從建筑設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理談綠色建筑節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)

康 守 和

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，山西 太谷 030800)

從建筑設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理談綠色建筑節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)

康 守 和

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，山西 太谷 030800)

從建筑設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理兩大環(huán)節(jié)入手，結(jié)合被動(dòng)優(yōu)先、主動(dòng)為輔的原則，分析了綠色建筑節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，指出建筑節(jié)能設(shè)計(jì)可使建筑能耗合理，運(yùn)行管理可使建筑能耗節(jié)約，兩者相輔相成，可達(dá)到節(jié)能效果。

建筑設(shè)計(jì)，運(yùn)行管理，節(jié)能，關(guān)鍵技術(shù)

0 引言

資源短缺和環(huán)境問題已引起全球的極大重視，建筑領(lǐng)域在建造、使用及拆除過程中消耗大量資源，產(chǎn)生重大污染。據(jù)調(diào)查，導(dǎo)致全球氣候變暖的有害物質(zhì)50%由建筑施工及運(yùn)行產(chǎn)生，建筑消耗能耗已占世界終端能耗的30%左右。近年我國每年新增建筑面積約20億m2，如此的建設(shè)速度在世界罕見；目前我國城市化水平約為41%，而至2020年城鎮(zhèn)化水平可至57%。

為了減少建筑業(yè)對地球的資源壓力及環(huán)境迫害，節(jié)能建筑發(fā)展勢在必行,這樣才可使能源高效利用，生活健康舒適，建筑和諧自然共存；特別的，2015年1月1日開始實(shí)施的GB/T 50378—2014綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中節(jié)能作為其中條例最多的一個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)為重視；以下本文將從建筑設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理兩大環(huán)節(jié)闡述綠色建筑相關(guān)節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)。

1 概述

建筑全壽命周期是一個(gè)系統(tǒng)的科學(xué)體系，其貫穿于建設(shè)項(xiàng)目全過程，并在不同階段具有不同的特點(diǎn)和目標(biāo)，參與主體多，并相互聯(lián)系及制約，建筑節(jié)能是相關(guān)各個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)能的總和，需要參與方統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)互動(dòng)，才能實(shí)現(xiàn)各階段目標(biāo)，且實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能總體目標(biāo)。

從建筑設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理兩大環(huán)節(jié)分析建筑節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，基于其是新建筑的起點(diǎn)，本著“被動(dòng)優(yōu)先，主動(dòng)為輔”的觀點(diǎn)，因地制宜，規(guī)劃設(shè)計(jì)，優(yōu)化建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能，提升建筑用能系統(tǒng)效率，充分利用可再生能源，保證人類生活品質(zhì)基礎(chǔ)，降低建筑能耗，合理配置能源。

關(guān)于LEED認(rèn)證建筑及美國“能源之星”標(biāo)識(shí)的建筑能耗分析顯示，在大量建筑中，運(yùn)行效果達(dá)不到預(yù)期效果，導(dǎo)致建筑節(jié)能手段未能體現(xiàn)，所以建筑節(jié)能不僅依靠技術(shù)層面，而且更應(yīng)重視后續(xù)運(yùn)行管理。近年來，在我國，對北京、上海、武漢等十個(gè)大中城市8 000多棟建筑進(jìn)行的持續(xù)跟蹤調(diào)查顯示，良好的運(yùn)行管理措施都取得了可觀的節(jié)能效果。

設(shè)計(jì)是建筑節(jié)能的基礎(chǔ)，把握因地制宜的靈魂，走適合當(dāng)?shù)氐牡吞贾?；而科學(xué)的運(yùn)行管理是建筑節(jié)能的落實(shí)手段，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)：建筑節(jié)能設(shè)計(jì)必須因地制宜。窮人和富人，各有各的幸福，但窮人不能拿富人的辦法來打造自己的幸福。所以，選擇適合的技術(shù)達(dá)到最大化節(jié)能效果并降低節(jié)能費(fèi)效比是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的出發(fā)點(diǎn)。

2 積極的被動(dòng)技術(shù)

被動(dòng)技術(shù)指以非機(jī)械電氣設(shè)備干預(yù)手段降低建筑能耗，在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中合理布置建筑朝向、優(yōu)化遮陽、提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能、提倡自然通風(fēng)等降低建筑供暖、空調(diào)、通風(fēng)等能耗。

被動(dòng)式建筑中建筑師為建筑設(shè)計(jì)了密封的外殼，建筑幾乎無法得到及散失任何熱量，也無冷風(fēng)滲透量。其采用超厚的保溫材料和復(fù)雜的門窗，通過住宅本身構(gòu)造做法實(shí)現(xiàn)高效保溫隔熱性能，利用人體及家電設(shè)備散熱和太陽能為建筑提供熱源，幾乎不使用主動(dòng)能源，即便需提供其他能源，盡可能采用清潔的可再生能源，在保證建筑舒適度的基礎(chǔ)上提高能源利用效率，實(shí)現(xiàn)低能耗乃至零能耗。德國被動(dòng)房技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 德國被動(dòng)房技術(shù)指標(biāo)

僅以加厚保溫材料的做法在達(dá)到一定的限度后，其節(jié)能費(fèi)效比呈指數(shù)式上升，根據(jù)國外資料研究，隨著保溫材料厚度的增加，建筑節(jié)能費(fèi)效比急速增加，其間一個(gè)驟減點(diǎn)即為一定的保溫厚度后供暖能耗急速降低的效果，則在建筑設(shè)計(jì)過程，需要我們細(xì)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)，選取合理的參數(shù)，取得最佳節(jié)能費(fèi)效比。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫和氣密性是建筑物減少能耗，提高舒適性的基礎(chǔ)。65%節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行后，圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能任務(wù)分解為40%～45%，即總節(jié)能量的60%～70%，可知采取良好節(jié)能效果的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑被動(dòng)式節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)。

1)積極采用新型保溫材料。

以工業(yè)廢渣粉煤灰為原料制備SiO2氣凝膠或SiO2—Al2O3復(fù)合氣凝膠，將其作為添加材料，制成新型復(fù)合保溫材料，可有效改善保溫材料的物理性能，并提高材料防火性能。

2)高性能外窗的研究與利用。

高性能外窗是建筑節(jié)能重要的工作內(nèi)容之一。考慮型材、玻璃、密封性能、窗型設(shè)計(jì)等影響窗戶傳熱系數(shù)和密封性能的主要因素，選擇新型型材、Low-E玻璃、新型密封材料等。

3)非承重自保溫體系研究與利用。

非承重砌塊自保溫體系是由非承重自保溫砌塊和免拆復(fù)合保溫模板構(gòu)成的一體化新型復(fù)合體系。研究保溫砌塊材料、孔型，降低并達(dá)到建筑外墻傳熱系數(shù)限值，使用免拆復(fù)合保溫模板對熱橋部位進(jìn)行處理，達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能和防火。

3 高效的主動(dòng)技術(shù)

被動(dòng)技術(shù)看似被動(dòng)，其實(shí)最大限度的利用自身設(shè)計(jì)、構(gòu)造和建筑材料，來主動(dòng)實(shí)現(xiàn)建筑自我形式節(jié)能；而傳統(tǒng)意義的主動(dòng)式節(jié)能技術(shù)則指優(yōu)化的設(shè)備系統(tǒng)，選用高效的設(shè)備實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。

本文認(rèn)為兩者是互補(bǔ)關(guān)系，前者實(shí)現(xiàn)建筑科學(xué)合理節(jié)約能耗，而后者可使建筑物能耗降得更低，從表2可看出，主動(dòng)式技術(shù)的采暖空調(diào)及照明是目前建筑能耗的主要構(gòu)成部分，因此，從“開源節(jié)流”的設(shè)計(jì)角度出發(fā)，降低其能耗是建筑主動(dòng)式節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)。

表2 建筑能耗構(gòu)成示意圖 %

1)開發(fā)利用新能源和可再生能源。

大力推動(dòng)太陽能、淺層地能等可再生能源在建筑領(lǐng)域應(yīng)用，實(shí)施項(xiàng)目示范、城市示范及農(nóng)村地區(qū)縣級(jí)示范，完善支持政策，努力提高可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)水平，并做大做強(qiáng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)核心競爭力。

2)采用高效建筑供能用能系統(tǒng)及設(shè)備。

建筑用能中，各種設(shè)備消耗的能源最多，占比最大。因此，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及節(jié)能措施選取國家要求的高效節(jié)能產(chǎn)品。

如室內(nèi)空調(diào)器采用高效電機(jī)和壓縮機(jī)設(shè)備；電腦方面采用液晶顯示和自動(dòng)節(jié)電休眠；光源采用高效節(jié)能燈具；機(jī)電動(dòng)力設(shè)備采用如變頻高效設(shè)備，高能效等級(jí)電力變壓器等。

3)推行綠色照明工程。

建筑照明設(shè)計(jì)，合理設(shè)計(jì)與選擇照明燈具，克服照度不適、浪費(fèi)嚴(yán)重，達(dá)到綠色照明目標(biāo)，通過分區(qū)集控，實(shí)現(xiàn)照明燈具分區(qū)開關(guān)控制；場景設(shè)置，設(shè)置常見場景照明控制面板；個(gè)人調(diào)節(jié)，可達(dá)到節(jié)能的目的，更可體現(xiàn)人文關(guān)懷。

4)優(yōu)化用能系統(tǒng)。建筑用能涉及到冷熱源、輸送效率、用能末端，作為系統(tǒng)整體進(jìn)行研究，通過技術(shù)集成，提高用能系統(tǒng)能效(見表3)。

運(yùn)行環(huán)節(jié)的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù):在可行性技術(shù)支持下，對建筑設(shè)備實(shí)施系統(tǒng)化的運(yùn)行技術(shù)措施，將綠色設(shè)計(jì)和綠色運(yùn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)理想的節(jié)能效果。

1)系統(tǒng)化的運(yùn)行技術(shù)。

2.確定金融賬戶涉稅信息自動(dòng)交換在全球啟動(dòng)的時(shí)間表。確定金融賬戶涉稅信息自動(dòng)交換在全球啟動(dòng)的時(shí)間表，旨在通過啟動(dòng)國家和地區(qū)間金融賬戶涉稅信息自動(dòng)交換，共同打擊離岸金融賬戶逃稅行為。

建筑設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行相互影響、制約，但又相互獨(dú)立，從用能設(shè)備環(huán)節(jié)逐步分析，在不同時(shí)段、區(qū)域、參數(shù)優(yōu)先級(jí)策略下，運(yùn)行管理系統(tǒng)自調(diào)整控制方式，以期達(dá)到最佳節(jié)能及舒適度效果。

系統(tǒng)化的運(yùn)行技術(shù)立足建筑運(yùn)行設(shè)備的控制系統(tǒng)集成信息，具有集中管理、分散控制、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)各相關(guān)系統(tǒng)之間

的軟件聯(lián)動(dòng)控制，確保建筑設(shè)備處于高效、節(jié)能、最佳運(yùn)行狀態(tài)，并可提供舒適的工作環(huán)境。

2)混合照明智能控制技術(shù)。

混合照明方式，以自然光為主，自然光不足時(shí)，輔助以人工光源。將自然光技術(shù)與光導(dǎo)管技術(shù)相結(jié)合，既可擴(kuò)大自然光利用范圍，又可節(jié)約一次能源。

兩種調(diào)光方式的比較：分階調(diào)光成本較低、容易實(shí)現(xiàn)；連續(xù)調(diào)光可與光導(dǎo)采光系統(tǒng)無縫結(jié)合，更具節(jié)能潛力，且可防止工作面照度跳變，達(dá)到預(yù)設(shè)定照明效果。

3)中央空調(diào)智能控制技術(shù)。

中央空調(diào)系統(tǒng)涉及冷熱源產(chǎn)生環(huán)節(jié)、輸配網(wǎng)環(huán)節(jié)及末端環(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)息息相關(guān)且相互影響制約，則其控制系統(tǒng)應(yīng)觀全局而非單個(gè)測量參數(shù)調(diào)控技術(shù)的堆砌。

基于參數(shù)控制模型優(yōu)化的系統(tǒng)突破傳統(tǒng)的定流量控制模式，實(shí)現(xiàn)空調(diào)冷媒流量跟隨負(fù)荷變化而變流量運(yùn)行；改變目前用能系統(tǒng)的離散控制，從宏觀上把握及分析建筑設(shè)備運(yùn)行狀況，根據(jù)負(fù)荷實(shí)時(shí)在線修正及調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，特別是對動(dòng)力設(shè)備加減及群控具有明顯的節(jié)能效果，特別的，實(shí)際運(yùn)行工況參數(shù)與控制模型參數(shù)可相互校正，即可自調(diào)整系統(tǒng)控制因子，使之更符合實(shí)際運(yùn)行狀況。

4 結(jié)語

目前，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)正不斷地應(yīng)用到工程中，并取得一定的節(jié)能效果，但建筑運(yùn)行管理環(huán)節(jié)，還有待加強(qiáng)，確切實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)和綠色運(yùn)行結(jié)合，達(dá)到理想的節(jié)能效果。

On key energy-saving techniques of green buildings from architectural design and operation management

Kang Shouhe

(ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030800,China)

From the architectural design and operation management, the paper analyzes the key energy-saving technique of green buildings from the principle of giving priority to the passive with the complement of the active, and points out the architectural energy-saving design can make the architectural consumption reasonable, and its operation management will save the consumption, so the energy-saving effect can be achieved by their complementary relationship.

architectural design, operation management, energy-saving, key technique

2014-11-25

康守和(1962- )，男，工程師

1009-6825(2015)04-0203-02

TU201.5

A