基于節(jié)能減排戰(zhàn)略下西部高校既有教學(xué)樓宿舍樓節(jié)能改造研究與探索

費(fèi)城

摘要：在構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)的過(guò)程中，節(jié)約型校園的構(gòu)建是作為一個(gè)有機(jī)成分而存在的。構(gòu)建節(jié)約型校園不僅可以為社會(huì)的持續(xù)性進(jìn)步做出貢獻(xiàn)，而且可以充分調(diào)動(dòng)各個(gè)學(xué)校的社會(huì)責(zé)任感，從而為社會(huì)建設(shè)盡職盡責(zé)。對(duì)此，我們必須采取有效措施，合理運(yùn)用自身主觀能動(dòng)性，對(duì)各高校在教研方面的突出特色加以充分運(yùn)用，進(jìn)而及早的解決當(dāng)前所面臨的難題。本文以四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園（以下簡(jiǎn)稱四川建院）為例加以分析研究對(duì)于學(xué)校建筑的功耗特征與節(jié)能手段，指出怎樣系統(tǒng)化地進(jìn)行功耗研究、數(shù)據(jù)評(píng)析以及手段評(píng)析。針對(duì)學(xué)?，F(xiàn)有的教學(xué)樓、學(xué)生宿舍的建設(shè)特征，針對(duì)其外圍護(hù)欄、外窗、屋面等部分的節(jié)能手段做出評(píng)析、探究，給出符合節(jié)約一般標(biāo)準(zhǔn)的改造措施和相關(guān)的論斷與意見(jiàn)，從而為相關(guān)節(jié)能建設(shè)提供參考。

Abstract： In the process of building a conservation-oriented society， the construction of a conservation-oriented campus exists as an organic component. Building a conservation-oriented campus can not only contribute to the sustainable progress of the society， but also fully mobilize the social responsibility of each school to fulfill its responsibility for social construction. In this regard， we must take effective measures to rationally apply our own subjective initiative and make full use of the outstanding features of the colleges and universities in teaching and research， so as to solve the current problems. This paper takes the campus of Sichuan College of Architectural Technology as an example to analyze and study the power consumption characteristics and energy-saving methods of school buildings， and points out how to systematically conduct power consumption research， data analysis and means evaluation. According to the construction characteristics of the existing teaching buildings and student dormitories in the school， the paper analyzes and explores the energy-saving means of the peripheral guardrails， outer windows， roofing and other parts， and gives the transformation measures and related judgments and opinions that meet the general standards of saving， thereby providing reference for relevant energy-saving construction.

關(guān)鍵詞：校園建筑能耗;既有建筑;節(jié)能改造措施

Key words： campus building energy consumption;existing buildings;energy-saving renovation measures

中圖分類號(hào)：TU201.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）11-0111-03

1 ?四川省高校校園能耗概況

1.1 校園能耗特點(diǎn)

校園建筑的使用者主要是老師、學(xué)生以及教職人員，作為特殊的公共建筑，其能耗特征和其它類型的建筑存在著明顯的差異，具體表現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

①學(xué)校建筑類型呈現(xiàn)出多樣化特征。當(dāng)前，校內(nèi)公共建筑主要包括教學(xué)樓、學(xué)生宿舍、科研樓、教職工宿舍、行政辦公樓、飯?zhí)煤驮∈业取＝ㄖ愋投鄻踊菍?dǎo)致學(xué)校建筑耗能類別與能源耗費(fèi)多樣化的重要因素。因此，在構(gòu)建節(jié)約型學(xué)校的過(guò)程中一定要牢牢緊扣重點(diǎn)目標(biāo)，依據(jù)具體狀況而差異化處理。

②學(xué)校能耗存在著明確的季節(jié)特點(diǎn)。學(xué)校每學(xué)年放兩次長(zhǎng)假，每年的最熱與最冷月學(xué)校耗能要大大小于平常。

③目前，大多數(shù)處于寒冷地區(qū)的高校宿舍和其他教學(xué)建筑并沒(méi)有安裝空調(diào)系統(tǒng)，建筑內(nèi)部耗能設(shè)施主要包括各種科研辦公儀器、電燈、電腦、電熱水器等。因?yàn)楦咝５淖飨r(shí)間大致相似，所以建筑內(nèi)部耗能設(shè)備的使用時(shí)間也較為集中。據(jù)調(diào)查了解，大多數(shù)行政辦公建筑的作息時(shí)間在早上8點(diǎn)到下午6點(diǎn)，教學(xué)樓的作息時(shí)間在早上7點(diǎn)至晚上11點(diǎn)[1]。

④高校內(nèi)部有較大的節(jié)約潛能。高等學(xué)校作為教育的搖籃，擁有著技術(shù)、科研以及人員等方面的較大優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)有關(guān)探究，能夠鉆研出更多的節(jié)能手段，從而為構(gòu)建節(jié)約型校園做出積極貢獻(xiàn)。

1.2 校園能耗概況

1.2.1 校園建筑概況

四川建院總建筑面積共計(jì)53萬(wàn)平方米左右，其中，辦公科研建筑所占據(jù)的總面積比例最大，多達(dá)39%，其次是宿舍建筑，大約占總面積的32%，再次，教學(xué)建筑占本校建筑總面積的19%，三者合計(jì)占校園總面積的90%，而飯?zhí)?、浴室、醫(yī)院和超市以及便利店等生活服務(wù)建筑僅僅占全校建筑總面積比例的10%。

1.2.2 校園能耗概況

四川建院的能耗重點(diǎn)是電力、天然氣和少量的可再生能源。根據(jù)有關(guān)材料顯示，以2017年為例，學(xué)校能源結(jié)構(gòu)（如圖1）。

在四川建院，目前的重點(diǎn)能源消耗對(duì)象是電力，約占總能耗中的80%，對(duì)于天然氣與可再生能源的利用程度則較低。

①校園用電系統(tǒng)概況。依據(jù)學(xué)校檔案館、校國(guó)資處提供的材料顯示，四川建院電力的消耗類型種類繁多復(fù)雜，重點(diǎn)有生活照明、教學(xué)設(shè)備、辦公設(shè)備與科研儀器、生活熱水、空調(diào)以及其他用電等。

教研器材耗電主要是指保證教研器材和相關(guān)設(shè)備以及另外附屬設(shè)備在正常運(yùn)行狀態(tài)下所消耗的電力資源。其次，部分本科生宿舍、教職工宿舍、部分辦公建筑中飲水設(shè)備耗電占整個(gè)生活熱水耗電總能耗的絕大部分。

教學(xué)設(shè)備耗電主要是指運(yùn)用到保證教學(xué)器材能夠運(yùn)作的電力耗費(fèi)，像多媒體教具、復(fù)印機(jī)、計(jì)算機(jī)和打印機(jī)等設(shè)備所消耗的電能[2]。

②天然氣。四川建院飯?zhí)盟\(yùn)用的天然氣設(shè)備主要有兩種，即燃?xì)庠罹吆腿細(xì)忮仩t，通常是根據(jù)后勤機(jī)構(gòu)所提供的材料來(lái)統(tǒng)計(jì)燃?xì)庀牧?，?就是本校2017年的用氣量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表。

③可再生資源。具體到四川建院，其校園在這方面的應(yīng)用還不理想，單一化的可再生能源結(jié)構(gòu)是其突出特點(diǎn)，太陽(yáng)能熱水器成為其唯一的能源形式，滿足飯?zhí)玫南嚓P(guān)需求。

1.2.3 校園能耗分布概況

通過(guò)對(duì)校園能耗使用及分布情況的調(diào)研，得到校園能耗使用分布情況如圖2。

1.3 校園重點(diǎn)用能建筑確定

據(jù)調(diào)查了解，四川建院內(nèi)的辦公科研建筑、教學(xué)建筑和宿舍建筑這三種建筑的能源消耗指數(shù)最高，節(jié)能改造價(jià)值也極高。

2 ?四川建院既有建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)調(diào)研

2.1 德陽(yáng)市區(qū)位概況

四川建院地處四川省德陽(yáng)市。德陽(yáng)作為成都平原的重鎮(zhèn)，區(qū)位優(yōu)勢(shì)非常明顯，交通非常便利，毗鄰成都，多條鐵路和重要公路線成為其發(fā)展的良好依靠，加之其距離機(jī)場(chǎng)較近，陸空一體的良好優(yōu)勢(shì)很顯著。德陽(yáng)下轄六個(gè)區(qū)縣市，面積接近6000平方公里，人口超過(guò)400萬(wàn)。其經(jīng)濟(jì)各方面發(fā)展水平都位居四川省前列[3]。

2.2 四川建院既有建筑能耗現(xiàn)狀分析

在德陽(yáng)眾多高校中四川建院是國(guó)家示范高職院校，在校生人數(shù)為16162人[4]。歷史悠久、院系眾多，是涵蓋了理、工、經(jīng)濟(jì)、管理、的綜合性高職院校。它們代表了進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)高職院校發(fā)展的現(xiàn)狀，反應(yīng)了高職教育不斷前進(jìn)的歷程。調(diào)研過(guò)程中根據(jù)建筑類型、建筑年代和建筑功能進(jìn)行篩選，選擇7號(hào)學(xué)生宿舍建筑作為測(cè)試和分析對(duì)象。從發(fā)展時(shí)間來(lái)看，7號(hào)學(xué)生宿舍樓是四川建院在本世紀(jì)初擴(kuò)大校園規(guī)模以后的建筑，已經(jīng)有十多年的歷史。宿舍樓房間按照長(zhǎng)廊式形式設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)是：占地面積小、平面緊湊、利用率高、工程造價(jià)低、便于學(xué)校統(tǒng)一管理;其缺點(diǎn)是：通風(fēng)條件差、走廊內(nèi)人員來(lái)往較嘈雜、自然采光也差。外墻大部分是清水磚墻，其并不具備任何的保溫功能，加之其外窗選用的是鋁合金窗，密閉性表現(xiàn)不佳。實(shí)地考察以后發(fā)現(xiàn)其在冬季沒(méi)有供暖設(shè)施，主要靠關(guān)閉門窗來(lái)取暖;夏季沒(méi)有制冷設(shè)施，主要靠自然通風(fēng)來(lái)降溫。

3 ?四川建院既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用與改造措施

3.1 改造策略

德陽(yáng)當(dāng)下實(shí)行的節(jié)能戰(zhàn)略主要結(jié)合了本地的實(shí)地調(diào)研結(jié)果以及測(cè)試等等來(lái)達(dá)成，對(duì)于德陽(yáng)本地的節(jié)能改造，當(dāng)下的策略有圍護(hù)結(jié)構(gòu)、可再生能源以及其他照明、供熱等等設(shè)備安裝等等[6]。

①圍護(hù)結(jié)構(gòu)——關(guān)注圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身節(jié)能效果，重視其整體性的效果，關(guān)注外墻、外窗。②空調(diào)系統(tǒng)——不斷提升空調(diào)的運(yùn)行效率，建立降低資源耗費(fèi)指數(shù)。③提高照明系統(tǒng)效率——對(duì)于一些較長(zhǎng)適用年齡的燈具進(jìn)行替換，強(qiáng)化調(diào)光控制設(shè)備，裝備在走廊、樓梯的節(jié)電裝置。④水資源綜合利用——搜集水資源，特別是雨水資源。⑤可再生能源的利用——結(jié)合周邊資源狀況，參照氣象條件，選擇適當(dāng)?shù)脑偕茉醇夹g(shù)。⑥供熱及部分高能耗設(shè)備。關(guān)注改造一些高耗能的設(shè)備，及時(shí)的替換相關(guān)設(shè)備，對(duì)于空調(diào)設(shè)備需要考慮到冷熱源對(duì)應(yīng)設(shè)備，選擇一些前沿的能源、技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新，有效的提升設(shè)備管理效率，展開(kāi)智能管控操作。⑦完善節(jié)能環(huán)保結(jié)構(gòu)體系。完善高校建筑節(jié)能環(huán)保結(jié)構(gòu)體系則需要為節(jié)能建筑安裝節(jié)能環(huán)保型門窗，修建節(jié)能屋面。⑧設(shè)計(jì)建筑節(jié)能屋面，在此環(huán)節(jié)，技術(shù)人員應(yīng)該選用密度、導(dǎo)熱系數(shù)和吸水率適宜的材料來(lái)修建屋面，切忌吸水率大、導(dǎo)熱系數(shù)高和密度大的材料。而且，要為屋面設(shè)置適量的排氣孔，確保屋面材料無(wú)污染[7]。⑨安裝節(jié)能電氣，在過(guò)程中，技術(shù)人員必須注重改善高校建筑照明系統(tǒng)。從宏觀層面來(lái)區(qū)分，照明系統(tǒng)可分為兩大類，即視覺(jué)照明系統(tǒng)和裝飾照明系統(tǒng)。當(dāng)前高校建筑的照明裝備面積都比較大，照明系統(tǒng)在高校建筑總能耗中所占的能耗比例也相對(duì)較多，因此，要全面優(yōu)化照明節(jié)能系統(tǒng)以降低能耗，提升建筑照明設(shè)備的電能利用率[8]。

3.2 改造措施

①圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造技術(shù)措施。對(duì)于建筑來(lái)說(shuō)，其耗熱量基本都是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗能，數(shù)值上達(dá)到了總耗能的70%以上，傳耗熱量當(dāng)中有將近30%左右的熱量屬于外墻部分，在樓梯間隔墻占據(jù)15%，因此可以說(shuō)要強(qiáng)化整棟建筑的節(jié)能效果，可以從墻體傳熱耗熱角度來(lái)著手[6]。

伴隨著外墻保溫性能逐步的強(qiáng)化，目前僅僅是單一材料構(gòu)成的保溫墻體已經(jīng)滯后于實(shí)際的需求，當(dāng)下的外墻保溫系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造的方法有外保溫和內(nèi)保溫兩種形式。通過(guò)內(nèi)外兩種保溫構(gòu)造方法相比發(fā)現(xiàn)，外保溫更具備優(yōu)勢(shì)，首先是不會(huì)產(chǎn)生建筑冷熱橋現(xiàn)象，從而避免了內(nèi)表面的潮濕現(xiàn)象，也不至于發(fā)生發(fā)霉、漏水等等事故;此外墻體也能具備較好的蓄熱性能，具備較強(qiáng)的蓄熱容量，能夠確保室內(nèi)溫度不會(huì)出現(xiàn)較大的起伏變動(dòng)，方便形成更好的室內(nèi)熱環(huán)境;第三也能夠避免主體墻面出現(xiàn)裂痕甚至破損等等，控制熱應(yīng)力，提升墻體耐久性等，強(qiáng)化其結(jié)構(gòu)壽命，從而降低后期維修成本支出;第四還可以避免影響學(xué)生的作息活動(dòng)，盡可能的保持建筑面積;第五可以強(qiáng)化施工，提升其經(jīng)濟(jì)效益，盡可能的節(jié)約不必要的能源耗費(fèi)[7]。就目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)已經(jīng)發(fā)展較為成熟的，可以滿足川西平原氣象、地貌條件約束的外保溫方案主要有這幾類。

1）模塑聚苯板外墻外保溫方案。

這一方案主要是在建筑物的外墻上安裝保溫裝置，使用模塑聚苯板以及膠粘劑來(lái)組成，并且在需要的時(shí)候，選擇錨栓進(jìn)行，此外還包括抹面膠漿以及耐堿網(wǎng)格布、涂料等等，業(yè)內(nèi)將其稱之為EPS 板薄抹灰方案（如圖3）。該方案強(qiáng)化防護(hù)層厚度基本維持在3-5毫米左右，強(qiáng)化型的可達(dá)到5-7毫米的厚度。這一方案主要是選擇粘接固定的手段將其連接到墻體位置，這個(gè)過(guò)程可以輔助使用一些錨栓;在制作板材保溫層的時(shí)候選擇質(zhì)量較好，具備較好保溫效果的阻燃型絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料，這樣能控制成本，并提升效率。目前來(lái)看對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)和磚墻結(jié)構(gòu)的外墻使用該方案保溫效果非常好。

2）膠粉EPS顆粒保溫漿料外墻外保溫方案。這一方案是在外墻外側(cè)進(jìn)行施工，包括界面層、膠粉聚苯顆粒保溫層以及抗裂保護(hù)層這幾個(gè)構(gòu)成部分，保溫隔熱的效果相對(duì)較好，并且能夠滿足防護(hù)、裝飾的需要，被稱作是保溫漿料方案（見(jiàn)圖4）。這一方案設(shè)計(jì)下的保溫層并無(wú)空腔，因此本身的抗風(fēng)壓能力很好，也滿足抗震的需要，在高層建筑當(dāng)中較為普及，本身的隔熱、耐候、耐水、耐火能力都較強(qiáng)，施工過(guò)程的工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，成品效果很好，能滿足構(gòu)造為混凝土、砌體結(jié)構(gòu)的外墻保溫需要，并且適合一些隔墻、走廊等等部分的保溫。

②外窗戶節(jié)能改造技術(shù)措施。一般來(lái)講，外部門窗是建筑能耗散失量最多的區(qū)域，其傳熱損失和冷風(fēng)滲透比例均有三分之一，因此，要盡量縮小外部門窗面積，提升其氣密性與保溫性能，降低其傳熱量與冷風(fēng)滲透系數(shù)。

1）改善窗戶氣密性。為有效的維護(hù)建筑外觀美感，在建筑的過(guò)程當(dāng)中，可以選擇配套保溫材料對(duì)縫隙進(jìn)行填充操作，而后選擇砂漿封閉的方式，借助密封膠來(lái)提升密閉性的性能，與此同時(shí)，可以在門縫、墻壁間和窗框間適當(dāng)填入彈性較為松軟的材料和密閉性材料，像毛氈和聚乙烯泡沫材料等或者使用多層玻璃來(lái)改善門窗的保溫隔熱效果。

2）降低窗戶傳熱系數(shù)。目前在四川建院多數(shù)的教學(xué)樓以及宿舍等等都選擇鋁合金窗戶，這就造成了不小的熱損失，對(duì)此可以借助有效的對(duì)策控制窗戶、窗框的傳熱系數(shù)是外窗節(jié)能的關(guān)鍵。很明顯，鋁合金的窗框具備較強(qiáng)的傳熱系數(shù)，對(duì)此選擇斷橋做法，讓熱斷型鋁合金窗框明顯的降低了傳熱系數(shù)，控制熱量損失狀況，對(duì)于傳熱系數(shù)一般來(lái)說(shuō)其優(yōu)勢(shì)就在于PVC塑鋼窗框，熱工特性能夠使其有效的控制窗框熱量損失現(xiàn)象，并且PVC的結(jié)實(shí)耐用性能比較的杰出，抵觸環(huán)境不良因素，避免其日后時(shí)間推移出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象，強(qiáng)化其可靠性。

4 ?結(jié)語(yǔ)

全面優(yōu)化高校建筑節(jié)能改造方案，順應(yīng)節(jié)能減排戰(zhàn)略的發(fā)展趨勢(shì)，技術(shù)人員應(yīng)緊密結(jié)合當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)，全面優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造技術(shù)措施和外窗戶節(jié)能改造技術(shù)措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]李旭輝，趙一.我國(guó)高校建筑節(jié)能存在的問(wèn)題與措施[J].科技信息（科學(xué)教研），2008（20）.

[2]王陽(yáng).對(duì)高校建筑節(jié)能的幾點(diǎn)建議[J].山西建筑，2010（11）.

[3]樊東坡.低碳時(shí)代下高校建設(shè)低碳校園的路徑探討[J].當(dāng)代經(jīng)濟(jì)，2012（12）.

[4]王軍.建筑能耗與建筑節(jié)能設(shè)計(jì)[J].城市管理和科技，2006.

[5]卜雪玲.建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的探討[J].黑龍江電力，2005.

[6]聶梅生，張雪舟，趙鳳山.建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)案例分析[J].建筑學(xué)報(bào)，2005（10）.

[7]韓愛(ài)興.中國(guó)建筑節(jié)能政策[J].中國(guó)能源，1999（2）.

[8]戚豹.太陽(yáng)墻技術(shù)在節(jié)能型建筑中的應(yīng)用[J].北京：建筑節(jié)能，2008.