高校建筑的節(jié)能設(shè)計

劉 寧 胡 愈

1鄭州市建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司（45005 2）2河南工程學(xué)院土木工程學(xué)院（45119 1）

百年大計，質(zhì)量第一；科教興國，教育為本。一個學(xué)校硬件設(shè)施的好壞對受教育者起著舉足輕重的作用。隨著社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展，我國的教育事業(yè)也取得了長足的進步。義務(wù)教育的普及化，高等教育的擴大化，使得越來越多的學(xué)子們有了能夠進入高等學(xué)府去接受教育的機會。然而必須看到的是，目前在中原地區(qū)，眾多學(xué)校在運行過程中除去人為因素會產(chǎn)生很大的浪費外，校舍本身的節(jié)能與否成為了學(xué)校建筑是否節(jié)能的一個主要問題。無論是空調(diào)、電梯、供水、供暖，還是管理等方面，都要耗費大量的能源。

1 鄭州高校建筑現(xiàn)狀

通過對鄭州市的各高校進行實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)以下特點:1）由于涉及到很多合并的院校，因此幾乎每個高校都分為幾個老校區(qū)外加一個新校區(qū)?；蛘邲]有合并的院校也是一個老校區(qū)加上一個新校區(qū)。老校區(qū)都地處市區(qū)繁華地段，而新校區(qū)都地處郊外的新區(qū)，比較荒涼。在鄭州市的東西南北四個方向分別有四個大學(xué)城,這就使得無論市區(qū)內(nèi)任何的高校，都要開有駛往新校區(qū)的班車。2）從建筑類別看，鄭州市高校的教學(xué)樓、實驗樓、辦公樓和圖書館多采用綜合多層樓和單獨多層樓為主，個別學(xué)校的辦公樓采用了高層建筑。一般建筑均為大空間多層建筑。3）學(xué)校的運動場館多為大空間大跨度的鋼結(jié)構(gòu)屋頂結(jié)構(gòu)，便于采光和提供大空間的活動場所。

2 鄭州市高校建筑存在的問題

鄭州市高校近10年來發(fā)展的速度讓河南人有目共睹，但在建筑節(jié)能方面還存在著許多不足，建筑節(jié)能方面還有許多潛力可挖。

1）大量使用玻璃幕墻，無論是實驗樓還是教學(xué)樓，立面表達手法上都要加上玻璃幕墻，使得光污染嚴重，同時也加重了空調(diào)負荷。

2）利用公用事業(yè)單位統(tǒng)一采購的條件，設(shè)計師和開發(fā)商將能耗分攤到每個角落，不想為不能馬上見效的節(jié)能措施投資，也不可能采用國外先進的節(jié)能技術(shù)。

3）近來一些辦公樓、實驗樓和圖書館都采用了智能化，但對智能化的理解還僅限于整個弱電系統(tǒng)的使用。比如自動門的開關(guān)，刷卡機對身份的識別等。

3 鄭州市某高校建筑節(jié)能設(shè)計策略

根據(jù)鄭州市地區(qū)特點，需要考慮保溫、隔熱、通風，從本地氣候、經(jīng)濟條件出發(fā)，優(yōu)選先進節(jié)能技術(shù)。

3.1 建筑形體節(jié)能作用

赫爾佐格對建筑形體進行過深入分析，得出的結(jié)論是:同樣面積的四邊形建筑中，正方形體形系數(shù)最小，即周長最小。所以正方形建筑的保溫性能最好。赫爾佐格在此結(jié)論下進一步提出將正方形旋轉(zhuǎn)45°，以對角線為南北向布置，可以最大限度地吸收太陽輻射熱量。德國建筑師英恩霍文認為圓形比方形的體形系數(shù)更小,對于降低風壓也有顯著作用，同時對于光照的利用也比方形更充分。因此，把圓柱體引入到建筑中，可以降低風壓，減少熱能流失和結(jié)構(gòu)損耗。龍子湖校區(qū)某高校的辦公綜合樓采用大V字形,龍湖校區(qū)某高校圖書館采取中空開口形，均不利于建筑節(jié)能。

3.2 門窗和玻璃幕墻節(jié)能

建筑圍護結(jié)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)是門窗，要想達到節(jié)能，必須做到以下幾點措施:

1）對校區(qū)的建筑窗墻比要有一定控制。窗戶的面積直接決定了建筑物的采光和暖通空調(diào)的能耗，一般的窗墻比控制在0.3，而對于教學(xué)樓，由于要求采光充分，因此一般窗墻比要大于0.8。在鄭州地區(qū)，高校教學(xué)樓、辦公樓和實驗樓的門窗設(shè)計要求選擇采光、隔聲、熱工性能良好的新型玻璃材料和合金材料。鄭州地區(qū)今年一些高校新區(qū)建筑中玻璃幕墻采用了6 mm+9 A+6 mm和10 mm+9 A+10 mm的中空玻璃。由于建筑節(jié)能標準不斷提高，普通中空玻璃已經(jīng)不能滿足節(jié)能的需求。通過實驗對比可以發(fā)現(xiàn)12 mm空氣層的Low-E中空玻璃適合鄭州地區(qū)，玻璃的傳熱比系數(shù)比較適中。普通教學(xué)樓則采用的是10 mm普通玻璃。

2）依據(jù)日照的時間和程度，合理的設(shè)計遮陽措施，可以減少玻璃的日照面積并且節(jié)省夏季空調(diào)的能耗量[1]。在鄭州地區(qū)，冬季需日照，而夏季卻需要遮陽。所以要考慮鄭州地區(qū)的氣候特點來合理設(shè)計遮陽措施。遮陽構(gòu)造的設(shè)計需要結(jié)合玻璃、門窗、外墻的整體效果進行，同時要考慮顏色、形式等，既簡約，又得體、不失美觀，而且便于安裝和拆洗。遮陽板設(shè)計的合理，可以使板上表面的光線反射后通過自動風窗進入室內(nèi)，照亮天花板的有斜度的反光部分。如果冬季比較溫暖，自動通風窗會自動開啟，室外空氣可以通過百葉窗進入室內(nèi)。百葉窗的這種作用是通過煙囪效應(yīng)實現(xiàn)的，不管風速有多大，風向如何變幻，通風效果都不錯。

3）玻璃窗要達到美觀、經(jīng)濟、耐久，同時也要便于清洗和維修。這就要求在選擇玻璃的時候需要考慮材料的合理構(gòu)造形式，使用的靈活性，最大限度的減少能耗。這些要求對于玻璃窗格的顏色、大小和方向均需滿足經(jīng)濟、美觀、適用的要求。河南工程學(xué)院辦公樓采用的是銀白色鍍膜鋁合金窗，淡藍色玻璃；華北水利水電學(xué)院行政樓采用的是白色鋁合金窗和單框中空玻璃。

3.3 空調(diào)節(jié)能

現(xiàn)代建筑的重要耗能來自于建筑物的空調(diào)，其中的耗電量占整個建筑耗能的50%以上[2]。一些學(xué)校辦公樓還采取了中央空調(diào)集中供暖和制冷的措施,主要應(yīng)用的是全空氣系統(tǒng)風機盤管加新風系統(tǒng)。每棟辦公樓的空調(diào)能耗都要分冬夏兩季來統(tǒng)計，考慮到學(xué)校有寒暑假的因素，一般學(xué)校辦公樓的夏季能耗在2 000 KW左右，冬季由于有暖氣，所以能耗相對較少。鑒于采暖空調(diào)在辦公樓采暖制冷當中屬于主導(dǎo)作用，所以對于空調(diào)的潛能需要格外關(guān)注。室內(nèi)空調(diào)需選擇節(jié)能高效型；空調(diào)的安裝不宜一直接受日照；不要設(shè)定過低溫度；經(jīng)常清洗空調(diào)；采用泵熱技術(shù)來滿足夏季制冷與冬季采暖的需求；加強管理與維修，重視室溫的調(diào)控；還要推行空調(diào)蓄冷技術(shù)。

3.4 照明節(jié)能

隨著現(xiàn)代化生活水平的提高，人們對現(xiàn)代化建筑的照明要求越來越高[3]。有些辦公室無論陰晴，全天開著燈。從節(jié)能角度來說，如果房間的進深不大，在天氣晴好的時候，可以適當關(guān)掉燈具而采用自然照明的方式，這時窗外就不需要遮陽板了。尤其對于教室采用大面積的窗戶采光，可以更好地利用陽光照明。對于辦公樓照明節(jié)能設(shè)計中，盡可能利用自然光，燈具采用高效照明光源。

4 結(jié)語

學(xué)校的辦公建筑和教學(xué)建筑設(shè)施隨著現(xiàn)代化的發(fā)展也在不斷地推陳出新，對于節(jié)能的發(fā)展需要不斷地引導(dǎo)和管理，使其健康、有序、可持續(xù)地發(fā)展，能夠為鄭州乃至河南省高等教育的發(fā)展做出積極的貢獻。

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