高校圖書(shū)館節(jié)能技術(shù)探析

王遠(yuǎn)

摘 要：高校圖書(shū)館作為特殊的公共建筑，其能耗問(wèn)題隨著高校建設(shè)力度和使用人群的擴(kuò)大化而呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。高校圖書(shū)館目前在空調(diào)采暖、制冷、照明三者中的能耗最大，如何有效通過(guò)技術(shù)措施控制其能耗不僅能降低能耗，減少節(jié)能成本，同時(shí)可以為廣大師生創(chuàng)造一個(gè)高校舒適的熱環(huán)境。該文對(duì)圖書(shū)館能耗的影響因素進(jìn)行了分析，并結(jié)合高校圖書(shū)館節(jié)能現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，并最終歸納了高校圖書(shū)館可以借鑒的節(jié)能策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：高校 圖書(shū)館 節(jié)能 熱環(huán)境

中圖分類號(hào)：G251 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（a）-0233-02

1 高等學(xué)校圖書(shū)館節(jié)能必要性與可行性

在我國(guó)建筑能耗中，公共建筑的能耗比例非常突出，目前我國(guó)公共建筑的能耗約占我國(guó)社會(huì)總能耗比例約為30%，且逐年上升。高校圖書(shū)館作為教育類公共建筑，其能耗問(wèn)題和熱舒適問(wèn)題令人堪憂。高校圖書(shū)館具有面積大，服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)化辦公造成的照明和用電能耗大，能耗需求高，長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度的采暖、制冷、照明能耗嚴(yán)重造成了資源和能源的嚴(yán)重負(fù)荷。

節(jié)能減排工作是當(dāng)前發(fā)展我國(guó)經(jīng)濟(jì)，能源戰(zhàn)略有效實(shí)施的重要任務(wù)，建設(shè)可持續(xù)校園要本著“四節(jié)一環(huán)?！钡脑瓌t，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)資源能有的有效利用和保護(hù)自然環(huán)境，為高校師生創(chuàng)造一個(gè)舒適的熱環(huán)境。高校圖書(shū)館適用人群大，使用時(shí)間比較分散，能耗的構(gòu)成有自己的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能的控制可以降低建筑能耗，節(jié)約投資成本，促進(jìn)生態(tài)校園的建設(shè)，此外對(duì)于改善和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境具有重要意義。該文探討了目前我國(guó)高等學(xué)校圖書(shū)館木能耗現(xiàn)狀與影響因素，分析目前高校圖書(shū)館存在的節(jié)能問(wèn)題，并提出了適用性的節(jié)能建議。

2 我國(guó)高校圖書(shū)館的能耗制約因素

2.1 建筑設(shè)計(jì)因素

建筑設(shè)計(jì)是影響建筑能耗最重要的因素。圖書(shū)館作為特殊的公共建筑，所面對(duì)的人群和承擔(dān)的服務(wù)功能都有其具體的特征，因此高校圖書(shū)館一方面要本著適用人群為大學(xué)師生的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)；另一方面要利用好大學(xué)校園的規(guī)劃條件，合理地選址。圖書(shū)館是大學(xué)的標(biāo)志性建筑，一方面要保證其使用功能和作為標(biāo)志性建筑的美觀功能；另一方面高校圖書(shū)館一般體積大，人員流動(dòng)性高，密度大，如果不考慮節(jié)能則會(huì)造成巨大的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。很多高校的圖書(shū)館由于在設(shè)計(jì)前期沒(méi)有很好地考慮節(jié)能因素，造成了很多局部通風(fēng)差，白天要依照人工照明才能維持正常的光照，南方部分高校圖書(shū)館建筑設(shè)計(jì)未協(xié)同建筑遮陽(yáng)，立面太陽(yáng)輻射嚴(yán)重，夏季室內(nèi)氣溫偏高，需要通過(guò)空調(diào)才能正常工作，這些都是由于建筑設(shè)計(jì)不當(dāng)而導(dǎo)致的能耗問(wèn)題，可見(jiàn)前期對(duì)建筑設(shè)計(jì)不能很好的控制，那么后期圖書(shū)館在采暖、制冷、遮陽(yáng)與通風(fēng)方面的能耗就會(huì)越突出，節(jié)能成本也會(huì)越高，因此，好的建筑設(shè)計(jì)是圖書(shū)館實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的第一步工作。

2.2 建筑物體形系數(shù)

體型系數(shù)指的是建筑物外包面積（與大氣接觸的外表面積）V與建筑物的體積V0的比值。研究表明，建筑物的體型系數(shù)越大，建筑的外散熱量越大，也就越不節(jié)能，而建筑物的體型系數(shù)過(guò)小，則建筑缺乏變化，內(nèi)部空間的功能、采光和通風(fēng)都會(huì)受到影響。因此，合適的體型系數(shù)對(duì)建筑物的節(jié)能非常重要。我國(guó)對(duì)不同熱工氣候分區(qū)的建筑物規(guī)定了其體型系數(shù)的限制。

2.3 窗墻面積比

窗墻比表征建筑物立面窗戶面積與房屋立面單元的比值。高校圖書(shū)館是校園里比較重要的公共建筑，也是很多學(xué)校的典型標(biāo)志性建筑，因此，在功能和外觀上都有一定的要求，但目前我國(guó)很多高校沒(méi)有處理好立面設(shè)計(jì)與建筑節(jié)能的關(guān)系，立面開(kāi)窗過(guò)大，且大面積采用玻璃幕墻，外觀達(dá)到了要求，但是窗墻面積比不能達(dá)到規(guī)范要求，冬季的熱損失嚴(yán)重，夏季過(guò)大的窗戶會(huì)增加室內(nèi)的熱量和溫度，在這種情況下，空調(diào)制冷成為了改善環(huán)境采取的必要行為，如此面積和使用人群的公共建筑空調(diào)制冷成為了制約節(jié)能。

3 對(duì)高校圖書(shū)館節(jié)能技術(shù)與策略的思考

3.1 結(jié)合建筑構(gòu)件的自然通風(fēng)

高校圖書(shū)館的通風(fēng)措施是保證圖書(shū)館良好空氣和舒適第的重要措施，我國(guó)目前高校圖書(shū)館在通風(fēng)技術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)做法一般都傾向于通過(guò)建筑設(shè)計(jì)的手段達(dá)到自然通風(fēng)，如將圖書(shū)館的屋頂設(shè)計(jì)為通風(fēng)屋頂，內(nèi)設(shè)可開(kāi)啟式百葉通風(fēng)口，夏天打開(kāi)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，冬天關(guān)閉可以防止熱量散失（見(jiàn)圖1）。也有圖書(shū)館內(nèi)院設(shè)置天井，利用垂直的風(fēng)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)。也有很多處于炎熱地區(qū)的高校（見(jiàn)圖2）。

3.2 自然采光與智能照明

高校圖書(shū)館的照明能耗是整個(gè)能耗構(gòu)成中比例較高的影響因素。由于圖書(shū)館學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間不一致，圖書(shū)館的辦公房間很多白天都開(kāi)著燈的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，每天每個(gè)圖書(shū)館的平均照明時(shí)間基本要達(dá)到10 h以上，照明設(shè)計(jì)應(yīng)該能根據(jù)使用人群的時(shí)間分布規(guī)律，進(jìn)行系統(tǒng)和有組織的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)。如多采用高效的節(jié)能型燈具，在走廊或者書(shū)架廊道內(nèi)安裝聲控?zé)艟叩?，?shí)現(xiàn)人工智能控制。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，還是要盡可能采用自然光源，對(duì)人的傷害小，且大大降低了照明的能耗。此外要多引入太陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)，避免室內(nèi)采光不足，對(duì)太陽(yáng)光的軌跡進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)光線引入，開(kāi)設(shè)天窗或者天井采光都是可以采用的方法。

3.3 中央空調(diào)分區(qū)運(yùn)行策略

我國(guó)目前多數(shù)高校都使用了中央空調(diào)系統(tǒng)。中央空調(diào)一定程度上改善了我們的學(xué)習(xí)環(huán)境，但也對(duì)能源需求提出了更高的挑戰(zhàn)，由于高校圖書(shū)館的使用人群基數(shù)大，時(shí)間長(zhǎng)而分散，館內(nèi)很多房間對(duì)于空調(diào)的使用時(shí)間和分布比例不一致，因此，建議今后中央空調(diào)實(shí)施更為智能的分區(qū)控制，對(duì)使用不是很頻繁的可以控制其運(yùn)行時(shí)限，這將大大緩解目前能耗白白浪費(fèi)的問(wèn)題。

3.4 可再生能源的使用

可再生能源干凈，不污染環(huán)境，應(yīng)該在圖書(shū)館有條件的情況下鼓勵(lì)使用，對(duì)于處于可再生能源比較便利的氣候區(qū)，應(yīng)更多的適應(yīng)氣候條件，如太陽(yáng)能的使用，作為一種可再生能源，有效減少了采暖與空調(diào)能耗，就可以被利用到圖書(shū)館熱水系統(tǒng)與采暖系統(tǒng)中。圖書(shū)館在可再生能源的利用層面上，要利用好太陽(yáng)能，將其作為能源的提供者。如高校圖書(shū)館在日照率比較豐富的地區(qū)可以通過(guò)在建筑物頂部或者主立面設(shè)置光伏電板，光伏電板通過(guò)收集太陽(yáng)能一方面降低了熱量從屋頂或者朝向面進(jìn)入室內(nèi)的熱量；另一方面光伏電板收集的電量作為圖書(shū)館內(nèi)部辦公的采暖與制冷的供電負(fù)荷量，同時(shí)立面光伏電板收集熱能起到了建筑遮陽(yáng)的效果，避免了二次設(shè)計(jì)遮陽(yáng)的成本費(fèi)用。

太陽(yáng)能光導(dǎo)照明則同樣可以作用于圖書(shū)館內(nèi)部或者外環(huán)境設(shè)計(jì)中，利用建筑物的周圍空間或者沿窗布置的結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)置智能太陽(yáng)能光導(dǎo)照明裝置，白天收集的熱量可以轉(zhuǎn)化為電能為圖書(shū)館的內(nèi)部辦公與外部空間環(huán)境提供正常的光照補(bǔ)充，節(jié)約了用電負(fù)荷。

4 結(jié)語(yǔ)

高校圖書(shū)館的節(jié)能工作是一個(gè)連貫和系統(tǒng)的工程，需要設(shè)計(jì)者和使用者共同努力才可以實(shí)現(xiàn)真正節(jié)能，由于高校圖書(shū)館所處氣候熱工分區(qū)的差異性和使用性質(zhì)上差異性，節(jié)能工作呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)，總之，在圖書(shū)館節(jié)能的問(wèn)題上要解決好建筑設(shè)計(jì)與建筑節(jié)能的關(guān)系，合理選址基址與朝向，合理控制建筑的窗墻面積比和采光系數(shù)，并有效運(yùn)用自然采光與通風(fēng)，在有條件的地方要盡可能使用新能源和可再生能源。

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