山东建筑大学节能节水技术应用

      山东建筑大学新校区位于济南市东部产业带,地理位置优越。校区规划用地138 公顷,建设用地为138 万平方米,规划建筑面积81.56 万平方米,目前已完成一期工程及部分二期工程共计44 万平方米校舍的建设。在建设中采用了多项生态设计手法和建筑新技术,充分利用太阳能、地热能等可再生能源,在“四节一环保”方面取得了宝贵经验。


土地与空间利用
      新校区校园规划设计依据自然地势、大学校园功能的要求以及与城市规划衔接考虑,利用基地中相对平缓开阔的地段建设成相对独立的办公、教研、生活、体育、开发等区。由于功能面积要求较大,用地有限,各功能建筑布局紧凑、集中,体现网络时代的高效主题。

      鉴于基地内地势起伏较大的特点,在建设施工过程中尽量利用基地内谷地、冲沟建设新的“地景”,大大减少施工土方量,节省劳动力,缩短工期。例如,校园原址东南向有一南北走向冲沟,也就是校园自然地势特征中的“一谷”,利用此冲沟设置立体交通和地下停车场,实现人车分流,提高土地利用率,体现人文关怀。同时,利用此冲沟形成的部分地下空间作为工程训练中心用房,在节约土地资源的同时扩大了建筑使用面积,也降低了土方填埋量,有效降低了建设费用。
      研究教学楼、办公楼利用半地下空间天然采光设计;在校园建设过程中为使用半地下空间的教学楼及办公楼设置了采光通风廊道,这不仅保证了半地下空间的日照、采光和通风要求,而且提高了半
地下空间的使用效率,减少因半地下空间的照明及通风而带来的额外能源消耗,有效降低运行费用。
在校园规划设计过程中通过对建筑物的合理布局,遵循师法自然的环境观、多层次的空间组织手法、主题式绿化与人工水景设计立体化的植物配置原则、生态透水措施的广泛应用,最终实现了校园山水一体、生态原真、景色秀丽、格调高雅的建筑景观,并有效改善了园区的微环境。


水资源保护与节约
1、水资源梯级利用的优化设计
      校园水资源主要有直接饮用水、生活用水、校园杂用水、景观及绿化用水等,在水资源的利用过程中按照高质高用、低质低用的原则,推行分质供水,利用给排水系统的优化设计,达到水资源的梯级利用。
      目前,校园内现有绿化面积48 万平方米,各种树木约79 万株。通过水资源梯级利用优化设计,在满足教学实验、师生生活、绿化浇灌、道路清洗等日常用水需求的同时,每日可节约市政自来水供水2000 方左右。

2、污水处理与中水回用
      污水处理从建筑投资、运行管理、出水效果、运行成本及科研需要的角度出发,采用以生物接触氧化法为主的处理流程,此工艺流程运行稳定,处理效果好,管理简单方便。为提高氧化处理效果
和可靠性,在氧生化处理前增设水解酸化工艺,降低污水中的SS ,改善污水的可生物降解性能,提高全流程的去除效果。生化出水进入沉淀池前加药混凝,经沉淀固体与液体法分离达到除磷的效果。沉淀出水再进入曝气生物滤池(BAF),进一步去除COD、氨氮等有机污染物,保证出水有机污染物的达标。然后,BAF 出水再进行过滤、消毒等深度处理,使水质达到城市杂用水水质要求。污水处理系统中产生的污泥由静水压力法排入污泥池,浓缩后污泥由污泥泵送至带式浓缩压滤机,泥饼池上清液返回调节池重新处理。

      中水主要被用于学生宿舍楼、大部分教学楼中水冲厕、中水冲洗;对校园人工水体进行补水,并对校园内人工湖供水实行中水实验,湖内养鱼及水生植物,美化校园景观;利用中水对校园绿地进
行喷灌,同时学校的路面喷水车也采用中水来喷洒校园内路面

3、雨水收集与利用
      校园内的雨水主要来自于建筑屋面、运动场地及园区道路,根据雨水来源不同,设定不同的收集途径。在校园的雪山上,按高度不同设置多个雨水坑,其目的是为了减缓山体对雨水流速的加速作
用,增加雨水渗透时间,减少地表径流,防止水土流失。在学校非主要交通道路、广场、停车场等地面铺设过程中,采用生态透水措施,如采用生态透水砖、卵石、碎石、孔型混凝土砖等,经过这样
的透水路面保存下来的雨水,不仅可以补充校园地下水,地下水还可以慢慢蒸发出来,从而增加校园内的空气湿度和舒适度,滋养树木、花草,减少浇灌用水,同时夏季也能为校园降温、减少扬尘。对
于来自校园建筑屋面、运动场地及主要交通道路路面收集到的雨水,进行了有组织排水设计,对收集到的雨水进行沉淀过滤后,与中水系统相结合,回用于冲厕、道路冲刷、消防、绿化及景观用水。


4、节约用水措施
4.1 安装智能卡表供水控制系统
      自2005 年以来,陆续在学生公寓、食堂、超市等场所安装了智能卡表供水控制系统,先买后用,当卡上余额不足时,电磁阀自动关闭,停止供水。该措施的实施促使相关部门建立健全了节水制度,有效的地强化了广大师生的节水意识,效果显著。
4.2 建立并完善学生洗浴用水智能控制系统
      我校在2002 年建设学生浴室时就安装了磁卡智能控制设备,有效地防止了水龙头长流水的浪费现象。今年暑假又对其控制系统进行了改进,控制更加合理,真正实现了按需取水,既节约了资源,又使学生得到了实惠。

太阳能技术应用
1、太阳能热水应用技术
      在生态学生公寓中,采用了一套集中式太阳能热水系统。该系统由集热循环、补水、低水位补水、电辅助加热和防冻等多个子系统组成。其中集热循环系统为强制循环系统,由集热器、蓄水箱和循环管组成。依靠集热器与蓄水箱中的水温不同产生的密度差进行温差循环,水箱中的水经过集热器被不断加热,再通过连接在蓄水箱上的管路送至个房间。生态学生公寓共有宿舍72 间,每间每天需要45°C以上热水120L,每天定时供水,水温控制在50~60°C 之间。
      对原有学生浴室进行太阳能热水工程改造,采用集中式太阳能热水供应系统 ,当太阳能产生的热水温度较低时,利用高能效锅炉进行辅助加热,满足使用需求。
      在学校教职工宿舍区,针对住宅建筑的不同类型,进行相应的太阳能热水一体化系统设。


2、太阳能采暖与通风技术
2.1 太阳墙采暖新风技术
      在山东建筑大学生态学生公寓的设计中,利用太阳能采暖新风系统为北向房间提供采暖和新风。在建筑南向墙面利用窗间墙和女儿墙的位置安装了157m2 的深棕色太阳墙板,该色彩的选用在满足较高太阳辐射吸收率的情况下(黑色的太阳吸收率为0.94,深棕色为0.91),保证了建筑立面色彩的统一协调。窗间墙位置的纵向太阳墙高度为16.8m,宽度为2.05m,从二层位置开始安装,保证太阳墙板获得足够的太阳辐射热。墙板借助钢框架固定在墙体上,与墙体之间形成200mm厚空气间层。女儿墙位置集热部分的墙板成36 度倾角,高2.4 米,长21 米,与女儿墙围合成三棱柱状空间,在该空间屋面位置东西两端各开一个500mm × 600mm 的散热口,供夏季散热;中间留有1000mm× 200mm 的出风口,通过风机与送风管道连接,风管穿越各层走廊通向所有北向房间,向室内提供采暖和新风。


2.2 太阳能烟囱通风技术
      在生态学生公寓的设计中加入了一个太阳能烟囱,其目的是充分利用太阳能和风力强化“烟囱效应”,为公寓的自然通风提供动力保证。太阳能烟囱位于生态学生公寓的西墙中部,与走廊通过窗户
连接。烟囱采用钢结构支架,由槽型压型钢板围合而成,并将钢板外表面涂黑,增加太阳热辐射吸收率。

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