淺談公共建筑節(jié)能技術

商純福

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展、人民生活水平的不斷提高和城市化進程的加快，建筑業(yè)得到了迅猛發(fā)展，大量的公共建筑也迅速興建起來了。我國目前公共建筑總量約53億平米，占城鎮(zhèn)建筑總量的36%。由于我國建筑節(jié)能技術還不夠成熟，在修建建筑物的同時也帶來了巨大的能源損耗，建筑運行能耗約占我國全社會總能耗的30%。搞好建筑節(jié)能，可以提升我國建筑行業(yè)的建筑技術和材料的國際競爭實力，有利于我國經(jīng)濟建設和社會的全面發(fā)展。

【關鍵詞】公共建筑；節(jié)能技術；圍護結構；施工調(diào)試；建筑節(jié)能；能源損耗

公共建筑是指為人們進行各種公共活動提供場所的建筑物。在我國，房屋建筑按用途可劃分為民用建筑和工業(yè)建筑，民用建筑又分為居住建筑和公共建筑，其中公共建筑主要包括：辦公建筑，如寫字樓、政府辦公樓等；商業(yè)建筑，如商場、金融大廈等；旅游建筑，如酒店、賓館、娛樂場所等；科教文衛(wèi)建筑，如學校、體育館、醫(yī)院等；通信建筑，如郵電、通訊、廣播電視等；交通運輸建筑，如飛機場、高鐵站（火車站）、地鐵站、長途汽車站、港口等。

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展、人民生活水平的不斷提高和城市化進程的加快，建筑業(yè)得到了迅猛發(fā)展，大量的公共建筑也迅速興建起來了。我國目前公共建筑總量約53億平米，占城鎮(zhèn)建筑總量的36%。由于我國建筑節(jié)能技術還不夠成熟，在修建建筑物的同時也帶來了巨大的能源損耗，據(jù)統(tǒng)計，建筑運行能耗約占我國全社會總能耗的30%。公共建筑具有體量大、人員密集、流動性強的特點，總體上其能耗較居住建筑要高很多，成為建筑業(yè)的耗能大戶。據(jù)統(tǒng)計，城鎮(zhèn)住宅建筑單位面積能耗

約為10%- 30%，普通公共建筑單位面積能耗約為20%- 60%，對于大型公共建筑，其單位面積能耗在100%- 300%之間，相當于居民住宅的10- 15倍，因此，研究公共建筑的節(jié)能問題具有重大的戰(zhàn)略意義，也是緊迫的現(xiàn)實任務。

一、公共建筑能耗特點

公共建筑種類很多，在耗能上的共性是：公共建筑一般體量較大而建筑高度較低，這就使建筑物的體形系數(shù)（建筑物外包表面積與其所包圍的體積之比）偏大，建筑物外表面積較大，對外熱輻射較多； 公共建筑一般室內(nèi)人員密度比較大，要求空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)長時間運行，以保證內(nèi)部空氣新鮮和溫度適宜； 公共建筑人員流動性強，外門開啟頻繁，夏季和冬季室外空氣會過多地向室內(nèi)滲漏，較多的熱交換導致能量耗散多； 公共建筑日平均使用時間較長，致使內(nèi)部設備需要運行時間長，造成巨大能源消耗。

據(jù)統(tǒng)計，在公共建筑特別是大型商場、高檔賓館酒店、高檔寫字樓等全年能耗中，大約50%- 60%消耗于空調(diào)制冷與采暖系統(tǒng)，20%- 30%用于照明；在空調(diào)采暖能耗中，大約20%- 50%由外圍護結構傳熱所消耗（寒冷地區(qū)約40%），30%- 40%為處理新風所消耗。

根據(jù)能量需求和疏散特點，公共建筑用能方式主要體現(xiàn)在采暖、空氣調(diào)節(jié)和照明上，而能量的耗散途徑主要是圍護結構熱傳遞、空氣流通和照明光輻射。因此，降低公共建筑的能耗，關鍵是要降低用能方式的用能需求，減少能量耗散途徑的能量耗散。降低用能需求是減少能耗的主要因素，而減少能量耗散卻是降低用能需求的客觀保障。

二、公共建筑建筑節(jié)能措施

減少能量耗散是研究公共建筑節(jié)能技術應把握的基本原則。要從規(guī)劃設計、圍護結構、采暖、空氣調(diào)節(jié)、照明等方面分別進行筑節(jié)能措施的梳理。

（一）規(guī)劃設計

建筑規(guī)劃設計的節(jié)能主要是根據(jù)當?shù)厝照?、風向等自然條件，通過合理確定總平面布置、建筑平立剖面形式，充分利用自然能、減少熱傳遞，達到降低能源需求、減少能量耗散的目的。

1、總平面布置

建筑總平面布置，是公共建筑規(guī)劃設計中考慮的第一步。實現(xiàn)總平面布置節(jié)能要合理確定建筑朝向的選擇，使建筑在冬季能夠最大限度的利用自然能取暖，多獲得熱量和減少熱損失；夏季最大限度的減少外界輸入的熱量并利用自然能來降溫冷卻。因此，在總平面布置設計主要把握：冬季要充分利用日照，避開主導風向，利用自然通風，防止太陽輻射。在設計時，應采用當?shù)亟ㄖ罴殉蚧蜻m宜朝向，盡量避免東西向日曬，這是公共建筑總平面布置節(jié)能設計中最關鍵的因素。

2、體形系數(shù)

體形系數(shù)是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積比值。建筑體形系數(shù)越大，單位建筑面積對應的外表面積就越大，建筑物內(nèi)外的熱傳遞就越多。寒冷地區(qū)的公共建筑，過多的熱傳遞在冬季會增加建筑的采暖能耗，在夏季會增加制冷能耗。

因此在建筑設計中，建筑師在發(fā)揮創(chuàng)造性的同時，要考慮建筑體形系數(shù)對建筑節(jié)能的影響，盡可能的減少房間外圍護面積，使體形不要太復雜，凹凸面不要多過，體形系數(shù)保持在合理范圍內(nèi)。寒冷地區(qū)體形系數(shù)應小于或等于0.4。

（二）圍護結構

圍護結構節(jié)能是通過減少其熱傳遞、建筑冬季的熱損失和夏季的冷損失，減少建筑的采暖與制冷能耗。公共建筑圍護體系對節(jié)能產(chǎn)生影響的主要結構是屋頂、外墻、窗，節(jié)能因素主要有傳熱系數(shù)、窗墻比、屋頂透明部分面積、遮陽等。

1、傳熱系數(shù)

傳熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下，圍護結構兩側空氣溫差為1度時，1h內(nèi)通過單位面積圍護結構傳遞的熱量。減少圍護結構熱傳遞的關鍵因素是減小體系中各結構熱傳遞系數(shù)，提高其保溫隔熱性能。節(jié)能設計規(guī)范中，對屋頂、外墻、外窗、屋頂透明部分等圍護結構部位傳熱系數(shù)都明確了傳熱系數(shù)上限值。目前我國公共建筑常用措施為直接和間接，直接是利用新型節(jié)能保溫墻體、屋頂，熱物理性能優(yōu)異外窗和玻璃幕墻等，直接減小結構傳熱系數(shù)；間接是對墻體（屋頂）進行保溫處理、屋頂綠化，增強這些部位的保溫隔熱性能，減小整體傳熱系數(shù)。

2、窗墻比與屋頂透明部分面積比

與外墻、屋頂相比，普通窗戶（包括陽臺透明部分）、屋頂透明部位傳熱系數(shù)要大很多，其保溫隔熱性能也差很多，外窗和屋頂透明部分面積比越大，采暖和空調(diào)能耗也越大；夏季太陽輻射通過透明材料進入室內(nèi)，使室內(nèi)溫度升高，增加了制冷需求。所以要限制窗墻比和屋頂透明部分面積比。考慮到公共建筑的更通透明亮、立面更美觀、形式更豐富的需求，節(jié)能規(guī)范提出了窗墻比和屋頂透明部分面積比的合理上限。公共建筑不宜在立面上大面積應用玻璃（或其他透明材料）幕墻，若建筑立面要有玻璃質(zhì)感，可使用非透明玻璃幕墻，在玻璃后面仍用保溫隔熱材料和普通墻體。

3、外窗透光與遮陽

公共建筑窗墻面積比較大，太陽輻射對建筑能耗影響很大。冬季進入室內(nèi)的太陽輻射，可增加建筑的熱量，提高室內(nèi)溫度，減少采暖能耗需求。對公共建筑外窗，要保證其透光率，使更多太陽輻射能進入室內(nèi)；夏季采取適當遮陽措施，減少進入室內(nèi)太陽輻射。

（三）采暖通風與空氣調(diào)節(jié)

1、采暖系統(tǒng)

采暖系統(tǒng)可劃分熱源、供熱管網(wǎng)和熱用戶三個環(huán)節(jié)，在節(jié)能方面應考慮：采用集中供暖形式、選用熱水作熱媒、合理配置循環(huán)水泵；供暖管網(wǎng)節(jié)能技術重點是管網(wǎng)保溫、系統(tǒng)查補跑冒滴漏、改造不合理管線設計；熱用戶節(jié)能是根據(jù)建筑特點，采取分時分區(qū)供熱。對公共建筑內(nèi)高大空間采暖，采用輻射供暖方式。采用對流采暖方式供暖時，室內(nèi)沿高度方向會形成很大溫度梯度，建筑熱損耗增大，人員活動區(qū)溫度偏低；采用輻射供暖方式時，高度方向溫度梯度很小。

2、通風與空氣調(diào)節(jié)

通風與空調(diào)節(jié)能體現(xiàn)在設計、施工調(diào)試、運行管理等系統(tǒng)壽命期內(nèi)，通過選擇合適的空調(diào)系統(tǒng)、功率匹配風機、合理設置送風口來提高空氣調(diào)節(jié)效率，通過加強設備運行監(jiān)測與控制來降低能源浪費。對于房間面積或空間較大、人員較多或集中進行溫濕度控制空氣調(diào)節(jié)區(qū)，其空氣調(diào)節(jié)風系統(tǒng)采用全空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)；對溫濕度要求條件不同空氣調(diào)節(jié)區(qū)，不應劃分在同一個空氣調(diào)節(jié)風系統(tǒng)中。

（四）照明

公共建筑照明節(jié)能要根據(jù)不同使用場所選擇合適照明光源。選擇高光效光源節(jié)能燈泡，如日光燈代替鎢絲燈泡和鹵素燈，用電子鎮(zhèn)流器、高反射涂裝日光燈或金屬燈、鈉氣燈代替水銀燈；選用燈具效率高的燈具和開啟式直接照明燈具，要求燈具反射罩具有較高反射；降低燈具安裝高度；采用分區(qū)開關和自動晝光節(jié)約照明控制系統(tǒng)。

三、結束語

解決好高耗能建筑節(jié)能的問題，對國家經(jīng)濟建設和社會的全面發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義，它可以提升我國建筑行業(yè)的建筑技術和材料的國際競爭實力，搞好建筑節(jié)能具有巨大的經(jīng)濟和社會發(fā)展效益。

（吉林大學，吉林 長春 130061）