某城九区住宅楼工程可再生能源建筑应用示范项目可行性研究报告.docx

1、某城九区住宅楼工程可再生能源建筑应用示范项目可行性研究报告某城九区住宅楼工程“可再生能源建筑应用示范项目”可行性研究报告一、工程概况3二、示范项目目标及主要内容7三、工程技术示范方案10四、技术支持32五、风险分析35一、工程概况1、项目概况*城九区是*城居住区内的一个住宅小区，位于某市*区新建*之南，*路以西。*城为#自治区建设规模最大的“城中村”改造项目之一，总占地112.91公顷，是以居住性质为主的综合性社区，区域总建筑面积168.55万平方米，绿地占40%。在居住区内包含13个小区，每个小区采用封闭管理系统，各自设置独立的出入口，院落之间由绿化系统贯穿起来，形成相对独立、安静的院落空间

2、。其中，九区总占地面积14.23公顷，总建筑面积22.64万平方米，容积率1.59，绿化率39%；其中住宅建筑面积21.64万平方米，住宅又分为多层住宅31栋，砖混结构，建筑面积16.5万平方米，小高层住宅5栋，钢筋混凝土剪力墙结构，建筑面积5.14万平方米，配套商业设施1万平方米。2、*城九区总平面图二、示范目标及主要内容（一）、项目目标*新城项目节能与绿色的总体目标是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，为业主提供健康、适用和高效的居住环境。同时，通过本项目的建设对本地区及周边地市起到一定的示范作用，从而推动可再生能源在这些地区建筑中的应用，以促进建筑的可持续发展。

3、满足民用建筑节能设计标准（JGJ26-95）的要求。民用建筑节能设计标准的主要限值要求：2、最大限度地利用可再生能源可再生能源（包括太阳、风、地热、水等等）是通过太阳的作用提供的可不断“再生”的能源。人类可以获取并利用它，并且不会污染环境。结合某市特有的气候条件，本项目拟将各种形势的可再生能源综合应用，以替代建筑使用阶段所消耗的非可再生性能源。从而节约常规能源，减少CO2及其它对环境造成不利影响气体的排放量，最终达到降低由于建筑使用对能源的消耗和对环境破坏的目标。具体目标为：􀁺 在生活热水方面：*城九区项目中，可再生能源提供的能量占耗能量的50。􀁺 在节电方

4、面：*城九区中，可再生能源提供的能量占耗能量的20。􀁺 总能耗：可再生能源提供的能量占总耗能量10。（二）、主要内容本项目在节能和绿色建筑方面采用的主要技术措施有：1、外围护结构达到综合节能规范标准。2、采暖使用分户计量的方法。3、采用地板辐射方式供暖。4、采暖系统分户计量收费。5、窗户采用双玻断桥铝合金窗，增加保温隔热及隔音效果。6、屋面采用倒置式屋面做法。7、雨水部分回用，用于补充景观水体或冲洗道路、浇灌花木等。8、采用节水洁具、龙头及节能灯具。9、小区室外照明使用太阳能光电技术。10、使用分类垃圾处理技术。三、工程技术示范方案（一）、围护结构体系1、目标本项目的围护结构

5、节能设计应主要围绕外墙、屋面、门窗的保温隔热设计以及外窗的遮阳设计等展开。在各向围护结构设计方面拟采用多种不同的技术措施，以起到节能技术集成和示范的作用。满足并超过民用建筑节能设计标准的要求，最终目标是力求达到节能50的目标。2、措施1)、外墙从经济上考虑，做好外墙保温是提高建筑节能率最便捷的方式。相比外窗来说，在同样节能投资花费的前提下，外墙保温比外窗保温提高节能率的幅度更大。因此在建筑提高从节能率的角度来说，要尽最大可能提高外墙保温效果。根据保温形式的特点和节能要求，考虑到内保温对热桥阻断作用相对较差，以及住宅建筑使用特点等因素，应选用外墙外保温构造体系作为外墙节能措施的选择。外保温系统示

6、意简图如下：外墙外保温体系目前选用较多的几种形式有：EPS 或XPS 板外保温体系、胶粉聚苯颗粒外保温体系和硬质聚氨脂泡沫外保温体系等，各种保温体系根据保温效果和造价的不同来选用。总得来说聚氨脂外保温体系效果最好，胶粉聚苯颗粒外保温效果最差，需要更厚的保温层，EPS 和XPS 板外保温系统居中；造价则按反顺序排列。本项目中，外墙保温材料使用EPS 板和胶粉聚苯颗粒外保温。（注：应在确定外墙外保温体系以后做相关的耐候性实验，以检验体系经长年使用以后的性能，包括各层抗拉强度，表面是否起鼓、开裂等）此外，外保温要能够将所有外墙包围起来，这样不仅是节能的需要，也是切断墙角、过梁等热桥，防止内侧冬季结露

7、的需要。在有条件的情况下，推荐建筑首层地面毗邻外墙的部位应采取保温隔热措施。2)、屋面建筑的屋顶在整个外表面所占的比例较大，因此屋面的保温对于提高建筑整体的节能率也有非常重要的作用。对于屋面的选择，从节能的角度来说要先满足节能要求以后再考虑构造形式等问题，所以屋面的保温层厚度是热工关注的焦点。考虑的屋面节能措施分为两种：倒置式平屋面保温体系和浅色屋面Cooling Roof 体系。各体系具有如下的优点：倒置式平屋面保温体系能消除热桥和墙体裂缝及渗水，隔热保温性能优良，延长建筑物使用寿命；浅色屋面Cooling Roof 体系结合保温材料和防水技术，达到节能和改善顶部房间室内热环境的良好效果；下

8、图显示了倒置式屋面的主要构造层结构：针对本项目，屋面保温材料使用EPS 板，并且根据承压要求对板材的抗压性能提出要求。屋顶绿化技术有利于减弱建筑物的热岛效应，同时还具备较好的观赏效果，但应配合其他专业，结合太阳能光热利用来考虑。3)、外窗及外门对于外窗在重点考虑提高保温隔热性能的同时，还应考虑隔声等问题。对外窗的要求是实现冬季最大限度利用太阳能、夏季遮挡太阳辐射的作用，同时基本满足室内自然采光的需要。如果外窗保温效果不好的话，外墙和屋面保温做得再好也是徒劳的。根据节能率的不同要求以及兼顾夏季隔热，根据本项目建筑的特点，外窗可选择使用中空双玻断桥铝合金窗，并配合采用合理的遮阳形式。由于外门在整个

9、建筑中所占的比例很小，它对节能率的影响不大，而且外门的安全性是比节能性更重要的关注点，因此外门在满足基本的节能设计要求即可，建议使用传热系数较小的节能型外门。4)、热工缺陷及热桥部位热工缺陷的存在往往会破坏围护结构整体的保温性能，更为严重的热工缺陷和热桥还有导致室内结露的危险。因此我们建议建筑构造部位的潜在热工缺陷及热桥部位须加强断热处理。对于阳台，在做法上可以参照外窗（墙）保温的方式来处理，应当进行一定的热工分析，争取将热桥效应降低到最低程度。推荐建筑首层地面毗邻外墙的部位应采取一定的保温措施。为了得到围护结构各部位的平均传热系数，还需要对梁、柱、拐角等热桥部位进行细部分析和统计，了解建筑物

10、局部热桥的部位及对保温性能的影响程度。对一些必要的热桥部位进行数值模拟研究，进而采取相关的技术措施以保证最终的围护结构热工性能。5）、外遮阳遮阳的种类：A、选择性透光遮阳利用材料的吸收、反射和透射特性，控制进入室内的阳光。如高层建筑中常采用的各种热反射薄膜，有色玻璃等等。B、内置式活动遮阳包括内遮阳、嵌入式遮阳、双层皮（double-skin）夹层遮阳，而内遮阳通常又可采用悬挂窗帘、设置卷帘、百叶（louver）帘或百叶窗等形式。内遮阳的效果较差。而嵌入式遮阳则是在双层玻璃之间设置百叶帘。双层皮夹层遮阳根据需要与室内、室外进行通风，将夹层的过热及时带走。C、建筑外遮阳可分为固定式建筑构件遮阳和

11、活动式遮阳。常用的包括水平遮阳、垂直遮阳、挡板遮阳、外置活动卷帘等形式，也可利用建筑的围廊、周围的树木或藤蔓植物来遮阳。技术方案的确定：针对本项目的特点，根据不同的朝向和不同的外窗条件，可利用建筑的挑檐进行遮阳。（二）冷热负荷估算1、某气候特点对节能指标的要求1）、某地区气象参数日干球温度统计􀁺 冬季季采暖计算干球温度-5，夏季空调计算干球温度为33.1；湿球温度为28.6；􀁺 历年最低温度-25；历年最高温度41.2；􀁺 最大冻土深度1.6m；􀁺 最热月平均相对湿度76%；􀁺 主导风向及频率：NW（冬季

12、），SE（夏季）；􀁺 年平均风速：3.1m/s（夏），3.3m/s（冬）；􀁺 采暖度日数（HDD18）为4017（d），空调度日数（CDD26）为29（d），按照JGJ2695民用居住建筑节能设计标准要求，该地区采暖年耗热量指标为21.3（W/m2）。居住建筑的冷、热负荷计算是一切采暖空调工程设计的基本依据。对于本工程采暖负荷和空调负荷来讲，是通过全年逐时动态负荷计算，除了可以对设计冷、热负荷进行校核，还能更精确的对全年冷热总负荷进行计算；这些是进行建筑外围护结构热工参数优化、太阳能热水系统全年的取热量和放热量计算以及系统配置优化的基础。本次计算采用的能耗计

13、算软件采用了反应系数计算方法，以美国劳伦斯伯克力国家实验室开发的DOE-2 软件作为计算核心。这是一套完整的和可扩展的瞬时系统模拟软件。DOE-2 软件最早开始于1975 年，DOE-2 软件可以模拟建筑物采暖、空调的热过程。用户可以输入建筑物的几何形状和尺寸，可以输入室内人员、电器、炊事、照明等的作息时间，可以输入一年8760 个小时的气象数据，可以选择空调系统的类型和容量等等参数。DOE-2 根据用户输入的数据进行计算，计算结果以各种各样的报告形式来提供。基于上述特点，DOE-2 软件非常适用于建筑能耗动态模拟计算和分析。本项目中，由于住宅部分占冷、热总负荷的比例较大，并且所有住宅建筑的围

14、护结构和建筑形式相类似，因此选取典型建筑，进行详细的全年动态逐时负荷计算。并在此基础上，计算采暖冷热总负荷。2、典型建筑负荷计算1）、建筑物概况*九区典型建筑2）、室内设计参数按照夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准要求，住宅部分冬季采暖室内设计温度取18；夏季空调室内设计温度取26，相对湿度取65%。3）、围护结构热工性能建筑物的围护结构热工性能参数，首先应完全符合目前的相关节能标准规范的规定。在此基础上，根据本工程的特点应尽量优化围护结构体系，以达到降低空调系统能耗，节约运行费用的目的。下表为按照JGJ2695民用居住建筑节能设计标准规定，住宅部分围护结构应达到的热工性能参数。根据以上要求以及

15、本工程需要，围护结构热工性能取下列参数进行计算：􀁺 外墙传热系数K=0.3 W/(m2K)。􀁺 屋面总体传热系数K=0.25 W/(m2K)。􀁺 外窗传热系数K=2.5 W/(m2K)，遮阳系数SC 0.5。外窗的可见光透射比以及气密性应符合规范规定。􀁺 地面及采暖、空调房间地下室外墙传热系数K=0.35 W/(m2K)，热阻=2.1(m2K)/W。􀁺 住宅的分户墙、楼板以传热系数K=1.2 W/(m2K)。以上围护结构做法建议按当地工艺条件及造价综合比较后最终确定，但热工性能参数应达到上述要求。4）、人

16、员、照明、设备及新风负荷住宅楼人员数量按36/户计算。设备负荷主要考虑家用电器的发热量，按6W/m2 计算。照明负荷按8W/m2 计算，其中40%直接以对流方式散入室内，其余以辐射方式散入室内。以上的人员、设备及照明负荷在夏季空调期考虑，冬季的室内得热作为采暖有利因素同时也计入负荷。住宅楼居住空间的换气次数，统一按1 次/h 考虑自然通风，计算渗风负荷。5）、计算结果6）、全年动态负荷模拟计算结果在DOE2 中建立建筑物动态负荷计算模型，如下图所得到的住宅楼全年动态逐时负荷曲线。7）、采暖空调总负荷计算结果根据以上计算结果，各部分设计冷、热负荷指标分别取13.5W/ m2 和30.2W/m2。

17、下表为冷、热总负荷计算表，夏季空调总负荷2921.4KW，冬季采暖总负荷为6535.3KW。名称面积热指标供热负荷冷指标供冷指标备注(w/m2)(kw)(w/m2)(kw)*城九区21640030.2653513.52016同时使用系数为0.6；管网损失为3%8）、生活热水负荷计算结果下表为住宅生活热水设计小时用热量以及最大小时用热量的计算结果。由于采用蓄热进行生活热水供应，蓄水容积按300m3 计算。则冬季生活热水负荷为2016KW，夏季为2897KW。生活热水设计用热量以及最大加热量项 目冬 季夏 季用水量标准（L/人.d）8080用水温度（）6060冷水温度（）520用水人数582658

18、26小时变化系数2.342.34设计小时用热量（kw）28972106理论蓄热水容积（m3）300300设计小时耗热量持续时间（h ）44全天最大热水用量（t/d）370370平时小时加热量（kw）9286759）、冷热总负荷根据上述估算，本报告中选择设备和经济计算所依据的冷、热总负荷为：A）冬季：采暖热负荷为 6.535MW，生活热水最大负荷为2.016MW。B）夏季：冷负荷为：2.921MW，生活热水最大负荷为：2.897MW。（三）供热供冷系统及系统原理1、太阳能热水系统1）、生活热水耗热量估算在本示范项目中，设计热水温度60，冷水温度10，用水人数为5826，用水定额100L/人d，取

19、用水定额的50%，计算出供热水所需的太阳能得热：59966MJ。2）、太阳能热水系统概述太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。太阳能热利用的基本方式是采用太阳能集热装置接收太阳能或者聚集太阳能使之转化为热能并加以利用；太阳能集热系统由太阳能集热器、贮热水箱、泵、管道和相关附件、控制部件和辅助热源组成，是太阳能热利用的热源部分，它利用太阳能将水或者传热工质加热并贮存起来，然后输送到供热、制冷的各个末端设备，向建筑物提供生活热水，满足建筑物的采暖、空调需求；这也是当前太阳能热利用中技术成熟度较高、经济竞争力较强、应用广泛、产业发展最快的领域。太

20、阳能集热系统根据集热系统的工质循环方式分为自然循环系统和强制循环系统，根据系统是否承压，分为承压系统和非承压系统；用于采暖、制冷时，必须采用强制循环、承压系统。目前我国市场上用于太阳能集热系统的太阳能集热器主要有平板型太阳能集热器和真空管型太阳能集热器，大部分企业的产品质量和性能指标达到和符合国家标准要求，但也有部分企业的产品质量不过关或不能满足与建筑结合工程使用的性能要求，因此，对用于建筑工程的太阳能集热系统产品，必须通过国家认可质量监督检验机构的性能质量检测；必须依据质检机构出具的检测报告中提供的性能参数和当地的太阳能资源和气象条件进行优化系统设计，才能保证太阳能集热系统的长期稳定运行，获

21、得理想的节能效益。某市属于北纬40地区，太阳能资源十分丰富，年日照小时数2940 小时，年平均日照率为66，年辐射总量为5294MJ/m2，约相当190KG 标准煤/ m2，在全国范围内属于日照资源较好的地区。因此，采用太阳能获得节能效益是可行的。太阳能集热器板的示意图3）、太阳能集中热水供应系统在建筑上的设置以及系统方式太阳集热器一般设置在建筑屋面（平、坡屋面）、阳合栏板、建筑外墙面上、或设置在建筑的其他部位，如女儿墙、建筑屋顶的披檐上、或设置在建筑的遮阳板上、建筑物的飘顶等能充分接受阳光的位置。建筑设计需将所设置的太阳集热器作为建筑的组成元素，与建筑有机结合，保持建筑统一和谐的外观、并与周

22、围环境相协调。设置在建筑任何部位的太阳集热器应与建筑锚固牢靠，保证其安全坚固，同时不得影响该建筑部位的承载、防护、保温、防水、排水等相应的建筑功能。下图为太阳能集热器在建筑屋面上的设置方式。屋顶上太阳能集热器设置本工程采用集中式、分户计量太阳能热水系统。此系统便于管理，易于维护，下图为常见的系统形式。分户计量太阳能热水系统示意图4）、太阳能技术在本项目中的应用在示范建筑中，太阳能热水系统都采用一户一机式系统，集热器系统安装在楼顶。太阳能系统的运行是与当地的太阳能辐射量密切相关的，根据气象部门提供的某地区的全年日照数据，得到太阳能系统各月得热量，如下图所示：（四）主要设备1、太阳能热水系统的主要

23、设备清单编号名 称性能参数1集热器形式真空管式2热水系统集热器总面积3800 3太阳能集热器倾角41O4集热系统管材普通钢管2、系统布置设备布置：（1）集热器安装位置：为小区提供热水的集热器安装在各楼楼顶。管线布置：（1）集热器进出水管管线布置在集水管。（2）热水供水管安装在集水管。安全与控制：（1）过热保护：水箱发生过热时，不允许集热系统采集的热量再进入水箱，避免供水系统过热。（2）防冻：采用间接排回系统，工质为防冻液。（3）控制：集热系统采用强制循环，温差控制；热水配水系统采用定温循环。（五）技术经济分析1、工程项目投资概算项目总投入75740万元，工程预算3500元/m2，建筑安装费用3

24、000 元/m2。2、示范增量成本概算1）、太阳能集热系统􀁺 高性能热管真空管集热器2000 元/m2 集热器，约采用3800m2 热管真空管集热器，增量成本为760万元。􀁺 集热系统的水泵及控制等系统，增量成本为400万元。太阳能集热系统及光伏发电的一次性投资总计为1160万元，节能示范面积为216400m2，则太阳能集热系统单位面积一次性投资为53.6元/m2。可再生能源示范项目增量成本编号名称增量成本 （万元）1高性能热管真空管集热器7602集热系统的水泵及控制等系统4003常规设备（锅炉）所需资金2004总计1160本可再生能源示范项目所需的增量成本

25、为53.6（元/m2）3、资金落实情况1）、项目所需75740 万元，所需投入资金已全部落实，资金来源为自筹方式及银行贷款。2）、可再生能源示范项目增量成本1160 万元（53.6元/），其中的70%（812万元）申请国家资金，20%（232 万元）申请地方资金，10%（116万元）为自筹。（六）进度计划与安排2006年工程开工建设1#-31#多层住宅楼，小高层5栋小高层住宅楼，计划于2007年年底完成多层住宅楼工程建设。（七）效益分析1、节能预测分析1）、节能率达到设计标准要求：由于本项目在建筑设计时大量采用了可再生能源建筑的设计理念，建筑设计有利于日照采光和自然通风。同时围护结构热工性能也

26、符合现行民用建筑节能设计标准的规定，采用这些新措施，使得围护结构采暖耗热量指标的节能率达到设计标准的要求。项目完成后，单位面积建筑的节标煤3.4kg/m2,则本示范工程仅在采暖系统节能方面每年节能可达到736 吨标煤/年。2）、太阳热水系统：项目完成后，热水供应直接从太阳能中提取热量，太阳能集热系统年节能量：1.19107MJ，节标准煤456 吨/年，节电121.8 万kWh/年。3）、节水型器具：水龙头、便器、淋浴器、洗衣机均采用节水型的，与传统用水器具相比，住宅建筑节水器具的节水率可高达24以上；若只采用节水水龙头和节水便器，节水率为8以上。2、环境影响分析本示范项目缓解我国城市发展对能源

27、供应的巨大压力，缓解国际上要求的CO2减排对我国经济与社会发展的压力，并具有巨大的社会经济效益和产业化前景。围护结构及采暖：减排每年可减排2730 吨CO2、6.3吨SO2、35.8吨NOX 。太阳能热水系统：本项目共计减排CO2：2956吨/年、减排SO2：6.8吨/年。3、市场需求分析太阳能热水系统可推广性分析某市具有较好的太阳能资源条件，年总辐照量为5294 MJ/m2 ，约相当190Kg 标准煤/m2，年日照小时数2945.8 小时，年日照百分率66。因此，在该目中实施太阳能热水系统，在技术上和太阳能资源条件上完全可行。太阳能热水系统具有如下特点：􀁺 环保、洁净：太阳

28、能是永不枯竭的清洁可再生能源，是绿色环保能源，太阳能作为一种洁净的可再生能源，具有其他能源无可比拟的优点，太阳能热水系统的运行没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，无环境污染，无安全隐患。􀁺 节能、运行费用低某年总辐照量为5294 MJ/m2 ，年日照小时数2945.8 小时，集热器效率为50%时，单位面积集热器年节约能量约2647 MJ/m2。整个系统的维护费用也较锅炉系统大大减少，保证了系统的经济性。整个系统经济效益显著。􀁺 节水省地太阳能热水系统以太阳能为热源，通过换热工质吸收太阳能的热量传递给热水，从而达到供应热水的作用，既不消耗水资源，也不会对其造成污

29、染；太阳能热水系统可以直接布置在建筑物的屋面或墙面，不占使用面积。􀁺 运行可靠与其它能源配套使用，可实现全天候运行，保证太阳能热水系统运行更可靠、稳定。􀁺 应用范围广太阳能源广泛存在，最低成本供应热水，只要有阳光，即可进行光热转换，一年四季均可运行。4、可推广性分析截止2003 年底，全国城乡房屋建筑面积为383 亿m2。城镇房屋建筑面积140.9亿m2，其中住宅建筑面积89.1 亿m2。每年竣工建筑面积1820 亿m2。据预测，中国建筑市场快速增长的趋势还将持续15 年左右。我国受地理位置的影响，蕴藏着丰富的太阳能资源。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。

30、它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。开发利用太阳能等可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，是我国制订可持续发展战略的重要内容。随着人们对能源危机和环保问题严峻性的认识的提高太阳能利用技术在我国建筑领域中发挥越来越重要的作用，采用太阳能技术的建筑越来越多。不可再生能源的利用，既严重污染了环境，也加大了工程建设的投入成本和运营成本。太阳能在该项目上的应用，将会很大程度上改变上述资源耗费状况，大大节约资源，为类似地区、相似特点的项目的供热、空调等提供借鉴示范作用，为建立节约型社会在建设领域作出贡献。自“六五”计划以来，我国政府一直把研究开发太阳能和可再生能源技术列入国家科技

31、攻关计划，大大推动了我国太阳能和可再生能源技术和产业的发展。20 多年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一，在我国具有广泛的应用前景。四、技术支持1、项目执行单位#*房地产开发集团有限公司于1998 年注册成立，2006 年经国家建设部批准为壹级房地产开发企业，注册资金10000 万元，是*集团的子公司。以加快我市住宅建设的发展，推动全市住宅产业化进程是我们实施房屋开发的宗旨，建立一个“高起点规划、高水平设计、高质量施工、高效益运行”的住宅小区，真正使消费者能够买的放心、住的舒心，是我们的目标，为了使我们开发建设的住宅小区真正体现出格局新颖、环境优美、价格适中、结构合理、质量优良、便民利民的优势和特点，我们聘请有关专家对设计、规划、房屋结构、环境布局等进行了多次论证，真正使消费者感到满意。在不