摘要：文章以長春地區(qū)某大型公共建筑為例，通過對各項節(jié)能措施的節(jié)能效果進(jìn)行實際調(diào)查以及DeST模擬分析，并對各項節(jié)能措施的相對重要性進(jìn)行比較，提出適合長春等嚴(yán)寒地區(qū)的切實可行的節(jié)能途徑及節(jié)能潛力。

關(guān)鍵詞：公共建筑；建筑節(jié)能；能耗模擬；長春市；節(jié)能措施 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU532 文章編號：1009-2374（2015）36-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.038

1 背景

我國建筑節(jié)能主要包括建筑物圍護結(jié)構(gòu)（外墻、外窗、外遮陽等）的節(jié)能、建筑內(nèi)部供暖系統(tǒng)（空調(diào)、采暖系統(tǒng)）的節(jié)能、建筑內(nèi)部燈具及各種電器的使用效率提高、既有大型公共建筑的相關(guān)節(jié)能改造措施、新建大型公共建筑的相關(guān)節(jié)能措施。建筑節(jié)能的目標(biāo)的貢獻(xiàn)大致分別為30%、30%、15%、10%、15%左右?？梢姡扔写笮凸步ㄖ哂泻艽蟮墓?jié)能潛力和提升空間。對于不同地理條件、不同功能類型的大型公共建筑而言，各種節(jié)能措施所產(chǎn)生的節(jié)能效果也存在差異。因此，以長春地區(qū)為例針對各項節(jié)能措施的節(jié)能效果進(jìn)行實際調(diào)查以及計算機模擬分析的結(jié)果，提出適合長春地區(qū)的切實可行的節(jié)能途徑。建筑環(huán)境設(shè)計模擬分析軟件——DeST（designer′s simulation toolkits）。DeST分析軟件可用于建筑能耗的模擬分析和建筑環(huán)境控制系統(tǒng)的設(shè)計校核，起到了降低系統(tǒng)能源消耗、提高環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量以及保證設(shè)計可靠性的作用。建筑能耗的計算方法基本上包括建立在不穩(wěn)定傳熱理論基礎(chǔ)上的計算軟件動態(tài)模擬能耗以及建立在穩(wěn)定傳熱理論基礎(chǔ)上的靜態(tài)能耗分析方法，靜態(tài)能耗分析的方法主要有度日數(shù)法、設(shè)備滿負(fù)荷小時數(shù)法、當(dāng)量峰值小時數(shù)法、溫頻數(shù)法等。但建筑能耗是一個由多種復(fù)雜因素決定的動態(tài)過程，因此動態(tài)能耗模擬分析的方法對室內(nèi)外的各種擾量考慮較細(xì)致全面，同時利用計算機可以非常方便地對實時變化的室外環(huán)境氣候下建筑物的冷、熱負(fù)荷進(jìn)行動態(tài)模擬計算以及對建筑內(nèi)部空調(diào)系統(tǒng)的全年能耗進(jìn)行動態(tài)模擬分析計算。大型公共建筑人員流動情況復(fù)雜，空調(diào)面積大，空調(diào)系統(tǒng)復(fù)雜，要了解該類型建筑的能耗狀況，只有選擇一個在各方面比較典型的公共建筑建立能耗模擬的模型，這樣才能對長春市公共建筑的能耗進(jìn)行有效地分析。本文選擇了一棟綜合性大廈作為示例對象。

2 外圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能潛力

外圍護結(jié)構(gòu)主要包括有外墻、外窗、外遮陽以及屋頂?shù)鹊挠绊懸蛩兀烷L春地區(qū)的氣候條件而言以及文中示例公共建筑的能耗模擬分析過程中可以看出，冬季采暖季較長，能耗相對夏季以及過渡季節(jié)來說要高得多，所以外圍護結(jié)構(gòu)中尤其外墻及外窗的能耗影響對冬季耗熱量影響較大；雖然夏季的室外氣溫偏高的時間很少，但白天日照時間長，太陽輻射強度依然很高，所以外遮陽對于夏季的建筑能耗還是有一定影響的。

2.1 外墻及外窗對熱負(fù)荷的影響

從圖1可以看出，通過外圍護結(jié)構(gòu)中的外墻和外窗的改造對建筑節(jié)能的效果比較明顯，采用兩種不同的熱工系數(shù)負(fù)荷分別相對于最大傳熱系數(shù)外墻減少了20%、35%，而外窗與外墻的變化曲線基本相似，所以外墻與外窗對建筑熱負(fù)荷的影響效果是不容忽視的。通過改造既有建筑的外圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能來實現(xiàn)節(jié)能，效果非常顯著，在長春地區(qū)的大型公共建筑可以大力推廣。

對于外墻可設(shè)置透明幕墻，但對于非透明的幕墻，則可采用如石材幕墻、鋁塑復(fù)合材料及金屬幕墻。從節(jié)能的角度來講，應(yīng)將非透明的幕墻作為實墻處理，采取保溫隔熱的措施。對于外窗，要想達(dá)到保溫節(jié)能的目的，可從以下三方面著手：（1）提高外窗的氣密性。一般外窗都有些許縫隙，室外的冷空氣或者熱空氣滲入其室內(nèi)的量是相當(dāng)大的，當(dāng)窗戶的密封性能達(dá)不到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求時，應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)措施，例如在縫隙處設(shè)置氈片等制成的密封條，從而提高窗戶的氣密性；（2）提高外窗的保溫性，可采取措施適當(dāng)提高窗框及玻璃的保溫性能；（3）控制窗墻面積比。窗戶的熱阻相對于墻體的熱阻較小，單玻窗的傳熱損失約為48cm磚墻的數(shù)倍，中空玻璃窗戶的傳熱損失也大于墻體。因此，將窗墻面積控制在適宜范圍內(nèi)是十分必要的。

2.2 外遮陽對冷負(fù)荷的影響

由圖2可以看出，在采用外遮陽后，建筑的夏季累計冷負(fù)荷減少了不到4%，節(jié)約率不是很高，但也有一定的效果，所以大型公共建筑在夏季注意外遮陽也可實現(xiàn)一定的節(jié)能效果。部分大型公共建筑采用平屋結(jié)構(gòu)，這為屋頂綠化提供了可能性。屋頂綠化不僅可以還原部分建筑所占用的綠化資源，重現(xiàn)了鋼筋水泥中的自然綠色，增加城市綠化率，并且可起到外遮陽作用。考慮到技術(shù)方面，需要解決屋頂綠化所面臨的荷載加大、防水、養(yǎng)護難等的問題，就可以使得屋頂綠化不僅限于草坪、花卉和灌木等輕型的綠化，而且還可以形成豐富綠化元素的空間景觀；考慮到嚴(yán)寒地區(qū)的室外條件，屋頂綠化存在一定的局限性，但長遠(yuǎn)來看，帶來的節(jié)能可行性還是很大的，尤其是夏季。此外，還可對墻面進(jìn)行遮陽，采用專用的遮陽構(gòu)件對西墻加以遮陽。

3 冷熱源節(jié)能潛力

空調(diào)系統(tǒng)冷熱源的能耗占整個集中空調(diào)系統(tǒng)的60%～70%，同時其使用成本也占整個集中空調(diào)系統(tǒng)70%左右，不同的冷熱源方案差別也較大。在北方地區(qū)，大型公共建筑的中央空調(diào)工程也只在近十年內(nèi)出現(xiàn)。通常熱源供給方式分為電鍋爐、燃煤鍋爐、燃油+氣鍋爐等。近些年來，大多數(shù)城市已從環(huán)保角度出發(fā)開始控制燃煤爐的使用，減少有害氣體的排放。同時在很多電力供應(yīng)較為充足的地區(qū)為鼓勵用電，在電價及其政策上相對給予一定的優(yōu)惠，如取消用電增容費等措施，小區(qū)商業(yè)用途用電按民用用途電收費，諸如此類的政策促使電鍋爐的大量廣泛使用。而在石油、天然氣資源豐富的地區(qū)則鼓勵選用燃油爐和燃?xì)鉅t。冷源就其形式大致分三種：熱泵機組、電制冷機組以及溴化鋰吸收式機組。比較常用的是電制冷機組和溴化鋰吸收式機組兩種類型。電的制冷機組又分風(fēng)冷和水冷兩種，風(fēng)冷機組可放置在建筑物屋頂或室外地坪上，從而縮減機房使用面積，甚至可以做到取消機房，從而節(jié)省建筑物利用空間、增加利用率，這對于公共建筑來說是十分有利的，但機組的價格相對偏高且耗電量也相對較大。具有很大應(yīng)用潛力的冷熱源節(jié)能新技術(shù)，如地源熱泵、冷熱電聯(lián)產(chǎn)、水源熱泵等，近年來在這方面的研究逐漸增多，但實際應(yīng)用中卻很少見。所以在冷熱源的選擇上設(shè)計人員應(yīng)考慮結(jié)合實際情況，盡可能精確計算冷、熱負(fù)荷，做到合理選配冷熱源臺數(shù)及其容量大小，盡量避免裝機容量偏大或偏小，從而達(dá)到既舒適又節(jié)能的效果。

4 空調(diào)運行管理與自動控制

在調(diào)研的大型公共建筑物中未發(fā)現(xiàn)配有自動控制系統(tǒng)的建筑，多數(shù)建筑物建筑的制冷機運行是由人工操作的，同時空調(diào)的風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)能力差，容易造成室內(nèi)冷熱不均的情況，并且長春市大型公共建筑中的系統(tǒng)運行管理人員操作專業(yè)知識掌握不深、管理水平較差，通常只是習(xí)慣性按照一般的流程來控制運行管理。同時在空調(diào)運行方面，大多數(shù)大型公共建筑如商場、酒店都存在著部分負(fù)荷運行的現(xiàn)象，未根據(jù)室內(nèi)具體的情況來控制運行空調(diào)機的運行，造成了很大的不必要的浪費。合理妥善地將自控技術(shù)運用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的控制管理中，可以有效地改善系統(tǒng)運行品質(zhì)，節(jié)省運行能耗，提高管理水平，并減少運行管理勞動強度，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。自動控制和變頻技術(shù)應(yīng)用逐漸廣泛應(yīng)用，空調(diào)系統(tǒng)運行管理的自動控制，不僅可以精確地保證空調(diào)房間溫濕度要求，同時節(jié)約人力，而且可防止系統(tǒng)多余的能耗損失及降低能耗的重要環(huán)節(jié)，以達(dá)到最佳節(jié)能運行的效果。

5 結(jié)語

就長春地區(qū)既有大型公共建筑的能耗問題而言，提出三項較為常見且實際的節(jié)能潛力措施：（1）建筑物的外圍護結(jié)構(gòu)，對北方地區(qū)來說，外墻及外窗對建筑熱負(fù)荷的影響較大，而在外遮陽方面只對夏季短時期內(nèi)的冷負(fù)荷有些許影響效果；（2）空調(diào)系統(tǒng)的運行管理，大部分的大型公共建筑常年處于部分負(fù)荷狀況下運行，而且存在運行管理人員專業(yè)知識有限、操作較差等，系統(tǒng)操作設(shè)備上不先進(jìn)的問題，可以加以改善。多數(shù)大型公共建筑屬于綜合性建筑，有著建筑內(nèi)部的各房間功能不同，其內(nèi)部人員流動不同以及室內(nèi)既有設(shè)備運行發(fā)熱量不同的特點，所以空調(diào)不宜選擇過大的機型，要切實切量地選擇，并且在實際運行中根據(jù)不同的房間情況適當(dāng)做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)與管理；（3）冷熱源的選擇，需要注意的是應(yīng)精確計算冷、熱負(fù)荷，盡可能合理選配冷熱源臺數(shù)及其容量大小，避免裝機容量偏大或偏小，造成浪費，以達(dá)到既舒適又節(jié)能的效果，有條件還可以考慮節(jié)能潛力較大的冷熱源新技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]江億.我國建筑能耗現(xiàn)狀及有效的節(jié)能途徑[J].暖通空調(diào)，2005，35（5）.

[2]孫靜，鮑英萍.關(guān)于空調(diào)冷熱源方案的選擇[J].哈爾濱鐵道科技，2000，（4）.

[3]陳在康，等.空調(diào)過程設(shè)計與建筑節(jié)能[M].北京：中國電力出版社，2004.

[4]涂逢祥，王慶一.建筑節(jié)能——中國節(jié)能戰(zhàn)略的必然選擇[J].節(jié)能與環(huán)保，2004，（8）.

[5]長春市統(tǒng)計局，國家統(tǒng)計局長春調(diào)查隊.長春市統(tǒng)計年鑒（2014）[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2014.

作者簡介：鄭家佳（1982-），女，吉林集安人，吉林省集安市國土資源局工程師，研究方向：建筑技術(shù)科學(xué)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）