要内容摘要：在我国，建筑能耗占据了总能耗的 30%，建筑用能对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了 25%。本文结合福州地区具有的亚热带湿润型季节气候，通过对：围改造、屋顶绿化、自然通风、低能耗空调系统、水资源循环利用等方面设计，总结当地以往的设计经验，采取适应福州地区别墅的技术措施，设计低耗能的绿色联排别墅，为福州别墅建设提供参考。关键词关键词：屋顶绿化、自然通风、低能耗空调系统、水资源循环利用 前言前言 生存环境的日益恶化使得人们开始反思经济发展与环境保护的关系，建造与自然环境和谐共生的生态建筑成为时代的课题。从某些基本功能入手，采用适宜的技术措施，在经济、功能和环境之间找到平衡点，绿色建筑可以设计得既满足可持续发展的要求，又符合我国现阶段的基本国情。低能耗是绿色建筑的重要标志之一。遗憾的是，目前众多住宅在设计阶段就埋下了高能耗的种子，低能耗住宅设计首先应该充分考虑利用自然资源。与其他相对复杂、昂贵的技术相比外围改造、屋顶绿化、自然通风、低能耗空调系统、水资源循环利用是当今绿色建筑所普遍采取的比较容易接受而且廉价的技术措施，它具有节能、清洁的优点，体现了可持续发展的理念。根据福州地区的气候、地理特征，我们对福州地区别墅进行了充分的考虑。第一章第一章 福福州地区现有别墅的热工状况及能耗问题州地区现有别墅的热工状况及能耗问题 1.11.1 福州的气候特点福州的气候特点：福州属于典型的夏热冬暖地区，主要表现为夏季时间长且炎热潮湿、冬季温暖；降水量大台风多；太阳高度角大、辐射强烈。夏热季节盛行东南风和西南风，平均风速为 1.13.0s/m。由于太平洋温差气流的关系，平均每年要受 56 次台风的直接或间接影响。1.2 福州地区别墅的高耗能问题：随着生活水平的不断提高，福州地区别墅的能耗在逐步加大，而且能耗以及夏季的通风空调能耗和淋浴热水器为主。与高能耗问题相对应的是，福州地区住宅建筑外围护结构的热工性能不高，其热工性能平均水平与节能规范要求相比，屋顶、墙体、外窗的差距分别是 40%、15%、50%，总体水平仅达到标准要求的 60%。福州地区屋顶常用架空隔热屋面，其热工性能只达到标准要求的1/3。早期外墙普遍采用的 240 粘土实心砖虽基本能满足热工要求，但目前已经被禁止使用，现有的 180 单排孔砌块以及 180 钢筋混凝土外墙的热工性能均不能满足节能规范要求。别墅窗户普遍采用透明玻璃且绝大多数无遮阳板，其遮阳系数仅为 0.90.8，不符合节能规范要求；且别墅设计流行开大窗，夏季窗口受太阳辐射严重；外遮阳没有得到广泛应用，很多住宅的窗口没有采取任何外遮阳措施，多根据生活习惯采用内遮阳窗帘。第二章第二章 福州福州别墅别墅围护结构设计策略围护结构设计策略 2.1 福州别墅外围结构分析福州别墅外围结构分析 表 1 福州气象参数 项目 年平均温度 气温年较差 年平均气温日较差 极端最高 极端最低 福州 19.6 18.3 7.6 39.8-1.2 项目 最热月平均温度 最冷月平均温度 35天数 25天数 夏季时间 福州 28.8 10.5 22.5 188.9 510 项目 夏季室外最高计算温度 最热月平均相对湿度 最冷月平均相对湿度 年太阳辐射强度 全年时数 福州 37.2 78%74%42.5（*108J/）1848.2h 项目 全年日照百分率 全年雷暴雨日数 全年平均风速 夏季平均风速 冬季风速平均 福州 42%57.6 2.8m/s 2.9m/s 2.7m/s 资料来源：赵士怀、黄夏东、王云新福建省夏热冬暖地区居住建筑节能现状和展望 参照民用建筑热工设计规范（GB 50176-1993）1，夏热冬暖地区夏季隔热重点是围护结构的隔热设计。评价围护结构隔热性能指标为，在自然通风状况下，建筑的屋顶和东西外墙的内表面最高温度timax()不应该大于夏季室外计算温度的最高温度 temax（），即timaxtemax，并具体规定了一些城市的 temax，如福州（37.2）。若按该地区标准设计建筑围护结构，或许能满足最低限度的围护结构的隔热要求，但由于较高的室内表面温度，而且高于人体皮肤表面的平均温度（3335），对人体产生热辐射，不仅不能防止室内过热，而且不能满足节能要求。因此，即使对满足 timaxtemax 的既有建筑的围护结构也必须进行节能改造。与围护结构墙体相比，门窗的热阻远低于墙体，门窗的总面积占围护结构墙体的面积 30%左右，所以门窗是隔热的薄弱环节。而且现有门窗气密性差。通过上述分析可见，夏热冬暖地区既有建筑存在外围护结构（特别是门窗）的传热系数偏大，门窗气密性差，在炎热的夏季内气温超过 30，有的甚至高达 3335，远高于夏季室内热舒适温度的上限 28，不仅使该地区夏季室内热环境难以满足人们的正常的生活和工作需要，而且造成空调能耗的巨大浪费。并且我们调查发现窗户是能耗的主要通道，其主要有以下三点耗能途径：相对外墙体，窗户有较高的或高得多的传热系数，对能耗有较大的影响，对于本建筑其门窗面积与墙体面积的比为 0.18。太阳辐射透过玻璃入室，增加制冷空调能耗。太阳辐射透过玻璃有两种方式，一是直接透过玻璃；二是部分太阳辐射被玻璃吸收后转化为热，再通过热辐射传入室内。通常窗户均有漏风漏气问题，加之人们生活中必需的门窗开闭，导致能量外逸，这在冬天特别明显。2.2 别墅外围结构设计别墅外围结构设计 通过上述的分析，别墅的外围主要耗能为门窗，所以对别墅门窗进行以下六点设计：2.2.1 提高窗户的气密性提高窗户的气密性 一般窗户都有缝隙，室外冷空气或热空气渗入室内的能量是相当大的，当窗户的密封性能达不到节能标准要求时，应当采取适当的密封措施，例如在缝隙处设置橡皮、毡片等制成的密封条，使用优质密封条、密封胶等如三元乙丙胶条，复合材料密封条和优质硅胶。中空玻璃制作中要求头道密封必须使用丁基胶密封，二道才允许使用聚硫胶。在窗户改造中，加强密封性方法还有增加窗框窗扇间的密封，如将毛条密封改为优质密封条等。经改造后的窗户密封性为普通窗户的1 倍。2.2.2 提高窗户的隔热性能。提高窗户的隔热性能。窗户的隔热就是要尽量阻止太阳辐射直接进入室内。窗上玻璃部分的热作用决定于遮阳条件及玻璃的光谱特性。窗户有遮阳时，可以影响入射的辐射量从而减少传至室内的热流并降低室内的温度。实验显示西向玻璃窗的热量是同面积西向墙的 815 倍，但如果采用了遮阳措施，则可在很大程度上限制窗户的热作用。遮阳设施可固定控制进入室内的热量或有选择地调节进入室内的热量（在过热期减弱阳光的作用，在低热期让阳光通过）。2.2.3 遮蔽进入室内的太阳辐射是减少空调能源消耗的最有效途遮蔽进入室内的太阳辐射是减少空调能源消耗的最有效途径径 在窗内表面的玻璃上粘贴建筑隔热膜材可以挡住光线，特别是红外线、紫外线的辐射，滤去阳光中不同波段的红外线(阳光中的主要热源)和紫外线，隔热率达 83%紫外线阻隔率达 99%，而可见光的透过率也高达 78%。现场实测数据表明:室外温度高达 38-39时，同样条件的两问 16 m 的房问，贴膜房问比不贴膜房问最多可降低 3.5，空调的制冷耗电费用显著降低。粘贴建筑隔热膜简便易行，在既有建筑改造中较易推广。许多太阳控制膜有明显的遮阳作用，大多可减少太阳辐射热增益 30%40%。对本建筑用于采光的落地窗以及卧室的窗贴可见光透过率高的 UP75 窗膜，其余的贴隔热率较高的 UP50 窗膜将节约夏季空调能耗 10%以上。2.2.4 将金属窗框和窗扇骨架换成高热阻材料将金属窗框和窗扇骨架换成高热阻材料 将金属窗框和窗扇骨架换成高热阻材料如塑钢型材，断热铝型材，或者将钢、铝框与扇架用塑料异型材包覆起来，降低其传热系数。对钢窗，对本建筑的窗框做如此啊处理：将窗扇用 PVC 塑料型材包覆扇架（啮合法），并安上中空玻璃，而窗框进行油漆处理。2.2.5 加设外窗遮阳设施加设外窗遮阳设施 有关部门曾经对德国遮阳篷做过一个对比试验，用遮阳篷的房间比不用的房间一天可节约一度电，节电率 10%左右；如以西向阳光直射时段(西向外窗)为遮阳篷的有效作用时间，则节能率可达20%左右。改造工程一般采用不锈钢支架上固定阳光板的遮阳篷合理易行，也可以采用铝合金格栅遮阳等系统。而在夏热冬暖地区的北区宜用活动外遮阳，夏季能抵御阳光射入室内，冬季能让阳光进入室内，目前市场上有卷帘遮阳系统、织物卷帘遮阳系统和百叶帘遮阳系统等供改造时选择。2.2.6 选择窗户的材料选择窗户的材料 根据分析，我们综合考虑，对于本建筑的改造采用 L0W-E 玻璃替代现 建筑的普通玻璃，用 L0W-E 中空玻璃窗两片玻璃中间间距6-24mm，周边用结构胶密封，间隔内是空气或其它气体。分子筛吸潮剂置于边框中或置于密封胶条中（称为暖边胶条），用以吸收气体中的水汽以防止内结露。LOW-E 玻璃的膜面置于中空的内表面,其结构如图所示：Low-E 中空玻璃的结构示意图 下表（2）为所选择的玻璃 FSCSE70 6FHS470-23+12A+6C 透明遮阳型浅灰型、FSCDE75 6FHD175-05+12A+6C 透明高透型浅灰和5mm 厚的普通玻璃热工性能参照。表（2）改造前后玻璃的热工系数 项目 KW(外玻璃窗传热系数，W/（m C）)Cs(窗玻璃的遮阳系数)FSCSE70 6FHS470-23+12A+6C 透明遮阳型浅灰 1.56 0.48 FSCDE75 6FHD175-05+12A+6C 透明高透型浅灰 1.60 0.52 5mm 厚的普通玻璃 6.34 0.93 资料来源：福耀集团（福建）工程玻璃有限公司玻璃参数 窗的保温隔热窗的保温隔热 下图是我们将以上措施结合后运用与我们的别墅的窗户设计之下图是我们将以上措施结合后运用与我们的别墅的窗户设计之中，希望能够通过这些设计，减少窗所造成的别墅内部的能耗损失，中，希望能够通过这些设计，减少窗所造成的别墅内部的能耗损失，并降低夏季空调能耗，增强冬季室内的保温效果。并降低夏季空调能耗，增强冬季室内的保温效果。第三章第三章 别墅自然通风设计策略别墅自然通风设计策略 4.14.1 自然通风的原理自然通风的原理 自然通风是在压差推动下的空气流动。根据压差形成的机理，自然通风可以分为风压作用下的通风和热压作用下的自然通风。图 4-1 表示了风压作用下的自然通风的形成过程。当有风从左边吹向建筑时，建筑的迎风面将受到空气的推动作用形成正压区，推动空气从该侧进入建筑；而建筑的背风面，由于受到空气绕流影响形成负压区，吸引建筑内空气从该侧的出口流出，这样就形成了持续不断的空气流，成为风压作用下的自然通风。图 4-1 风压作用下的自然通风 图 4-2 表示了热压作用下的自然通风的形成。当室内存在热源时，室内空气将被加热，密度降低，并且向上浮动，造成建筑内上部空气压力比建筑外大，导致室内空气向外流动，同时在建筑下部，不断有空气流入，以填补上部流出的空气所让出的空间，这样形成的持续不断的空气流就是热压作用下的自然通风。图 4-2 热压作用下的自然通风 下图是我们将热压作用以及风压作用产生的自然通风原理运用与我下图是我们将热压作用以及风压作用产生的自然通风原理运用与我们的别墅之中们的别墅之中 外墙的隔热与保温外墙的隔热与保温 隔气层一般采用沥青，卷材，隔气涂料等，这是目前采取用脚多隔气层一般采用沥青，卷材，隔气涂料等，这是目前采取用脚多的保温构造设计的保温构造设计 外墙结果绿化环境的主题，外墙结果绿化环境的主题，利用爬墙虎之类的攀缘植物，是一种利用爬墙虎之类的攀缘植物，是一种非常环保的外墙隔热方法。非常环保的外墙隔热方法。而我们的别墅设计中综合运用这两而我们的别墅设计中综合运用这两点，以增强墙体的保温隔热性能。点，以增强墙体的保温隔热性能。第四章第四章 中央空调节能设计策略中央空调节能设计策略 中央空调是智能建筑中耗电较高的设备，对其进行科学的管理和改进，也是节能降耗的主要手段。对于改造后的别墅，运用新材料和技术后，虽然初投资较大，但运行费用和维修费用少，符合节能建筑的要求。空调一直是建筑能耗中的大户，约占整个建筑能耗的40%-60%，调系统的能耗主要有两个方面：一方面是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热能耗，如压缩式制冷机耗电，吸收式制冷机耗蒸汽或燃气，锅炉耗煤、燃油、燃气或电等；另一方面是为了给房间送风和输送空调循环水，风机和水泵所消耗的电能。所以，建筑空调系统的节能主要包括降低设备能耗及运行控制能耗两大方面。结合福建省这冬暖夏热的天气特征，为解决建筑能耗大的问题，以福州的别墅为例对该建筑提出了节能改造可以通过以下机种形式实现：5.5.1.1.采用土壤地源热泵采用土壤地源热泵 5.5.1.11.1 什么是地源热泵技术：什么是地源热泵技术：地源热泵是利用地球表面浅层地热资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。即夏季将房间中吸收的热量通过载体（水）排放到地下土壤中去；冬季从地下土壤中吸取低位热能通过热泵机组提升至高位热能送至室内供暖地源热泵可以实现从制冷采暖生活热水中央新风节能。5.5.1.21.2 地源热泵空调系统为什么会节能：地源热泵空调系统为什么会节能：常规空气源机组的冷、热源是空气，空气温度季节变化很大，夏季制冷排放温度 35左右，而室外空气温度 35以上，很不利于排热；机组工作效率低。冬季供暖从室外空气中吸取热量，而冬季室外空气温度低，南方一般在 0-8，空调机组效率低，须加辅助热源，能耗大。加之南方气候潮湿，室外机组需要频繁停机除霜，空气源机组冬季除霜消耗约占机组总能耗的 10%左右。地源热泵空气系统的冷、热源是地下土壤，而在地下 1.5 m 深时，土壤温度受地面气候变化的影响就很小了。在地下 15m 以下土壤温度是恒温层，这个恒温层是地源热泵空调很好的冷、热源，夏季制冷向地下排放 35左右的热量，很易被土壤吸收，机组蒸发压缩比小，能耗小，冬季能从 18左右的土壤中吸取充分的热量，机组冷凝压力小，降低能耗。就是说，地源热泵的热量转移比其它空调要容易很多，仅需要较少的外界能源即可实现热量的顺利转移，既可供暖又可制冷的高效节能的空调系统。它利用铺设在土壤中的换热管道，实现空调房间和土壤的换热，以达到建筑空调的效果。夏季制冷时，还可以利用热回收技术来提供免费生活热水，综合计算，地源热泵空调系统的运行费用比常规空调系统节省 40 60%。制热能耗量较其他采暖方式减少 50-70%；制冷能耗量较其他制冷方式减少 40-60%。土壤地源热泵系统会为您节省大量的运行费用和维护费用。5.5.2.2.利用节能利用节能技术手段技术手段 5.5.2.12.1 中央空调控制技术中央空调控制技术 将中央空调系统与电能量管理系统、智能建筑环境监控系统等相关系统集成，可根据建筑内环境状况自动启动、停止空调系统以达到设备运行、生活环境自管理功能，即别墅自动控制技术实现集成联网控制，根据建筑实时的负荷调整主机 和其他空调设备，在保证室内温度和湿度的前提下，有效降低中央空调的电能消耗，尽可能的节约能源。空调自动控制系统包括冷热源的能量控制、焓值控制、新风量控制、设备的启停时间和运行方式的控制、温湿度设定控制、自动显示记录等内容，可通过预测室内外空气状态参数（温度、湿度、焓值等）以维持室内舒适环境为约束条件，把最小耗能量作为评价函数，来判断和确定需提供的冷热量、冷热源和空调机、风机、水泵的运行台数以及工作顺序、运行时间和空调系统各环节的操作运行方式，以达到最佳节约运行的效果。从采暖工况转换到制冷工况，甚至你不用到机房切换，只需要按一下安装在您的房间内的控制器。5.5.2.22.2 主机模糊变频控制技术主机模糊变频控制技术 主机模糊变频控制系统主要对地源热泵机组等设备进行节能群控制管理，由于这些是设备师中央空调系统中主要耗能部分，因此该技术在建筑中的应用非常有价值。变频器的应用日益广泛，空调控制系统中采用变频技术也不例外。不同类型的机组都有较完善的自动控制调节装置，能随负荷变化自动调节运行状况，保持高效率运行。空调机组、末端设备和水泵等设备采用变频控制，可以使该部分设备的能耗减少 30%以上。将变频技术引入中央空调系统，保持室内恒温，对其进行的节能改造是降本增效的一条捷径。5.5.2.32.3 新风换气技术新风换气技术 将室内的冷热量回收，大量节省耗能，技术特点是投资较少，投资回收期短。5.5.2.42.4 冰蓄冷技术冰蓄冷技术 增加一个蓄冰装置，在夜间电力低谷时段开启制冷机系统，将电力以冷量的形式储存在蓄冷设备内，而在白天电力高峰时段再将所储存的冷量释放到空调系统中去。冰蓄冷技术能有效平衡电网的负荷，移峰填谷，充分发挥电站的发电效率，节能减排，使用冰蓄冷空调无论在经济效益上，还是社会效益上意义更为重大。5.5.2.52.5 增大送风温差和供回水温差增大送风温差和供回水温差 若系统中输送冷（热）量的载冷（热）介质的供回水温差采用较大值，则当它与原温差的比值为 N 时，从流量计算式可知，采用大温差时的流量为原来流量的 1/N，而管路损耗即水泵或风机的功耗则减小为原来的 1/N2，节能效果显著。故应在满足空调精度、人体舒适度和工艺要求的前提下，尽可能加大温差，但供回水温差一般不宜大于 8。5.5.2.62.6 采用变流量技术采用变流量技术 变风量空调系统可以通过改变送风量的办法来控制不同房间的温湿度。同时，当各房间的负荷小于设计负荷时，变风量系统可以调节输送的风量，从而减小系统的总输送风量。这样，空调设备的容量也可以减小，既可节省设备费的投资，也进一步降低了系统的运行能耗。而风量的减小又节约了处理空气所需的能量。采用变风量系统可节约能源达到 30%，并可同时提高环境的舒适性。据统计，采用变风量空调系统，全年空气输送能耗节约 1/3，减小设备容量 20%-30%。5.5.3 3地源热泵的优势和特点地源热泵的优势和特点 5.3.15.3.1 传统空调存在的问题传统空调存在的问题 存在热岛效应:使得外界局部空间环境条件恶化。当空气温度低于零度时，机组效率下降，并且当环境温度低于-5时，机组效率极低，甚至无法开机，需加辅助热源（家用普通3P 机仅电辅加热就达 2000W），辅助加热时的能效比 COP 要小。冬季室外机组需要频繁停机除霜，其结果是除霜损失约占热泵总能耗的 10.2%，如普通 3P 机就要增加 300 瓦电能浪费。福州地区因为空气湿度大，一般当环境温度 5时外机就开始结霜。使用 5 年的老机组 8左右就开始结霜。夏天当空气温度高于 35时，常规空调机组效率开始下降，空气温度越高，机组制冷效率越低，能耗增加。在空气温度为30时，常规空调机组能效比 COP 也仅有 2.2 左右。室外机或冷却塔有噪音及霉菌污染。室外机（压缩机）长年暴露在露天，寿命大大减少。灰尘集在散热器上，起了保温作用，阻碍热交换，增加了能耗。常规空调系统夏季制冷是将室内的热量吸收后通过冷却系统（风机或冷却塔）排放到空气中去，冬季供暖有两种方式：第一种是锅炉（电、油、煤、气）供热，第二种是从空气中吸取部分热量，另增电辅加热，但运行费用高，采暖效果差。5.5.3.23.2 地源热泵空调的优势地源热泵空调的优势：（地源热泵埋管方式）再生能源利用：地源热泵利用地球表面浅层地热作为冷热源进行能量转换的空调系统，而地源能是取之不尽、用之不竭、无限的可再生能源。一般空调对着空气换热称为风冷热泵，缺点在于天气炎热或者寒冷最需要冷量或热量时效率反而下降。地温一年四季基本恒定在 16左右，略高于该地区平均温度 1 到 2 度，使得热泵无论在制冷或制热工况中均处于高效率点。土壤有较好的蓄热性能，冬季通过热泵将大地浅层的低位热能提高对建筑供暖，同时蓄存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时蓄存热量，以备冬用，保证大地热量的平衡。经济有效的节能技术：地能的温度，一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源（冷源），这种温度特性，使地源热泵系统比空气源空调系统运行效率要低 40 60%，节能费用40 60%左右。冬季运行时，COP 约为 4.2，即投入 1KW 电能，可得到 4KW 的热能，夏季运行时，COP 可达 5.3，投入 1KW 电能，可得到 5KW 的冷量，能源利用效率为电采暖方式的 3-4 倍；并且热交换器不需要除霜，减少了结霜和除霜的用电能耗。比常规空气源空调节能50%左右。环境效益显著：地源热泵系统运行无燃烧、无排烟、无废弃物，没有任何污染，真正意义上的环保空调系统。供热时没有燃烧过程，避免了排烟污染，供冷时省了冷却塔，避免了噪音及霉菌污染。无燃烧设备，从而不存在爆炸、失火和中毒的隐患。一机多用、应用范围广泛：地源热泵系统可供暖、制冷、生活热水；一套系统可以替换原来的锅炉加空调制冷机的两套系统；特别适合于别墅住宅的采暖、空调。使用年限长，维护费用低;地源热泵机组机械运动不减少，运行稳定，不受室外气候影响使用年限地上部分一般在 20 年以上，二地下部分可使用 50 年以上。地源热泵地埋管使用年限：地源热泵室外埋地换热管是一种高密度聚乙烯管（HDFE），这种管材化学性能稳定，耐腐蚀。管材内壁光滑，流阻小，热导率高，循环水温低（一般 35以下），管内表面不会产生结垢层。在一定的压力，一定的温度下可安全的再地下使用50 年以上。舒适：因为地源热泵机组供冷暖时都是通过冷热水经风机旁管交换完成的，所产生的冷气和暖气（或辐射热）比常规空调的要更柔和的多，热不易感冒。节省占地面积：省去了冷却塔、锅炉及与之配套的煤棚和渣场，节省了土地资源，产生附加经济效益，并改善了建筑物的外部形象。可分区控制：中央空调享受的档次，又可达到单体空调局部控制的效果，不存在“大马拉小车”。地源热泵空调是以地下土壤（或地下水）作为冷、热源，夏季将吸收室内的热量通过地埋管排放到地下，冬季采暖是从地下吸取热量通过热泵机组提升温度供房间采暖，不需任何辅助加热，采暖效果好。第第六六章章 供电系统的节能供电系统的节能设计设计 6.16.1 照明系统设计：照明系统设计：照明能耗仅次于中央空调能耗，在保证人员的舒适度的前提下，可采取以下设计方式：使用节能照明器具：在不影响照明效果的前提下选用节能环保光源和灯具是最行之有效节能措施。安装照明节电器：实现稳压、滤波、提高功率因数的作用，达到节能与延长灯具使用寿命的效果。选用智能建筑环境监控系统：智能和灵活的控制建筑灯光系统的启停及调光，在保证照度的同时尽可能地使灯光系统更节能，实现方式包括自动定时开闭灯光、根据照度自动开闭、根据照度自动调光、变换预设的场景亮灯模式等。6.26.2 供配电系统设计：供配电系统设计：采用无功补偿设备和电力过滤波器，改善电能质量，实现节电降能。选择变压器在峰平谷各时间段的运行方式，减少空载损耗，提高利用率。加装节电装置平衡三相负荷，减少电能损耗。第第七七章章 别墅节水与水资源利用策略别墅节水与水资源利用策略 7 7.1.1 分质排水系统分质排水系统 别墅内实行分质排水，将优质排水和黑水分流，黑水通过化粪池预处理后直接排入市政污水管道。7 7.2.2 中水处理及回用中水处理及回用 别墅区中水处理：由于进入景观水体的雨水和中水均经过人工湿地等构筑物的处理，水质可以达到回用水的要求；所以湿地出水直接用水泵抽取，送入别墅区高位水柜，通过回用水管网送向别墅区内各回用水点，可以用于冲洗厕所、冲洗汽车、园林绿化、喷洒道路等。处理流程如下图 处理流程图 湿地前池 高位水柜 泵 毛发过滤器 泵 预处理池 到 别 墅 区各 回 用 水 废水 人工湿地 7 7.3.3 节水设备的运用节水设备的运用 我们根据身边用水的状况，结合别墅的实际情况，设计了一套别墅废水利用系统。该系统对别墅的给排水管道做了部分改造，在不改变原有给水排水系统的前提下增加了一个废水储水箱以及水管、弯头、三通等配件，最上层房间利用收集的雨水；其余各层利用上层楼的洗澡、洗漱、洗衣用水等废水冲洗便池，整别墅多余的废水经处理用于绿化、洗车等，以减少用水成本，节约水资源。我们的别墅节水设备主要针对别墅楼的连排设计而改造，将整层楼的别墅横向连接，使上一层只要有人用水，就可添加入下一层的水箱，以达到废水的充分利用。我们的设计利用重力使水自上而下进入管道和水箱，不要其他任何能耗，做到真正的节能减排。局部设计的亮点是水箱的设计，我们借鉴了化粪池的处理原理，将水箱中段的清液溢出，沉淀物自然沉淀，达到处理废水中杂质的目的，避免管道的堵塞。水箱设计：我们的别墅节水设备的水箱设计是一个创新。水箱根据生活污水中头发、泡沫等杂质的性质，利用化粪池的设计原理，将废水中段的清液溢出以达到除去杂质，防止管道堵塞的目的。水箱采用封闭式，防止运行过程中可能产生的异味。水箱内使用过滤装置，并设有维修管口，保证系统不会被杂物淤塞。冲厕水箱高度合理，符合冲厕水压要求，使用方式简单易行。为了防止回流污染，节水装置进入水箱的管道与自来水管分开，保证安全节能。并且，水箱内特设的小水箱可以保证每次冲厕的用水量足够且减少浪费。除臭方法：利用回水湾的液封，可以防止管道中废水中发酵而产生的臭气；密封的水箱也可以防止废水对我们生活质量的影响。而且，我们设计的水箱仅有 100 升，废水在其中停留的时间理论上不会超过一天，据了解生活废水发酵时间较长，所以在除臭方面不用过多关心。工艺创新：有效利用上层盥洗废水，二次利用，用来冲洗下层厕所便池。每间别墅连通，只有当整层水箱蓄满的状态下才会溢流，使溢流水得到充分利用，提高了总污水回用率。最高层利用雨水，使水量得到供给，减少自来水的使用量。材料及布置创新：管道采用 UPVC 塑料管，其安装基本不改变原有给排水管道，便于实施，经济实用。同时，将每层各个别墅间的水箱相互连通，提高了废水利用率。而且该套装置结构简单，取材方便，节水效果明显。5.45.4 无动力雨水收集无动力雨水收集 别墅使用无动力雨水收集。这种雨水收集方法，就是在雨水收集时就进行雨水的预净化，而且是无动力全自动的雨水预净化，然后进行科学储存，不涉及饮用范畴还可以省却消毒工艺。在受雨初期，雨水从屋顶汇集进入落水管，与雨水同时进入落水管的树叶、树枝等粗大杂物会被过滤网阻挡。此时的雨水并不是理想的收集对象，因为在初雨阶段，雨水冲洗了房顶等受雨面的灰尘，以及可溶的与不可溶的杂物，所以这类初雨将被直接抛弃。而后的雨水才会先后进入二个雨水收集器，经过无动力在线过滤器、表面杂质去除两道工序后，第一个收集器内的雨水可以用于浇花、冲地等，第二个收集器内的雨水可以用于生活杂用，如冲厕所、洗澡、洗衣服。第八章第八章 分析分析与评价与评价 8.18.1 节能与能源利用评价节能与能源利用评价 围绕“节约资源、节约资源、保护环境、以人为本”的基本理念，该别墅达到综合能耗为同类建筑的 25%，再生能源利用率占建筑使用能耗的 20%的设计目标。该设计的中央空调采用土壤地源热泵，运用中央空调控制技术、新风换气技术、冰蓄冷技术、变流量技术等多种节能技术，使空调采暖系统的冷热源机主能效比符合国家标准公共建筑节能设计标准GB50189 第 5.4.5、5.4.8 及 5.4.9 条规定，性能系数和能效比都很良好。通风方面，也利用福州地区的地理和气候条件，充分的利用自然风，大大降低了空调的工作负担。水资源利用方面，该设计的水系统规划方案较为完善，采用了耐落水管 第一个收集器 第二个收集器 屋面雨水 过滤 腐蚀、耐久性能好的管材和密闭性能好的阀门，供水系统采用变频给水系统进行了分项计量改造，有效地避免了管网漏损，且室内卫生间选用节水器具，统筹、综合利用了各种水资源。参考文献参考文献 1民用建筑热工设计规范（GB 50176-1993）2工程经济学第二版附录 6 3绿色建筑评价技术指南中国建筑工业出版社 42008 绿色建筑与建筑新技术中国建筑工业出版社 5低能耗住在设计的自然通风技术策略 张庆余、许勇铁、杨荣华