作者：刘璐    东南大学

    可持续绿色建筑的核心内容在于对建筑物全生命周期的运营与维护。在“武进·绿色建筑产业聚集示范区”的方案设计中，以对建筑物全生命周期的分析应用为核心，运用BIM手段从建筑设计伊始到后期的运营管理以及日常能耗的计算中，通过Ecotect Analysis等绿色分析软件模拟建筑的全生命周期过程，实现建筑的可持续化与最大限度的节能绿色。
    常州在中国建筑热工设计分区上属于冬冷夏热地区。冬冷夏热地区的气候特点为夏季十分炎热，而冬季又比较寒冷。在这种气候条件下进行建筑设计时，既需要保证夏季的降温通风，又要保证冬季的保温隔热。要着重考虑使用建筑外遮阳、自然通风以及冬季采光等被动式节能技术，与主动式太阳能集热以及太阳能发电技术结合使用。考虑到夏季屋顶受日照强烈温度较高，建议采用绿植屋顶并结合灌溉系统进行综合降温。在节水方面要优先考虑雨水收集与中水系统的循环利用。

   从之前的分析结果中可以看出，常州地区的最佳朝向为南稍偏东方向，因此将建筑形体向南向和东南向倾斜以方便布置太阳能光电板与集热板，争取更多的太阳辐射能。

   利用Solar Design软件对本案建筑用水量进行预估计算，所得到的结果为8300L/天，考虑到其中所产生的中水量约为600L;根据常州地区年降水量的统计结果，估算出雨水收集系统所能收集到的雨水量约为1500L/天。两数据相加得到循环回收的水量为2100L/天，即用来为种植屋面和景观树木灌溉的水量可以节约766.5吨每年。


考虑到建筑的最佳朝向，在进行屋面太阳能板布置时需考虑到最佳的铺设角度和朝向，以保证太阳能光电板能获得最佳的照射效果和最高的转化效率。从结果中可以看出，虽然相较于第一种布置方式，第二种铺设太阳能板的面积更少一些，但单位面积内太阳能板的利用效率得到大大提高。从节材和经济性的角度来看，第二种铺设方式更加合理有效。
    热水系统与太阳能板组合设计。种植屋面系统是本案设计的重点之一，种植屋面系统本身具有较好的节能环保理念。传统屋面在夏季容易受太阳的过度暴晒而导致顶层过热，一方面种植屋面可以缓解之一问题；另一方面，种植屋面还可以提高场地内的绿化率，吸收二氧化碳的排放。另外，可上人的种植屋面的设计增加了参观者的游览体验，可以帮助更好的宣传绿色环保理念。


太阳能集热系统主要包括太阳能集热器、集热循环系统及储热水系统（储热水箱）。太阳能集热系统主要用来给用户提供热水(太阳能热水系统）、冬季供暖(太阳能暖房系统）等。太阳能集热器主要有平板型太阳能集热器、全玻璃真空管太阳能集热器、真空热管太阳能集热器几种，集热器是将太阳能转化为热能的核心构件。
 
   从三种集热器的对比分析可以看出，平板型太阳能集热器在热吸收效率，单位面积产热量、系统稳定性到等方面均优于全玻璃真空管太阳能集热器和真空热管太阳能集热器。而且平板型太阳能集热器通过优化设计，可实现集蓄分离，各部件独立安装，储热水箱可灵活布置，极大地满足了太阳能与建筑一体化。不足之处在于平板型太阳能集热器抗冻能力较差，但考虑到镇江气候特点，冬季室外温度大都在0℃以上，因此采用平板型太阳能集热系统作为主要的太阳能集热构件。

    从太阳能在建筑中的应用分类中可以看出，太阳能光热技术利用种类最多，技术最成熟。利用太阳能对水体加热、对建筑物进行采暖是目前主流的太阳能应用趋势。
 
    通过比较分析，选用平板式太阳能集热器，型号为Emaru Sp.z.o.o.由建筑屋顶起坡角度确定太阳能板倾角为10°（屋顶坡度）+20°（确保前一排太阳能板不会遮挡到后一排底部照射）=30°，与常州纬度基本吻合；又常州地区最佳朝向的分析结果确定太阳能办方位角为南偏东7.5°。由屋顶预留面积决定铺设太阳能板面积，为660㎡。


     采用温差循环太阳能热水系统。此种型式的储存箱置于收集器上方，水在收集器中接受太阳幅射的加热，温度上升，造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差，因此引起浮力，此一热虹吸现像（thermosiphon），促使水在除水箱及收集器中自然流动。此种型式因不需循环水，维护甚为简单，故已被广泛采用。考虑到日均用水量为4500L/天，周末用水量变化较大，故设置容积15000L的水箱，水箱底面积15㎡，高度1m。采用发泡型聚氨酯材料进行保温，保温材料厚度为50mm。辅助加热源为电源，加热功率为50kw。集热循环管路选用管径DN40型，参考流量0.91L/s，参考流速0.68m/s；保温材料选用聚氨酯，保温厚度10mm。集热循环管路选用常规型330W集热循环泵，设计扬程为15m，设计流量为0.91L/s，造价为2500元。供热循环管路选用常规型330W集热循环泵，设计扬程为15m，设计流量为0.91L/s，造价为2500元。供热循环管路选用管径DN70型，参考流量3.01L/s，参考流速0.82m/s；保温材料选用聚氨酯，保温厚度10mm。
    最终得到太阳能热水器分析报告书：



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