祝英林 潘長飛

摘 要：建筑節(jié)能應處理好圍護結構節(jié)能與建筑設備節(jié)能、單體設備節(jié)能與系統(tǒng)節(jié)能、建筑節(jié)能與室內(nèi)環(huán)境品質（IEQ）的關系。同時，應建立科學、合理和簡單的建筑節(jié)能評價體系。對建筑物所處環(huán)境及建筑物本身進行綠化可降低建筑物周圍微環(huán)境的溫度、提高空氣相對濕度，改善空氣品質，降低噪音危害，從而延長建筑物通過自然通風降溫的時間，改善室內(nèi)空氣品質，降低建筑物能耗，減輕“城市熱島效應”。

關鍵詞：建筑節(jié)能 評價體系 室內(nèi)環(huán)境品質自然通風 相對濕度 空氣品質

1概述

發(fā)達國家的能源統(tǒng)計，是按產(chǎn)業(yè)（Industry）、交通（Transportation）、居民和商業(yè)等四個部門統(tǒng)計。因此，很容易得到建筑能耗數(shù)據(jù)，即居民（Residential）和商業(yè)（Commercial）能耗之和。其建筑能耗一般占全國總能耗的三分之一左右。照明、插座、電梯等設備能耗當作穩(wěn)定能耗。盡管冬季晝短夜長，夏季則相反，人們使用照明的時間有一些差別，但在現(xiàn)代商用建筑中從全年能耗角度來看，這種差別并不明顯。而采暖和空調(diào)的能耗是變動的、不穩(wěn)定的能耗，它不但隨氣候區(qū)變化，而且隨建筑類型、形狀、結構和使用情況變化，甚至今天和明天都會有所不同。這就給建筑節(jié)能工作帶來了復雜性和多樣性，但同時也是建筑物中節(jié)能潛力最大的部分。

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國住宅工程經(jīng)歷了提供必要的居住條件和滿足一定的舒適性要求兩個發(fā)展階段。近幾年，隨著“以人為本”設計理念的提出，對住宅的舒適性要求越來越高，建筑能耗也隨之增高。據(jù)統(tǒng)計，目前我國建筑能耗約占國民經(jīng)濟總能耗的25%左右，且呈上升趨勢。另一方面，隨著建筑能耗的增加和大量空調(diào)設備的安裝，“城市熱島效應”日益嚴重，使環(huán)境日益惡化。經(jīng)驗告訴我們，依靠提高建筑維護結構隔熱性能和密封性能的節(jié)能效果是有極限的，有時還會造成嚴重的負面影響，比如IAQ問題。在這種前提下，有學者提出了“綠色建筑”、“生態(tài)建筑”的概念，即在不犧牲環(huán)境質量的前提下，以較低的能耗為人們提供健康、舒適的居住環(huán)境。顯然，在眾多的空調(diào)方式中，自然通風降溫是最經(jīng)濟、最符合生態(tài)要求的空調(diào)方式。然而，能否實現(xiàn)室內(nèi)持續(xù)的開窗通風受建筑物所處微環(huán)境的制約。微環(huán)境包括建筑物周圍熱濕環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境和空氣流場、空氣品質等，而它們均受建筑規(guī)劃布局、建筑造型、綠化、水景等的影響。本文主要討論綠化對建筑周圍空氣溫濕度、空氣品質和噪音的影響。

2 結構節(jié)能與空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能

圍護結構采取節(jié)能措施，是建筑節(jié)能的基礎。由于我國建筑節(jié)能是從采暖居住建筑起步的，因此，建筑節(jié)能首先考慮加強圍護結構保溫無疑是正確的決策。從管理的角度看，可以對圍護結構制訂限定性指標，易于評價。但是，建筑節(jié)能的關鍵是空調(diào)采暖系統(tǒng)的效率，最終的節(jié)能量也要從空調(diào)采暖系統(tǒng)來體現(xiàn)。北方地區(qū)在墻改之后又發(fā)展到熱改。如果沒有調(diào)節(jié)閥和熱計量，圍護結構保溫越好，可能浪費的熱量越多。

而在間歇運行的空調(diào)建筑中，在空調(diào)關機之后，室溫升高，當室外氣溫低于室溫時，通過圍護結構的逆向傳熱可以降低第二天空調(diào)的啟動負荷。因此，圍護結構保溫越好，蓄熱量越大，空調(diào)負荷也越大。

對公共建筑而言，圍護結構形成的負荷在總負荷中所占比例很小，因此，圍護結構的節(jié)能潛力有限。

從圖3中可以看出，墻體傳熱系數(shù)降低40％，所得到的節(jié)能率最大8.1％（哈爾濱），最小2.8%（廣州）?？梢姡诠步ㄖ?jié)能中重要的環(huán)節(jié)是降低內(nèi)部負荷、減少內(nèi)部發(fā)熱量。例如，在保證照度的前提下降低照明負荷，既降低照明耗電，又降低空調(diào)負荷，可謂一舉兩得。

3 節(jié)能與室內(nèi)環(huán)境品質

非典之后，人們的健康意識和自我保護意識增強，對室內(nèi)環(huán)境品質提出更高的要求。

我國大城市80％以上的公共建筑中的空調(diào)末端（AHU）僅有一級粗效過濾，有的甚至只有一層濾網(wǎng)。而根據(jù)美國ASHRAE標準62-2001，應在冷卻盤管或其具有濕表面的處理設備的前端加設最小效率（MERV, Minimum Efficiency Reporting Value）不低于6的除塵過濾器或者凈化器。歐洲標準也要求AHU過濾器達到F7標準。即需要有粗效和中效兩級過濾。整個風系統(tǒng)阻力至少比現(xiàn)在增加200Pa。假定一臺3600m3/h的空調(diào)箱，全年運行，要增加耗電量2500kWh。

另外，很多大樓的空調(diào)新風量也沒有達到規(guī)范的要求。而且，非典之后，一些新建大樓的業(yè)主對新風量提出了超出規(guī)范的要求。新風負荷占空調(diào)負荷的20～30％，加大新風量就意味著能耗的增加。

在公共建筑中，室內(nèi)環(huán)境品質直接影響用戶的舒適、健康和工作效率。對大樓管理者來說，這是“開源”。而建筑節(jié)能則是降低運營成本，是“節(jié)流”。開源和節(jié)流應該是相輔相成。

因此，建筑節(jié)能工作要以室內(nèi)環(huán)境為底線。一方面，建筑節(jié)能決不能以犧牲室內(nèi)環(huán)境品質為代價；另一方面，對不合理的環(huán)境消費（例如夏季過低和冬季過高的環(huán)境溫度、過大的新風量、邊使用空調(diào)邊開窗等）行為，即不合理的用能，則應該改變。

解決節(jié)能與室內(nèi)環(huán)境品質矛盾還可以采用很多新技術或原有技術的集成。例如，獨立新風系統(tǒng)（DOAS）、輻射吊頂＋置換送風系統(tǒng)、除濕空調(diào)系統(tǒng)等。轉

4建筑節(jié)能的評價

開展建筑節(jié)能，需要建立一套科學的建筑能效評價體系。我國基本上還在沿用按建筑面積平均的能耗絕對值的評價方法。這種評價方法屬于靜態(tài)評價，對不同檔次、不同用途的建筑很難區(qū)分在建筑節(jié)能方面孰優(yōu)孰劣。在上海市地方標準《集中式空調(diào)系統(tǒng)（中央空調(diào)）合理用能技術要求與運行管理》中引用了日本建設省所推行的PAL/CEC方法。所謂PAL，是Perimeter Annual Load的縮寫，即“全年熱負荷系數(shù)”，另外還有設備系統(tǒng)能量消費系數(shù)（CEC，Coefficient of Energy Consumption）。分別有空調(diào)、換氣、照明、電梯和供熱水5個能耗系數(shù)。能量消費系數(shù)CEC實際上是建筑設備系統(tǒng)全年能效的倒數(shù)。因此，用PAL能夠評價建筑物圍護結構的保溫隔熱性能，而用CEC則可以更直接地評價建筑的能量轉換效率。PAL和CEC反映了動態(tài)節(jié)能的思想和轉換效率的思想，是一種性能性指標。

5綠化對溫濕度的影響

不同的地表狀況會對建筑物周圍的微氣候產(chǎn)生很大的影響。實測表明：綠化草坪、水泥地面、裸地面在夏季工況下，由于太陽輻射的作用，表面溫度差異較大。這種差異的存在會影響到建筑物所處微氣候、建筑物的熱工狀況、建筑物室內(nèi)環(huán)境等，進而影響到建筑物的能耗。影響建筑物能耗的綠化可以細分成兩種——環(huán)境綠化和建筑物綠化。

5.1 環(huán)境綠化

環(huán)境綠化是指建筑物周圍一定范圍內(nèi)的地表綠化，它包括草坪、花壇、樹木等。環(huán)境綠化基本上以大面積的草坪間以灌木為主，道路兩側及廣場周邊以喬木為主，形成室外場地的立體綠化景觀。這種綠化方式的優(yōu)點在于草坪滿足了人們在林立的樓群之間需要開闊場地的心理需求，道路兩邊的喬灌木可以有效的降低車輛行駛噪音對建筑的影響。

綠色植物在光合作用過程中吸收利用大量的太陽輻射能，直接減少地面對太陽輻射的吸收，與此同時還通過蒸騰作用吸收周圍空氣中的能量，有效降低該區(qū)域的空氣溫度、增加空氣濕度。文獻[1]的研究表明：相同時刻水泥地表面的溫度大于草坪地表面的溫度，該差值在下午16：00時達到最大值，約為10℃，兩者之差的最小值出現(xiàn)在4：00左右，差值也在2℃以上。裸地與草坪兩者溫度分布的差別與水泥地和草坪的分布差別類似。相同時刻裸地地表的溫度明顯高于草坪地表溫度，在下午2：00相差最多，約為12℃，夜間有所降低。相關研究同時表明綠化地面與裸地面、水泥地面相比較，對峰值溫度的出現(xiàn)有延遲作用。在調(diào)節(jié)空氣相對濕度方面，一公頃闊葉林，夏季每天可以蒸發(fā)2600升水，草坪等植物的葉面積，一般為地面面積的20倍左右，茂密的莖和葉通過蒸騰作用，能使周圍空氣中的水分增加20%左右。

5.2 建筑物綠化

建筑物綠化是指對建筑物外立面、屋面的綠化。與環(huán)境綠化相比，建筑物綠化對建筑節(jié)能的作用更直接。主要表現(xiàn)在：夏季，通過植物冠蓋、葉片的遮陽作用減少建筑物對太陽輻射熱的吸收，通過蒸騰作用吸收建筑物維護結構的熱量，釋放水蒸汽，改善建筑物外表的熱、濕環(huán)境，降低建筑空調(diào)負荷，實現(xiàn)節(jié)能；冬季，綠化主要起屏蔽作用，減小風壓對建筑物的作用，從而減小冷風滲透和外表面對流換熱損失，降低供熱負荷，達到節(jié)能目的。

實測結果表明：在室外氣溫38℃時，無綠化建筑物的外表面（深灰色外墻涂料）溫度最高可達50℃，而有綠化建筑物外墻面溫度為27℃；有綠化建筑物室內(nèi)溫度較無綠化建筑物室內(nèi)溫度約低3~5℃，降溫效果明顯。

日本學者的實驗研究表明：相同條件的平屋頂，在種植草坪的情況下，可使室內(nèi)溫度降低約7℃。

為達到夏季減少建筑物對太陽輻射的吸收，冬季即起到對風的屏蔽作用又不至于降低太多建筑物對太陽輻射熱吸收的綠化目的，建筑物立面的綠化應以多年生落葉攀緣類植物為主，屋面以種植草坪為主。

6 綠化對空氣品質的影響

合理選擇綠化用花草樹木品種可大幅度提高室外空氣品質。樹木、草坪凈化空氣是由于植物的光合作用和吸收作用。通過光合作用每公頃闊葉林(相當于1公里道路兩側單行行道樹)每天能吸收1000kg的二氧化碳，釋放出730kg的氧氣，可以供1000人所需，一般來說，一個人一天需要0.7kg的氧氣，人均擁有10平方米的樹木或25平方米的草坪，就能自動調(diào)節(jié)空氣中CO2與O2的比例平衡，保持空氣清新。植物在進行光合作用的同時，還會吸收一氧化碳(CO)、二氧化硫（SO2）、氮氧化物(NOx)、碳氫化合物(HC)、氯氣、氟化氫 、氨及汞、鉛蒸氣等，例如成片的松林，每天可以從1立方米的空氣中吸收20毫克的二氧化硫。

7綠化與噪聲防治

植物能夠降低噪音是因為植物的葉片能夠將投射到它上面的噪聲反射到各個方向上，葉片的輕微震動能使噪聲能量得到消耗而減弱，據(jù)測定，快車道的汽車噪聲，在穿過12米寬的林帶后可以降低噪聲3～5dB，穿過40米寬的防護林帶時，噪聲會降低10～15dB。

8結論

空調(diào)公共建筑的節(jié)能，是一個比較復雜的課題。必須建立動態(tài)節(jié)能、系統(tǒng)節(jié)能的思想，在夏季工況下，通過綠化可有效降低微環(huán)境的空氣溫度、提高相對濕度、降低空氣中有害氣體濃度和含塵量、降低噪聲危害，改善建筑物所處環(huán)境的熱工狀況，為建筑物充分利用自然通風降溫提供條件，正確處理好幾對看似矛盾的關系，進而達到節(jié)能的目的。有很多中國特有的建筑節(jié)能與綠化節(jié)能課題等待我們?nèi)パ芯俊?/p>

主要參考文獻

[1] H. Zhou, W. Long, The Part Load Performance Study of Water-Cooled Chiller at Chinese Climate Zone, Proceedings of 21st IIR International Congress of Refrigeration, Washington D.C., Aug. 2006

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