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长庆油田前线保障点住宅区建筑绿色节能技术研究与应用

2024-09-05 214 上传者：管理员

摘要：长庆油田前线生产保障点建筑大多距离油气生产区域较近，其地处陕甘宁蒙等西北偏远地区，气候环境恶劣，常年干旱少雨，风沙大。保障点作为油田生产的重要服务设施，地处偏远、较为分散，在满足前线生产需求的情况下，提高建筑绿色节能技术有利于降低能耗和碳排放。通过优化设计方案和有限的增量成本，在满足建筑绿色节能和降低碳排放发展需求的同时，有助于提高保障点的生态和人居环境，具有重要的经济价值和社会意义。

关键词：
保障点
油田站场
碳排放
绿色建筑
能耗
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长庆油田位于鄂尔多斯盆地，主要分布于陇东、陕北和苏里格地区，总面积约37万k㎡。前线保障点的选址与油田站场的位置及周边环境密切相关，其站址通常选择在靠近油区、向阳、背风、系统配套可依托的场地，场址选择还会受到环境等多种因素的制约。保障点旨在为油田生产提供一线服务和基本生活保障，建筑主要包括宿舍、食堂、办公区等公共建筑。长庆油田在建设“西部大庆”的同时，注重提高前线员工的生活质量。自2006年开始，每年要投建几十座前线保障点。已先后累计建成标准化保障点447个，前线覆盖率100%。本文以长庆油田第五采油厂姬二联保障点为研究对象，通过安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约和环境宜居等方面对现有建筑及场所进行建筑绿色节能计算，对现有建筑及环境碳排放模拟计算，根据现状提出建筑绿色节能措施和降低碳排放方法，从而可以进一步提高保障点建筑绿色节能效率和碳排放能力。

1、项目概况

1.1项目现状

姬二联保障点位于陕西省榆林市定边县姬塬镇，主要包括宿舍、餐厅、办公及生活配套设施，总建筑面积1059㎡，占地面积3598㎡，建筑设计使用年限50年，采用的节能设计标准为《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2018、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015。

1.2研究方法

本次研究以姬二联保障点项目为对象，依据《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2019中的细则，对项目进行逐条评价。通过安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约和环境宜居等方面进行建筑绿色评价；对现有建筑及环境碳排放模拟计算，项目建模以及绿色建筑物理模拟软件采用斯维尔软件。根据现状提出建筑绿色节能措施和降低碳排放方法。建筑绿色评价在满足基本条件下，根据结果并结合建筑功能，整理出满足绿色建筑星级设计要求的绿色建筑优化方案，进行碳排放计算分析，与既有建筑进行比对。确定适用于长庆油田建筑的绿色建筑设计方案，从而实现绿色节能、降低碳排放的目的。

2、研究过程

2.1现状调查

姬二联前线保障点设计为25人的保障点，建筑物主要功能为宿舍、餐厅、办公及生活配套设施，建筑为二层砖混结构，建筑总面积1059㎡，一层层高3.6m，二层层高为3.3m。建筑物耐火等级二级，抗震设防烈度为6度，建筑设计使用年限为50年。室外工程包括运动场地、道路、绿化、锅炉房等设施。建筑体形系数为0.38，主要围护结构外墙为370mm烧结多孔砖墙体加100mm岩棉保温板，内墙240mm烧结多孔砖结构，屋面设计为钢筋混凝土屋面，屋面保温为100mm岩棉保温板。窗墙比分别为0.15、0.19，外门选用断桥铝合金玻璃门和钢制保温门。

2.2模拟计算

2.2.1结露分析

围护结构中的热桥部位应进行表面结露验算，并采取保温措施，确保热桥内表面温度高于房间空气露点温度。经斯维尔BECS软件模拟计算，项目外墙各节点不结露，外窗各节点有结露现象如表1所示。

表1结露分析结论

2.2.2防潮验算

通过计算采暖期间围护结构中保温材料因内部冷凝受潮而增加的湿度，判断是否不大于《民用建筑热工设计规范》GB50176规定的采暖期间保温材料重量湿度的允许增量，如表2。

表2防潮验算结论

2.2.3隔热检查

通过房间围护结构的内表面温度计算，判断是否不大于《民用建筑热工设计规范》给出的内表面最高温度，如表3。

表3隔热检查结论

2.2.4采光分析

各种光源的视觉试验结果表明，在同样照度条件下，天然光的辨认能力优于人工光。《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2019对建筑光环境要求为，住宅建筑室内主要功能空间至少60%面积比例区域，其采光照度值不低于300lx的小时数平均不少于8h/d。本项目采用绿建斯维尔采光分析软件Dali建模，利用Daysim内核进行动态采光模拟，最后将计算结果返回到Dali进行处理分析。通过斯维尔Dali软件模拟计算，项目室内动态采光达标率达到69%。

2.2.5室内热湿环境分析

人的整体热感觉可以通过计算预计平均热感觉指数PMV(Predict Mean Vote)进行预测。本项目采用CFD(Computational Fluid Dynamics)计算得出室内流速分布和温度分布，进而得出室内热湿环境评价指标分布，并进行达标比例计算。先通过CFD法求解室内温度场和速度场分布，再根据PMV和PPD(Predicted Percentage Dissatisfied)计算公式获取室内PMV和PPD分布，通过斯维尔ITES软件模拟计算，项目室内热湿环境达标率为100%。

2.2.6室内舒适温度预计达标比例

计算针对室内自然通风和复合通风工况，其中涉及的热环境参数定义和计算方法均依据《绿色建筑评价标准》及其对应的绿色建筑评价技术细则，复合通风即自然通风和机械通风两种通风方式的叠加或者切换。适应性热舒适温度即采用自然通风或者复合通风时对应的室内热环境参数。依据绿标细则所述，对于自然通风和复合通风，建筑主要功能房间室内热环境参数在适应性热舒适区域的时间比例指主要功能房间室内温度达到适应性舒适温度区间的小时数占建筑全年运行小时数的比例。该建筑主要功能房间满足热舒适区间的时间达标比例为75.58%。

2.2.7室外风环境分析

进行室外风场计算前，需要确定参与计算风场的大小，其在流体力学中称为计算域，通常为一个包围建筑群的长方体或正方体。本项目建筑均满足“50%以上可开启外窗室内外表面的风压差大于0.5Pa”的要求。项目建筑布置合理，通过斯维尔VENT软件模拟计算，室外风环境良好。

2.2.8室内污染物浓度计算

室内污染物浓度控制需综合考虑建筑情况、室内装修设计方案、装修材料的种类和使用量、室内新风量、环境温度等诸多影响因素，以各种装修材料、家具制品主要污染物的释放特征(如释放速率)为基础，控制污染物的总量。通过选择典型功能房间使用的3至5种主要建材及固定家具制品，输入装修材料信息、房间用量及建材用量，对室内空气中甲醛、苯、总挥发性有机物浓度进行计算。

图1姬二联保障点宿舍三模拟维图

2.3绿色建筑评价

2.3.1安全耐久

根据安全耐久要求，建筑物出入口均设外墙饰面、门窗玻璃意外脱落的防护措施，并与人员通行区域的遮阳、遮风或挡雨措施结合，利用场地或景观形成可降低坠物风险的缓冲区、隔离带。本项目建筑各出入口设置遮阳防雨棚，雨棚设计强度满足防坠物强度的要求，可以达到保护人员安全的作用；建筑设计与景观设计结合，通过绿化种植形成缓冲区；采取有安全防护功能的玻璃；使用耐腐蚀、抗老化、耐久性能好的管材、管线、管件；外窗均采用安全玻璃，各系统管线、管件均采用耐腐蚀、抗老化、耐久性好的材料。

2.3.2健康舒适

健康舒适要求项目照明均采用节能型灯具，各功能房间照度值满足现行国家标准。在室内设计温度、湿度条件下，建筑非透光围护结构内表面不得结露，控制室内主要空气污染物的浓度。主要功能房间的隔声性良好，充分利用天然光，有良好的室内热湿环境。

外墙各节点通过斯维尔BECS软件模拟计算，无结露现象，外窗左右、上口及下口均有结露现象。通过斯维尔VENT软件模拟计算，项目室内污染物浓度满足高要求得分标准。通过现场噪声监测，根据项目围护结构构造计算可得，各主要功能房间围护结构空气计权隔声量满足高限值要求。通过斯维尔Dali软件模拟计算，项目室内动态采光达标率达到69%。通过斯维尔ITES软件模拟计算，项目室内热湿环境达标率达到100%。

2.3.3生活便利

需合理设置健身场地和空间，本项目室外健身场地面积680㎡，室外健身场地与总用地面积比例18.9%。

2.3.4节约资源

节约资源不应采用建筑形体和布置严重不规则的建筑结构，供暖空调系统的冷、热源机组能效均优于现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189的规定以及现行有关国家标准能效限定值的要求；采取有效措施降低供暖空调系统的未端系统及输配系统的能耗；使用较高用水效率等级的卫生器具。根据建筑形体从平面形状和立面、剖面的规则性进行判定，本项目建筑形体布置规则，采用燃气热水锅炉作为热源，设备热效率为92%；水系统循环泵的耗电输热比未达到比现行国家标准规定值低20%的得分要求；卫生器具的节水效率达到国家认证的二级标准。

2.3.5环境宜居

环境宜居需满足配建的绿地应符合所在地城乡规划的要求，选择合理绿化方式。本项目建筑布置合理，通过斯维尔VENT软件模拟计算，室外风环境良好。

2.3.6评价结论

通过现场勘察、模型建立、建筑物理模拟(采光分析、室内外通风计算、建筑室内污染物浓度计算、建筑热工性能分析、热湿环境模拟等)、能耗计算、各用能设备能效值评价等，结合《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2019中的细则进行逐条自评，现项目绿色建筑自评价得分为59分，不满足绿色建筑评价要求。可通过部分措施及方案优化使得达到绿色建筑星级要求。

2.4碳排放计算

以《建筑碳排放计算标准》GB/T51366-2019相关条款为建筑碳排放的计算依据，包括建筑使用阶段碳排放、建材生产阶段碳排放、建材运输阶段碳排放以及建筑及拆除阶段碳排放。建筑使用阶段碳排放计算范围包括建筑暖通空调、生活热水、照明及可再生能源、建筑碳汇等系统在建筑使用期间的综合碳排放量。碳排放计算中采用的建筑设计寿命按50年计算。建筑物碳排放的计算范围为建筑物建设工程规划许可证范围内能源消耗产生的碳排放量和可再生能源及碳汇系统的减碳量。建筑使用阶段碳排放量根据各系统不同类型能源消耗量和不同类型能源的碳排放使用阶段碳排放强度计算。

表4建筑使用阶段碳排放计算结果

表5建筑使用阶段碳排放强度指标审查

经碳排放计算，通过对建筑使用阶段、生产阶段、材料运输阶段以及建筑拆除阶段进行碳排放分析，可得建筑在使用阶段的碳排放量对比基准建筑未满足《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB55015-2021相关要求。通过增加绿色建筑措施，增加保温厚度、增设可再生能源利用措施可有效降低碳排放强度。

3、研究结果分析

3.1建筑绿色优化方案

安全耐久优化措施为增加建筑出入口及平台、公共走廊、门厅、厨房、浴室、卫生间等设计防滑措施。建筑室内外活动场所采用防滑地面，建筑坡道、楼梯踏步防滑等措施；采取人车分流措施，步行和自行车交通系统，有充足照明。健康舒适从设计阶段，通过调整外窗开启比、窗地比、供暖形式以及空调室内机位等设计手段，即可实现绿色建筑评价要求。生活便利因项目的特殊性，交通便利等无法实现，需要对项目的服务设施进行深化。针对项目场地建设条件进行设计，设计难度较低，成本较低，增加智慧运行相关内容，能耗监测系统可有效采集项目用能数据，分析用能情况，有利于项目运行当中的能耗管理。资源节约需满足围护结构热工性能提高5%的设计要求，增加外保温厚度，提升外窗热工性能，从而达到降低建筑能耗的要求。针对项目主要用能设备，即采暖系统和通风空调系统的能效值提出要求，燃气热水锅炉的燃烧效率需达到92%。项目水资源规划相关内容，采用非传统水源，如中水、收集回用的雨水作为道路冲洗、景观灌溉的水源；景观灌溉建议采用喷射半径为2.5～5m的微喷灌作为末端，可选用有绿色建材认证的建筑材料。环境宜居从场地生态与景观的角度上，深化建筑室外设计，合理布置吸烟区；从设计阶段，通过调整建筑朝向，优化活动场地风环境，可实现绿色建筑评价要求。

通过绿色建筑优化设计，增加部分绿色建筑技术措施(选用的设计条款均按照“增量成本≥设计内容的可行性>实施难易程度>设计难易程度”的准则)，使项目最终得分为66.7分，满足绿色建筑评价要求。按照绿色建筑一星级标准设计建造，以安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居为核心，设计综合节能率可达75%。根据单体建筑估算，增量成本在300～500元/㎡，预计运行6～8年可实现成本回收。

3.2碳排放优化方案

通过增加绿色建筑措施，增加保温厚度、增设可再生能源利用措施可有效降低碳排放强度。项目材料运输阶段、建筑拆除阶段碳排放量对标基准建筑未超标，建筑可选用绿色建材进一步优化建筑材料在生产阶段产生的碳排放，适量考虑装配式建筑施工工艺，装配式建造技术可有效降低施工阶段以及拆除阶段的碳排放量。采用ALC隔墙、叠合板、预制楼梯等，施工阶段在运输和吊装条件良好的情况下，可缩短工期，有效降低建筑在施工和拆除阶段的碳排放量。同时可以采取超低能耗建筑，其特点是适应气候特征和场地条件，通过被动式建筑设计最大程度降低建筑供暖、空调、照明需求，通过主动技术措施最大程度提高能源设备与系统效率，充分利用可再生能源，以最少的能源消耗提供舒适室内环境，其建筑能耗水平较节能设计标准可降低50%以上。

4、结语

长庆油田前线保障点建筑在满足主要功能的前提下，通过设计阶段合理规划，选取合适的优化方案，通过增加绿色建筑措施、装配式建筑和超低能耗建筑技术等措施，可实现保障点达到绿色建筑标准，降低碳排放，为现代标准化保障点建筑提供参考。同时这有助于生态环保和人居环境的协同发展，具有重要的现实意义和社会价值。

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文章来源:刘宏梅,王璐,雷蕾,等.长庆油田前线保障点住宅区建筑绿色节能技术研究与应用[J].居舍,2024,(25):32-35+62.