淺談綠色建筑能源的功能系統(tǒng)設(shè)計(jì)

韓霜 蘇展

【摘要】居住區(qū)綠化是城市園林綠地系統(tǒng)中的重要組成部分，是改善城市生態(tài)環(huán)境中的重要環(huán)節(jié)，是提升生活質(zhì)量方面的重要角色。

【關(guān)鍵詞】建筑能耗；系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)；節(jié)能設(shè)計(jì)策略；設(shè)備的系統(tǒng)節(jié)能

0.前言

綠色建筑有方方面面的特征，其中降低能源消耗是最重要的特征之一，不符合能源規(guī)范或節(jié)能不達(dá)標(biāo)的建筑不能成為綠色建筑的說(shuō)法一點(diǎn)也不過(guò)分。建筑能耗由建筑物內(nèi)使用能耗、建材生產(chǎn)能耗和建筑物建造能耗三部分組成。狹義的建筑能耗是指建筑建成以后，在使用過(guò)程中每年消耗商品能源的綜合，包括采暖、通風(fēng)、空調(diào)、熱水、照明、電器，廚房炊事等方面的用能。因此，降低使用能耗就成為建筑節(jié)能的關(guān)鍵。

1.綠色建筑的系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

綠色建筑的系統(tǒng)節(jié)能就是通過(guò)設(shè)計(jì)方法達(dá)到節(jié)能的目的，包括場(chǎng)地規(guī)劃階段和單體建筑設(shè)計(jì)階段。

1.1規(guī)劃階段

綠色建筑的場(chǎng)地規(guī)劃階段即外部環(huán)境場(chǎng)地設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮受建筑群體及植物群體布局影響的熱工環(huán)境，在小區(qū)風(fēng)環(huán)境、住宅群體間的日照等方面實(shí)現(xiàn)良好的室外熱環(huán)境，同時(shí)應(yīng)考慮外部地面熱效應(yīng)的控制（如日輻射及反輻射的控制），鋪面材料盡可能使用草皮而少用瀝青或混凝土等表面材料。同時(shí)須注意地形、地物的有效利用，減少其對(duì)地區(qū)微氣候的影響。

1.2單體建筑設(shè)計(jì)階段

綠色建筑的單體設(shè)計(jì)階段分為建筑的形體、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計(jì)策略。

1.2.1建筑的布局及平面節(jié)能設(shè)計(jì)策略

應(yīng)分別考慮方位選定、建筑形狀、層數(shù)規(guī)模及空間使用等因素：

方位朝向：以南北向最有利，東西向最不利，應(yīng)于不利方向設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)恼陉?yáng)或防熱設(shè)施，減少熱量的侵入。

建筑物形狀：以正方形建筑物最有利，長(zhǎng)寬比大的建筑物因外墻面積大，在能源使用上較不利，層數(shù)越高，能源消耗越大。

空間使用：應(yīng)按使用強(qiáng)度、活動(dòng)性情、空間層次，溫、濕度要求及空間性質(zhì)等做適當(dāng)?shù)呐渲靡越档湍茉聪某潭取?/p>

1.2.2建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)策略

高層建筑的外墻面積大，受熱情形嚴(yán)重，對(duì)外墻設(shè)計(jì)應(yīng)特別重視，一般而言，外墻設(shè)計(jì)應(yīng)選擇最符合能源節(jié)約原則的方位開(kāi)口率、造型、外形比與層數(shù)，采用適當(dāng)?shù)臉?gòu)造、材料與外表顏色并配合周遭環(huán)境等妥善規(guī)劃。

開(kāi)口率：開(kāi)口率對(duì)高層建筑的受熱影響最大，辦公室建筑的開(kāi)口率維持在30%，旅館建筑為20%。

構(gòu)造：外墻設(shè)計(jì)應(yīng)以能減少日射熱量侵入，并易于散熱為理想，使用隔熱處理時(shí)，據(jù)研究對(duì)熱負(fù)荷的減輕影響不大，且可能阻礙室內(nèi)熱量的逸散而增加空調(diào)負(fù)荷，應(yīng)配合合理的遮陽(yáng)設(shè)施及良好的通風(fēng)設(shè)計(jì)以減輕外墻的受熱量。

材料：以使用明度較高的表面材料增加反射率為宜，通常以淺色材料較佳。在開(kāi)口部位方面，玻璃材料宜使用吸熱或金屬涂膜反射玻璃，以降低玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)。

遮陽(yáng)：一般在室溫超過(guò)23.5℃時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置遮陽(yáng)，遮陽(yáng)的類(lèi)型及遮蔽角度應(yīng)依方位、太陽(yáng)高度等因素而定，并參考玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)及構(gòu)造，種類(lèi)等選定材料。

1.2.3屋頂設(shè)計(jì)

屋頂隔熱構(gòu)造形式較少，研究應(yīng)考慮設(shè)置空氣隔熱層加強(qiáng)隔熱效果。而空氣層厚度在1cm以下者效果較好，且多層小厚度的隔熱層較單層大厚度的效果好。使用高熱阻輕質(zhì)材料或加設(shè)鋁箔等高反射性材料亦能顯著提高隔熱效果，但鋁箔材料切勿埋入結(jié)構(gòu)體中，且對(duì)積塵應(yīng)即時(shí)清理以保持良好效果。另外，利用屋頂通風(fēng)換氣以減低室內(nèi)溫度變化，鋪植屋頂草皮、花木及屋面噴水均能達(dá)到一定的隔熱效果。

2. 綠色建筑設(shè)備的系統(tǒng)節(jié)能

綠色建筑設(shè)備系統(tǒng)的優(yōu)劣是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的重要部分，包括空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備、衛(wèi)生設(shè)備和輸送設(shè)備的系統(tǒng)節(jié)能。

2.1空調(diào)設(shè)備的系統(tǒng)節(jié)能

選擇適當(dāng)?shù)目照{(diào)系統(tǒng)：高層建筑因構(gòu)造壽命較長(zhǎng)且耗能多，應(yīng)特別重視維護(hù)與管理。因此，系統(tǒng)的選定應(yīng)參考建筑物使用性質(zhì)、活動(dòng)情形及規(guī)模大小，充分了解各種空調(diào)系統(tǒng)的特性，作為系統(tǒng)評(píng)價(jià)的依據(jù)，并以初期投資設(shè)備費(fèi)、常年?duì)I運(yùn)費(fèi)、系統(tǒng)占用空間面積、耐用年數(shù)、折舊率，維護(hù)管理費(fèi)用等綜合評(píng)價(jià)，且必須與建筑設(shè)計(jì)同時(shí)配合考慮，才能獲得理想的效果。

可變風(fēng)量的控制：一般在空調(diào)供應(yīng)期間，負(fù)荷設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免超負(fù)荷設(shè)計(jì)，并采用可變風(fēng)量控制系統(tǒng)以節(jié)約能源。

實(shí)施區(qū)域的劃分：空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)依據(jù)建筑物使用性質(zhì)、熱負(fù)荷形態(tài)實(shí)施分區(qū)送風(fēng)，并按使用時(shí)間、建筑物方位及空間特性等加以區(qū)劃，采用局部空調(diào)、局部照明燈節(jié)能系統(tǒng)，如負(fù)荷分區(qū)、高度分區(qū)、方位分區(qū)及時(shí)間分區(qū)等。使室內(nèi)溫度梯度降低，減少外圍區(qū)與內(nèi)部區(qū)的溫度混合損失。高度分區(qū)在高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)尤具意義。

減輕設(shè)計(jì)件及縮小設(shè)備容量：空調(diào)設(shè)備容量的決定應(yīng)考慮外界氣候設(shè)計(jì)條件，室內(nèi)溫濕度，空氣的清潔條件及建筑物的特性等。但減輕條件應(yīng)以不違背保健上的基本要求為原則，一般溫度設(shè)定在18℃（冬季）-28℃（夏季）之間，而濕度則在40%（冬季）-50%（夏季）之間。

對(duì)可變水量控制方式的選擇、有效運(yùn)用回氣、外氣量的控制、提高機(jī)器與系統(tǒng)效率、加強(qiáng)能源管理維護(hù)、利用主機(jī)部分負(fù)載時(shí)間采用冰水蓄槽、管路絕緣出路，加強(qiáng)水質(zhì)的控制與處理，防止水的結(jié)垢、腐蝕及有機(jī)物成長(zhǎng)等措施對(duì)建筑設(shè)備的系統(tǒng)節(jié)能均有一定的效果。

2.2照明設(shè)備的系統(tǒng)節(jié)能

照明用電約占建筑總用電量的30%-35%。

運(yùn)用日光照明，除可節(jié)省照明電力外，尚可減少因燈具使用所產(chǎn)生的空調(diào)負(fù)荷；依空間使用目的，合理調(diào)整照明方式與適度照度，采用局部照明，并提高照明設(shè)備與能源使用效率；采用高反射性的內(nèi)裝材料；加強(qiáng)管理及維護(hù)工作。

2.3衛(wèi)生設(shè)備的系統(tǒng)節(jié)能

熱水系統(tǒng)：包括太陽(yáng)熱的利用、配管的熱損失、升壓式泵等方面。

給排水系統(tǒng)：包括節(jié)水機(jī)器、排水的再利用，排水熱回收等方面。

2.4輸送設(shè)備的系統(tǒng)節(jié)能

包括電梯節(jié)能及電梯群管理，再生電力的利用等。

如下圖：節(jié)能住宅示意圖

3. 結(jié)語(yǔ)

綠色建筑能源功能系統(tǒng)設(shè)計(jì)是綠色建筑的核心。綠色建筑的能源功能系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首先要回答兩個(gè)核心問(wèn)題，第一個(gè)問(wèn)題是綠色建筑的能源從哪里來(lái)，第二個(gè)問(wèn)題是能源如何傳輸?shù)浇ㄖ胁l(fā)揮其作用。前者涉及到可選擇利用的能源類(lèi)型；后者涉及到它們?nèi)绾卧诮ㄖ薪M織集成，最終達(dá)到節(jié)能的目的。

【參考文獻(xiàn)】

饒戎.綠色建筑.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2008