既有公共建筑低能耗改造技術策略探究

1、<p>　　既有公共建筑低能耗改造技術策略探究</p><p>　　摘要：分析我國既有公共建筑能耗現(xiàn)狀，借鑒國內外理論研究和改造案例，提出針對既有公共建筑低能耗改造的技術策略，從而為以后的實際改造工程提供一定的技術指導。 </p><p>　　關鍵詞：既有公共建筑;低能耗改造;技術策略 </p><p>　　中圖分類號： TU111 文獻標識碼： A 文章

2、編號： </p><p>　　引言：近幾年來，能源危機成為每個國家發(fā)展中面臨的重要問題，對于我國來說也不例外，工業(yè)能耗、交通能耗和建筑能耗已成為我國能源消耗的三大門戶行業(yè)，建筑能耗約占全社會終端總能耗的30%。其中我國既有公共建筑能耗非常高，單位建筑面積年耗電量是住宅建筑的10倍—20倍，是歐洲、日本等發(fā)達國家同類建筑單位面積耗電量的1.5—2倍。由于公共建筑的高能耗指標，意味著改造1㎡的公共建筑相當于改造10㎡

3、—15㎡的住宅，同時由于對某一個公共建筑的改造遠比改造多戶家庭容易，以及公共建筑中大部分為政府辦公或城市標志性建筑，對其進行改造有著良好的示范和推廣作用，所以既有公共建筑的低能耗改造將成為未來節(jié)能工作的重要內容之一。 </p><p>　　1、既有公共建筑能耗問題與研究現(xiàn)狀 </p><p>　　我國目前既有公共建筑的單位面積能耗高，能源消費大部分為電力，其中空調、照明、動力設備是主要耗能

4、設備，占到建筑能耗的80%左右，空調系統(tǒng)占35%以上。大部分外圍護結構的熱工性能不高，門窗的保溫性能、氣密性能都有待提高，目前在執(zhí)行國家節(jié)能規(guī)范的前提下，外圍護結構傳熱系數(shù)依然比歐洲國家大20%~ 40%，透過外圍護結構的能耗損失占整個建筑能耗損失的50%以上?？稍偕茉吹睦迷谶@一領域幾乎為空白。了解目前既有公共建筑的現(xiàn)狀和能耗特性對于其改造技術策略的選擇有重要的參考意義。 </p><p>　　我國對于既有建

5、筑的改造最早是居住建筑的改造，而對于既有公共建筑低能耗改造的研究起步較晚，有些仍停留在類似于居住建筑改造中的墻體保溫或供暖系統(tǒng)等某單一系統(tǒng)的改造上。目前隨著我國應用于新建建筑中的綠色建筑技術的不斷發(fā)展和完善，既有公共建筑的低能耗改造技術策略也應得到擴展和完善。因此本文在借鑒國內外經(jīng)驗和綠色建筑技術的基礎上，對既有公共建筑低能耗改造技術策略做簡單的探討。 </p><p>　　既有公共建筑低能耗改造技術策略 <

6、;/p><p>　　既有公共建筑相對于新建建筑而言，除了選址朝向、體形系數(shù)等因素已成為事實，很難更改之外，其他方面的能耗與新建公共建筑有著相當大的共性，因而對于既有公共建筑的低能耗改造可以充分的借鑒目前比較成熟綠色建筑技術。接下來從四個方面來對既有公共建筑低能耗改造的技術策略進行分析。 </p><p>　　2.1建筑設計優(yōu)化節(jié)能 </p><p>　　因為大部分的既有

7、公共建筑改造是由于原有的建筑功能或性能不能滿足人們日益增長的需求，或是為了滿足這種需求需要以巨大的能耗為代價來進行的。因而在對建筑各系統(tǒng)進行改造之前，應該在最大限度保留原有建筑的前提下，對原有建筑設計按照現(xiàn)在的需求進行優(yōu)化節(jié)能，使其最大化的利用自然資源。從目前既有公共建筑能耗來看，在設計優(yōu)化中最需要關注的就是自然采光和自然通風兩個方面。在自然采光方面，除了比較傳統(tǒng)的側窗采光之外，在改造中也可以借鑒和采用目前綠色建筑中比較常用的天窗采光、

8、采光天井、光折板和光導管等新技術，來盡可能的滿足人們的光環(huán)境需求；在自然通風方面也可以采用通風天井、通風煙筒、中庭可開啟門窗以及機械輔助通風等諸多方式。其目的在于從建筑設計上來盡可能的減小建筑對外在能源設備系統(tǒng)的依賴。其中德國議會大廈的改造就是這方面的一個不錯范例。 </p><p>　　在自然采光方面，改建后的德國議會大廈通過透明的穹頂和倒錐體的反射將水平光反射到下面的議會大廳，議會大廳兩側通過內天井補充自然光

9、線，這些基本上保證了議會大廳內的照明，減少了平時的人工照明。穹頂內設置的一個隨日照方向自動調整方位的遮光板可以防止熱輻射和避免眩光。同時日落之后，穹頂把室內的燈光向外放射，使其成了發(fā)光體，有如一座燈塔，成為柏林市獨特的景觀。在自然通風方面柏林國會大廈也設計得也很巧妙。議會大廳通風系統(tǒng)的進風口設在西門廊的檐部，新鮮空氣進來后經(jīng)過大廳地板下下的風口，低速而均勻地散發(fā)到大廳內，然后再從穹頂內倒錐體的中空部分排到室外。大廈的側窗均為雙層窗，兩層

10、之間為遮陽裝置，側窗的通風既可以自動調節(jié)也可人工控制。從而使大廈的大部分房間可以得到自然通風和換氣，空氣的換氣量可根據(jù)需要進行調整，每小時可達到5 次。 </p><p>　　2.2圍護結構優(yōu)化節(jié)能 </p><p>　　在建筑設計優(yōu)化之后，需要進行的就是圍護結構優(yōu)化節(jié)能，圍護結構的低能耗改造主要指外墻體、外門窗、屋面等的改造。 </p><p>　　1) 外墻體。

11、外墻體是與外界環(huán)境接觸面積最大,也是改造最為困難的部分。雖然目前墻體節(jié)能技術很多，但目前對于既有公共建筑改造來說應用的比較多的是外墻外保溫技術。保溫層一般采用熱阻值高，即導熱系數(shù)小的高效保溫材料，其導熱系數(shù)一般小于0.05W/m·K，應根據(jù)設計計算，具有一定厚度，以滿足節(jié)能標準對該地區(qū)墻體的保溫要求。同時對外墻的改造應盡可能對熱橋部分重點改善傳熱系數(shù), 分析隔熱重點, 以提高墻體的保溫隔熱性能, 提高舒適性。 </p&g

12、t;<p>　　2) 屋面。屋面不僅是主要失熱構件，也是受太陽輻射最直接的構件，對于圍護結構的節(jié)能優(yōu)化有著重要的作用。屋面的低能耗改造要注意選用合適的保溫材料，不宜選用密度很大、導熱系數(shù)較高和吸水率較大的材料。與此同時，屋面形式也是低能耗改造的重要內容之一，常見的屋面改造形式包括：平改坡、架空屋面、倒置式屋面、蓄水屋面、吸濕散熱屋面、干鋪保溫材料屋面、遮陽屋面、淺色坡屋面以及種植屋面等等。對于不同地區(qū)和改造對象以及目的的不

13、同，應因地制宜的選用合適的屋面改造形式和材料。比如從經(jīng)濟性角度來說平改坡較為實用，從生態(tài)環(huán)保角度來說種植屋面更受歡迎，但其要考慮到既有公共建筑的屋面承載力和其所處地域環(huán)境等，在夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)比較常見。 </p><p>　　3) 外門窗。外門窗是圍護結構中熱工性能較差的部分，一些公共建筑門窗面積占建筑面積的比例超過20%, 因而透過門窗的能耗是圍護結構能耗損失中的重要部分。對于能耗的影響主要有兩個因素，即

14、為窗戶傳熱和空氣滲透，熱量主要通過窗框、玻璃、窗頁與窗框的縫隙散失。因此對于外門窗低能耗改造主要包括三方面的內容。一是密閉程度的提高，玻璃窗的密封程度可以影響到全年的節(jié)能效率4%~ 6%，因此在改造中可以在窗框與外墻連接部位填充玻璃棉或發(fā)泡劑等絕熱材料，外側用密封膠對縫隙進行密封，阻斷窗框與外墻之間縫隙進入冷風，這是施工中要格外注意的部分；二是，玻璃窗的改造，在可更換窗戶的前提下要選擇節(jié)能效果比較好的窗框和玻璃，如中空玻璃、Low-E玻

15、璃等。如不可更換，可考慮在原有玻璃上貼上隔熱安全膜的做法等；三是與窗結合的遮陽系統(tǒng)的改造，除了上述考慮選用本身具有遮陽功能的玻璃之外，還可以結合合適的遮陽措施，如遮陽百葉、活動式遮陽板等。 </p><p>　　2.3設備系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能 </p><p>　　對于設備系統(tǒng)的低能耗改造，是在建筑本體優(yōu)化節(jié)能（建筑設計優(yōu)化以及圍護結構優(yōu)化）的基礎之上進行的，主要側重設備系統(tǒng)對于能源的利用效率以及

16、智能化和自動調節(jié)等方面。 </p><p>　　1) 空調系統(tǒng)。目前大部分既有公共建筑采用的空調設備能效低，本身能耗大，系統(tǒng)運行浪費嚴重，有的采用的單體外掛式空調在破壞建筑外立面整體感的同時也加劇了能耗的負擔，因而空調系統(tǒng)的低能耗改造刻不容緩。空調系統(tǒng)的能耗改造主要有兩個方面: 一是降低供給空氣處理設備冷量和熱量的冷熱源能耗；另一個是降低給房間送風和輸送空調循環(huán)水, 風機和水泵所消耗的電能。因此對于空調系統(tǒng)的低能

17、耗改造主要有以下幾種：風機和水泵的低能耗改造、中央空調自動控制技術、主機房模糊變頻控制改造以及新風換氣技術等。 </p><p>　　2) 照明系統(tǒng)。在公共建筑的用電結構中，照明系統(tǒng)用電比例約為1/3，僅次于空調系統(tǒng)。就公共建筑照明系統(tǒng)而言，其低能耗改造是在充分利用自然光基礎上進行的，主要措施有以下幾個方面：選用高效光源、節(jié)能型燈具及附件；選擇合適的照度標準、布燈方案和照明方式；改進照明控制方式，可采取分區(qū)控制燈

18、光或適當增加照明開關點等以及照明系統(tǒng)的智能化控制等措施。 </p><p>　　3) 電梯系統(tǒng)及其他設備節(jié)能。公共建筑中的電梯電能消耗約占總電耗的10%，據(jù)資料顯示，目前全國正在使用的60多萬臺電梯中，節(jié)能電梯僅占1.92%。近年來發(fā)展的采用變頻調速控制及其它多種節(jié)能技術的節(jié)能電梯，能耗僅為常規(guī)電梯的40%-50%，節(jié)能潛力巨大。例如電梯動能回饋節(jié)能技術，其原理就是變頻調速器通過電動機將電梯減速，使轎廂和對重平衡

19、塊的質量差帶來的電梯運行時的機械能轉變成電能，存儲在變頻器直流環(huán)節(jié)的大電容中，然后將載其回送給電網(wǎng)。 </p><p>　　2.4可再生能源開發(fā)利用 </p><p>　　對于既有公共建筑的低能耗改造，在節(jié)流的同時亦要開源，因而可再生能源的利用將成為其重要的組成部分。加強太陽能、地熱能、風能、生物能的轉換技術在既有公共建筑低能耗改造上的應用，利用其和電能形成復合型的能源系統(tǒng)將是未來建筑低能

20、耗改造的發(fā)展趨勢。比如在公共建筑的低能耗改造中可以充分利用太陽能光電屋頂、太陽能光電墻、地源熱泵系統(tǒng)等等。因此，對于既有公共建筑的低能耗改造，不同地域應根據(jù)實際情況對可再生能源進行充分的開發(fā)利用。 </p><p><b>　　結語 </b></p><p>　　既有公共建筑的低能耗改造是一項復雜的系統(tǒng)工程，決不能一概而論，必須 </p><p&g

21、t;　　針對每一個項目進行細致的分析、計算，以上的技術策略并不是全適用于所有項目，也不是應用的技術策略越多，改造后的公共建筑能耗越低。對既有公共建筑的低能耗改造，應該在認真分析其能耗特點和現(xiàn)狀的基礎上，選擇對其最合適的技術策略的優(yōu)化組合，從而使其性價比好同時又便于實施。既有公共建筑低能耗改造在加強技術策略研究的同時，也應加強對其在使用過程中的運行與管理方面的監(jiān)督，制定相應的規(guī)范和標準，適當采取經(jīng)濟激勵政策，使其有計劃、有步驟地進行，從而

22、盡快的實現(xiàn)我國的建筑節(jié)能目標。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]朱歡.真正的福斯特建筑.世界建筑.1990(10):40-45. </p><p>　　[2]GB50189-2005，公共建筑節(jié)能設計標準[S]. </p><p>　　[3]葉雁冰：我國既有公共建筑的節(jié)能改造研