圖書館建筑節(jié)能研究

郭培忠

（金陵圖書館，江蘇 南京 210019）

1 前言

在可持續(xù)發(fā)展理念的指引下，圖書館如何盡可能實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保引起了建筑學家、圖書館學家的強烈關(guān)注。2010年國際圖聯(lián)圖書館建筑與設(shè)備專業(yè)組的征文主題就定為 “圖書館設(shè)計中的可持續(xù)發(fā)展問題：在21世紀創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保型圖書館設(shè)備與空間的重要性”。

在我國，圖書館界也越來越重視圖書館節(jié)能環(huán)保問題，并且已經(jīng)在實踐方面取得了不少成績。我國地處北溫帶地區(qū)，又處在三級階梯地區(qū)，因此，東西南北的環(huán)境有著較大的差異性。各地圖書館因地制宜，通過不同的方式，實現(xiàn)圖書館節(jié)能環(huán)保。本文對圖書館建筑節(jié)能進行研究，并介紹我國若干新建圖書館建筑節(jié)能的實例，以期更多的圖書館能從中獲取經(jīng)驗。

2 圖書館建筑節(jié)能理念

建筑節(jié)能，也就是通常所說的“提高建筑中的能源利用率”，是指在提高建筑舒適性的前提下，合理使用能源，不斷提高能源利用效率。建筑節(jié)能具體是指在建筑物的規(guī)劃、設(shè)計、新建（改建、擴建）、改造和使用過程中，執(zhí)行節(jié)能標準，采用節(jié)能型的技術(shù)、工藝、設(shè)備、材料和產(chǎn)品，提高保溫隔熱性能和采暖供熱、空調(diào)制冷制熱系統(tǒng)效率，加強建筑物用能系統(tǒng)的運行管理，利用可再生能源，在保證室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的前提下，減少空調(diào)制冷制熱、照明、熱水供應(yīng)的能耗。這要求設(shè)計師從整體綜合設(shè)計概念出發(fā)，與能源分析專家、環(huán)境專家、設(shè)備工程師和結(jié)構(gòu)工程師緊密配合，在建筑規(guī)劃和設(shè)計時，根據(jù)大范圍的氣候條件影響，針對建筑自身所處的具體環(huán)境氣候特征，重視利用自然環(huán)境（如外界氣流、雨水、湖泊和綠化、地形等）創(chuàng)造良好的建筑室內(nèi)微氣候，以盡量減少對建筑設(shè)備的依賴。

從古代圖書館“以藏為主”到現(xiàn)代圖書館“以人為本、以用為主”，圖書館作為一種特殊的文化建筑，其功能價值定位在不斷重新認識之中，其建筑設(shè)計理念也不斷變化。有專家認為，當代新型圖書館建筑節(jié)能設(shè)計大致涵蓋以下幾個方面：（1）圍繞新建筑要素，有效使用水、能源、木材和其他環(huán)保材料；（2）依據(jù)新空間設(shè)計，重視植物自然棲息的作用；（3）圍繞新文化建設(shè)，繼承文化資源，注重清新的閱讀環(huán)境；（4）減少建造與管理費用。

3 圖書館建筑節(jié)能設(shè)計

節(jié)能空間設(shè)計是圖書館建筑節(jié)能設(shè)計的重要組成部分，包括：合理選擇建筑的地址；采取合理的外部環(huán)境設(shè)計 （主要方法有在建筑周圍布置樹木、植被、水面、假山、圍墻等）；合理設(shè)計建筑形體（包括建筑整體體量和建筑朝向的確定），以改善原有的微氣候。合理的建筑形體設(shè)計主要通過建筑各部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計和建筑內(nèi)部空間的合理分隔設(shè)計得以實現(xiàn)。現(xiàn)在，很多圖書館打破嚴格劃分借、閱、藏的傳統(tǒng)布局，取而代之的是不帶天井、形狀方正、柱網(wǎng)統(tǒng)一的塊狀布局，專業(yè)的術(shù)語稱之為“模數(shù)式圖書館”設(shè)計，這種設(shè)計能更好地起到節(jié)能效果。

除節(jié)能建筑空間設(shè)計以外，節(jié)能建筑設(shè)計還包括以下方面：

3.1 能源生態(tài)的低碳節(jié)能設(shè)計

圖書館能源生態(tài)節(jié)能設(shè)計主要是合理、高效利用可再生能源，包括太陽能和風能等。如：

（1）采用太陽能空調(diào)熱水系統(tǒng)。太陽能空調(diào)熱水系統(tǒng)利用太陽能集熱器為水加熱，可全年提供生活用熱（采暖及熱水），夏天還可以用熱水作為能源，推動兩級吸收式制冷機制冷，用作空調(diào)。如海南大學的圖書館和學生公寓樓工程太陽能熱水和空調(diào)系統(tǒng)建筑應(yīng)用示范面積達7.93萬平方米。經(jīng)檢測，學生公寓樓的太陽能熱水的太陽能保證率達53.19%,太陽能空調(diào)的太陽能保證率為27.98%。海南大學圖書館的吸收式太陽能空調(diào)項目，據(jù)專家計算，每年可降低二氧化碳排放1 200噸左右，二氧化硫3.6噸，粉塵5噸左右，經(jīng)濟和社會效益非常顯著。

（2）合理利用自然風能。圖書館因地制宜，充分利用自然通風，能夠降低空調(diào)排風換氣的能耗，營造舒適的室內(nèi)環(huán)境。如湖北省圖書館根據(jù)《圖書館建筑設(shè)計規(guī)范》中“保持閱覽室空氣流通既是衛(wèi)生要求也有利于夏季的室內(nèi)空氣降溫，首先應(yīng)從建筑設(shè)計上很好地組織穿堂風”的要求，專門為圖書館設(shè)計了三個中庭，營造了多股“穿堂風”。

3.2 能源配置的最佳設(shè)計

圖書館要實現(xiàn)能源配置的最佳設(shè)計，就要求設(shè)計單位通過模擬仿真確定最佳方案。如設(shè)計湖北省圖書館時，設(shè)計單位引進國外“風、光、熱”環(huán)境電腦模擬軟件，對采光、通風等狀況進行電腦仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果，專門設(shè)計兩種空調(diào)模式“接力”省電：中央空調(diào)冷熱系統(tǒng)采用地源熱泵，可以節(jié)約電能40%，到峰谷電價處于最低值時，再“切換”到冰蓄冷系統(tǒng)空調(diào)，還可以節(jié)省電能30%。湖北省圖書館因此被評為湖北省節(jié)能示范項目和“最省電的公共空間”。

3.3 能源消耗的循環(huán)節(jié)能設(shè)計

能源消耗的循環(huán)節(jié)能設(shè)計主要采用地源熱泵技術(shù)，利用地下能量對建筑物進行供熱或供冷。供熱時，地下管內(nèi)的循環(huán)水從地下抽取熱量；供冷時，向地下釋放熱量。這樣土壤、水就成了一個天然的、環(huán)保并且取之不盡、用之不竭的供能中心。

南京工程學院逸夫圖書信息中心充分利用校園內(nèi)的湖泊資源，將天印湖中的水作為可再生資源應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)中，使用節(jié)能、環(huán)保、可循環(huán)的地表水熱泵系統(tǒng)作為空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源，在保證建筑物使用者舒適的前提下降低供應(yīng)能耗。這種利用天然湖水作為可再生資源的中央冷熱源系統(tǒng)，被列入建設(shè)部節(jié)能示范工程，技術(shù)上處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

西南交大犀浦校區(qū)圖書館地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)則是以地下40-80米深處的恒溫地下水為主要能源，輔以電能，通過熱交換器，夏季把圖書館內(nèi)熱量傳至低下儲存，冬季則將地下儲存的熱量加以利用，保持圖書館舒適的微氣候環(huán)境。

3.4 綠色建筑設(shè)計

綠色建筑不同于一般建筑的綠色特性，它的目標是使建筑得到充分利用和適應(yīng)氣候條件。如山東交通學院圖書館采用綠色設(shè)計，加大建筑物之間的間距，盡量減少建筑群間的硬化地面，推廣植草磚地面，提高綠地率，加強由落葉喬木、常綠灌木及地面植被組成的空間立體綠化體系建設(shè)，以便樹冠和地面植被阻擋、吸收大部分的太陽直射輻射，減小地面對建筑物的反射輻射，降低夏季環(huán)境溫度，減輕熱島現(xiàn)象。

4 圖書館物業(yè)能源管理

圖書館節(jié)能工作要取得實效，還要在管理方面下工夫，管理措施要到位、合理。

目前，物業(yè)能源管理（PEM）已在圖書館界得到應(yīng)用。這是一種創(chuàng)新性節(jié)能服務(wù)模式，其基本形式是利用傳統(tǒng)的物業(yè)管理平臺開展合同能源管理業(yè)務(wù)，主要特征是在物業(yè)管理服務(wù)中融入節(jié)能服務(wù)，達到為業(yè)主節(jié)能減排、為物業(yè)管理公司增加經(jīng)濟收益的目的。圖書館，尤其是大型圖書館，可以以物業(yè)管理公司為主體，以基于智能化的節(jié)能運營管理為手段，以物業(yè)管理范圍為合同能源管理的落地平臺，以節(jié)約能量支付為直接收益、以節(jié)能設(shè)備節(jié)約維修保養(yǎng)費用為增值收益，實現(xiàn)高質(zhì)量的物業(yè)能源管理。

物業(yè)公司應(yīng)當根據(jù)能源消耗分析結(jié)論，研究節(jié)能對策，采取節(jié)能措施。圖書館應(yīng)當根據(jù)實際情況，協(xié)同物業(yè)公司制定及實施具體的物業(yè)節(jié)能管理細則，做到規(guī)定明確、責任到人、控制有效、用能合理。

目前，我國圖書館及物業(yè)公司在實行物業(yè)能源管理方面主要有以下途徑：

（1）圖書館及物業(yè)公司在日常管理中，對項目實現(xiàn)能耗監(jiān)測。如上海浦東圖書館應(yīng)用Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)對圖書館能耗進行監(jiān)測。該能耗監(jiān)測系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對各樓層用電進行分類、分項計量，各樓層及總供水、燃氣、柴油管道都安裝測量儀表，以實現(xiàn)對能耗的實時采集與監(jiān)控。所有的智能測量儀表均通過現(xiàn)場總線進行組網(wǎng)，在監(jiān)控室對現(xiàn)場各回路能耗狀況實現(xiàn)集中監(jiān)控與管理。

（2）圖書館及物業(yè)公司在管理中主動排查高能耗設(shè)施設(shè)備并進行技術(shù)改造。如上海圖書館對電梯進行技術(shù)改造，把原來的驅(qū)動系統(tǒng)改為變頻裝置，使得原來扶梯運行時“有人沒人一個樣”變成了現(xiàn)在“有人沒人不一樣”：沒人時，電梯運行速度放慢，一旦有人乘坐，電梯馬上回到正常速度。盡管這一技術(shù)改造耗資近10萬元，然而改造后的4部扶梯比原來節(jié)約電能近60%，一年就能節(jié)約電費6萬余元。在節(jié)省資金和環(huán)保方面都取得了良好的效果。

5 結(jié)束語

近年來，我國圖書館事業(yè)快速發(fā)展，但同時仍然存在增長方式粗放、圖書館建筑環(huán)境結(jié)構(gòu)不合理等問題。在可持續(xù)發(fā)展越來越受到重視的今天，圖書館應(yīng)秉承節(jié)能環(huán)保理念，注重建筑節(jié)能。圖書館建筑節(jié)能，并無完全固定的舉措，各圖書館只有根據(jù)自身條件，加強建筑節(jié)能設(shè)計和物業(yè)能源管理，才能真正起到節(jié)約能源、保護環(huán)境的目的。

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