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绿色建筑与建筑节能

发布日期:2017-10-09 来源: 中国破碎机网 查看次数: 44 作者:[db:作者]

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  绿色建筑与建筑节能林海燕(中国建筑科学研究院物理所)是重点。本文讨论绿色建筑和建筑节能的关系。

  从绿色建筑的角度考虑,降低建筑使用能耗,在技术层面上至少有以下5个方面的问题建筑设计、建筑围护结构、暖通空调系统、照明、热水。

  一个合理的建筑设计,为降低使用过程中的能耗创造了重要的前提条件。例如,当一栋建筑的功能、规模、场地确定之后,建筑的朝向和外形会在很大程度上影响建筑能耗。

  建筑外形对建筑能耗的影响比较复杂。一般认为,建筑的体形系数小,单位建筑面积对应的外表面积就小,有利于降低采暖空调系统的负荷。其实,这样的认识只在一定程度上是正确的。采暖空调系统的负荷来自内外三个部分,一是室内外的温差和太阳辐射传热;二是室内人员、设备、照明产生的热量;三是向室内提供新鲜空气所需的能耗。其中前两部分负荷,有时是相互迭加,有时是相互祗消。对于住宅这类建筑而言,内部的负荷基本上是稳定的,相对也比较小,外部负荷起着主要的作用,因此,从节能的观点来说,外型设计应该追求一个小的体形系数。但对于公共建筑,内部的发热量非常大,夏季夜间的散热非常重要,在特定的条件下,适当地增大体形系数也许更有利于节能。

  建筑围护结构热工性能的优劣,是直接影响建筑使用能耗大小的一个重要因素。我国是个幅员辽阔的国家,根据一月份和七月份的平均气温,960万km2的土地分成了严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区五个不同的建筑气候区。各地的气候差异很大,建筑围护结构的热工性能是优是劣,与建筑所处的环境有关。

  以严寒地区为例,建筑围护结构的保温性能就是一个非常重要的指标,在墙体的外面增加一层保温材料是非常必要和非常有效的,而且在一个合理的厚度范围内,保温层越厚,热工性能越优越。但是到了夏热冬暖地区,情况就不一样了。夏季室内外的平均温差只有几度,室内获得的热量主要是透过玻璃直接和间接进入室内的热量,围护结构的保温性能太好,可能还会影响夏季夜间的散热。在夏热冬冷地区,建筑围护结构既要考虑冬季的保温性能,又要考虑夏季的隔热性能,而这两者有时又会产生矛盾。为了冬季保温,建筑围护结构的热阻要大一些,由此而带来夏季夜间散热的问题,主要靠夜间开窗通风解决。为了在冬季得到更多的阳光,围护结构中的透明部分可以大一些,但是透明部分的热阻也应该大一些,以降低没有太阳时段的散热损失。另外,透明部分的外侧必须设有有效的遮阳(最好是卷帘、百叶窗之类的活动遮阳",以降低夏季进人室内的太阳辐射。

  近些年来,建筑围护结构中,玻璃的面积越来越大,玻璃幕墙建筑随处可见。从绿色建筑的角度考虑,透明的围护结构可以增加室内的采光,可以增加冬季白天的太阳辐射得热,这是优点。但是在目前的技术发展条件下,在一个合理的价格范围内,透明围护结构的热阻还是远远小于非透明围护结构的,更何况直接进入室内的太阳辐射在夏季常常是空调系统的主要负荷。

  随着玻璃深加工技术的进步,镀膜玻璃可以在对可见光透过率影响不大的前提下,大大降低太阳光谱中红外部分的透过率,从而减少透过玻璃进入室内的总的太阳辐射能量。然而,太阳辐射热也是一把双刃剑,对冬夏两季室内环境的影响正好相反。尤其是在夏热冬暖地区,室内夏季制冷和冬季采暖都很重要,玻璃本身的遮阳性能无论怎样调整,都只能在两种工况下取一个折衷。就目前的技术条件看,在一个合理的价格范围内,透明围护结构的热工性能比非透明围护结构还是差得多,因此从节能的角度出发,控制透明围护结构的大面积使用还是很有必要的。

  暖通空调系统的节能潜力是非常巨大的,尤其是在公共建筑中。首先,各类空调系统的能效存在着比较大的差异;其次,建筑内部空调的合理分区对运行能耗的影响很大;最后,系统的科学运行管理对实际节能与否有着至关重要的影响。

  照明也是建筑中的一个耗能大项。据资料统计,在一栋商业建筑中,照明的能耗可占到建筑总能耗的20%~30%.照明不仅本身消耗能量,而且在有空调降温需求的场合,照明能耗还增大了空调系统供冷的需求。在绿色建筑中,可以通过多采用昼光照明、先进的照明技术和高效合理的照明设计来降低照明能耗。

  昼光照明是最‘绿色“的照明方式,它不仅能够显著地降低能耗,而且还有利于人的身心健康。从节能的意义上来说,昼光照明不仅仅降低了能耗,而且还起到一定的降低供电峰值的作用,因为在一天中昼光资源最丰富的时段也是阳光最强烈的时段,也怡怡是空调系统冷负荷的高峰时段。昼光照明的潜力非常大。例如,在大体量的建筑中,房间的进深通常都很大,利用一些折光板和反射天花板就能够将窗口处的光线引入房间的内部,减少房间内区白天的照明需求。昼光资源的利用是一门很大的学问,在绿色建筑中有很大的舞台,照明技术的发展也为照明节能提供了技术支撑。为了满足同样的照度要求,高光效的光源和灯具比普通光源和灯具消耗的电能要低得多。另外,从建筑设计角度也要对降低照明能耗做出强制性的规定。我国新版的建筑照明设计标准规定了各类房间照明功率密度!LPD)限值,就是要在设计环节控制过度照明的发生。当然,照明系统的控制,尤其是大型照明系统的控制,对照明系统实际消耗的电能也有着很大的影响。

  随着人们生活水平的提高,热水供应逐渐成了住宅建筑必须具有的功能,热水的能耗也会越来越大。利用太阳能来提供生活热水应该是非常符合绿色建筑的原则的。我国的城镇住宅多为多层和高层建筑,即使屋顶上全铺上太阳能电池板,发的电也无法满足住宅采暖或空调的需要,不像国外的某些绿色示范住宅,在两层的小楼屋面上铺满太阳能电池板,与电网相连接,可实现住宅的“零”电耗。在我国,建筑中充分利用太阳能,直接提供生活热水是一个比较现实可行的途径。六层住宅屋面接收到的太阳辐射,可以满足住宅居民生活热水的需求。利用太阳能直接供应热水应该是值得大力提倡的可再生能源利用方式。在住宅建筑中普及太阳能热水供应,最大的障碍还在于太阳能热水器与建筑的一体化,只有当太阳能利用与建筑设计真正一体化,才能实现真正意义上的太阳能热水供应。太阳能屋顶应该成为绿色建筑,尤其是绿色住宅建筑的一项重要措施。

  技术带来了一系列的变革。在创造一个适合人们生活、工作和开展其他社会活动的场所的同时,尽可能提高资源利用率,节约用能、节约用水、节约用地,减少对环境的污染,这是我们建筑科技工作者的一项光荣而艰巨的任务,也是我们应该承担的社会责任,任重而道远。

  工程质量2005Na12

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