高校建筑节能的多角度考虑

１００　江苏建筑　２０１１年第５期（总第１４３期）　高校建筑节能的多角度考虑　

孙忠‘，韩春斌　，张彩风　（‘江苏海事职业技术学院，江苏南京２１１１７０：　江苏省建筑科学研究院有限公司，江苏南京２１０００８）　

【摘　要】　从建筑布局、围护结构设计和选材、节水节电等方面，结合高校建筑能耗的特点，充分考虑建筑节能设施的．－ｑ－￣　性和必要性，系统的提出节能的具体措施和方法。　【关键词］　高校；建筑；节能；措施　［中图分类－￣－］ＴＵ２４４．３：ＴＵ２０１．５［文献标识码］Ａ［文章编号”００５—６２７０（２０１　１）０５—０１００—０４　

Ｍｕｌｔｉ－ａｎｇｕｌａｒ　Ｔｈｏｕｇｈｔｓ　Ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓａｖｉｎｇ　ｏｆ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ＳＵＮ　Ｚｈｏｎｇ’ＨＡＮ　Ｃｈｕｎ—ｂｉｎ　ＺＨＡＮＧ　Ｃａｉ－ｆｅｎｇ２　（１．Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｍａｒｉｔｉｍｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｊｉａｎｇｓｕ　２１　１　１７０　Ｃｈｉｎａ；　２．Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｊｉａｎｇｓｕ　２１０００８　Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｉｎ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｌｌｅｇｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｆｕｌｌｙ　ｒｅｌｉｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ，ａｎｄ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｉｎ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ｏｆ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ，ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｌｅｇｅ；ｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ；ｍｅａｓｕｒｅｓ　

建筑节能，在发达国家最初为减少建筑中能量的散失，　现在则普遍称为“提高建筑中的能源利用率”，在保证提高　建筑舒适性的条件下．合理利用能源．不断提高能源利用效　率。　建筑节能具体指在建筑物的规划、设计、新建（改建、扩　建）、改造和使用过程中，执行节能标准，采．｝｝｛节能型的技　术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供　热、空调制冷制热系统效率。加强建筑物用能系统的运行管　理，利用可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，减　少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。随着教育事　业的发展。高校的校园建设进人了高速增长期．与之相伴的　建筑能源消费量亦逐年增加，高校建筑已成为重要的能源　消耗领域。因此，高校建筑节能有着重要意义，实现高校建　筑节能是高校贯彻落实科学发展观．建设节约型社会的具　体行动。高校建筑集教学、科研、办公和生活于一体建筑节　能涉及面广，针对高校建筑的特点，通过科学的整体设计，集　成绿化配置、自然通风、自然采光、低能耗围护结构、太阳能　利用、地热利用、中水利用、绿色建材和智能控制等高新技　术，充分展示人文与建筑、环境及科技的和谐统一。　ｌ　合理布局和规划是高校建筑节能的基础　校园布局应因地制宜，尽可能争取最有利的建筑朝向。　使建筑冬季可以增加太阳辐射得热，夏季可以减少太阳辐　射得热，且与当地夏季的主导风向一致，使建筑群的规划布　置和建筑物的平面布置有利于自然通风：减少硬化地面．增　加植被绿化。考虑以下３方面事项：①合理的建筑布局及朝　向。在规划条件允许的情况下，建筑的主要朝向宜选择本地　区最佳朝向，一般宜采用南北向或接近南北向。因为同样形　状的建筑物，南北朝向比东西朝向的冷负荷小。如对一个长　宽比为４：１的建筑物．东西向比南北向的冷负荷约增加　７Ｏ％　自然通风是利用自然资源来改变室内环境状态的一　种纯“天然”的建筑环境调节手段，合理的自然通风组织可　有效调节建筑室内的气流效果、温度分布．对改变室内热环　境的满意度可以起到明显的效果。另外．良好的自然通风不　仅能保持室内空气的清新，也可以最大限度地减少使用空　调的时间．从而达到节能的效果。房屋朝向要力求接近夏季　主导风向，积极地采取各种通风构造措施。夏季，如使室内　产生的最大气流从０．２４　ｍ／ｓ增强到０．８２　ｍ／ｓ．能显著改善室　内的自然通风效果：３０　ｍｉｎ后室内温度将侔低０．９℃．室内　的ＰＭＶ值更接近舒适。由此可见，建筑布局和建筑朝向的　合理设计。是保证建筑良好室内舒适环境的前提。对于学校　教室、宿舍等不配置空调系统建筑，布局和朝向尤为重要。　②控制建筑物的体形系数。体形系数的定义是建筑物外表　面积Ｆ与其所包围的体积　之比值．体形系数的大小对建　筑能耗的影响非常显著。对于相同体积的建筑物，其体形系　数越大．说明单位建筑空问的热散失面积越高，研究表明：　体形系数每增大０．０１，能耗指标约增加２．５％。从降低建筑　

［收稿日￣］２０１　１—０５—２３　【作者简介】孙忠，江苏海事职业技术学院，讲师，工程师。　江苏建筑　２０１１年第５期（总第１４３期）　１０１　能耗的角度出发应将体形系数控制在一个较低水平上，节　

能建筑的形态不仅要求体形系数小，同时需要夏季日辐射　得热少．冬季还需要对避寒风有利，还要考虑建筑外形、立　面要求的影响，需要认真审查建筑设计方案，多种因素综合　分析，好中选优。③绿化对节能建筑的影响。绿化能调节改　善气温．调节碳氧平衡，减弱温室效应，减轻城市的大气污　染，减低噪声。遮阳隔热。提高校园绿化面积，可以改善校园　微小气候、改善建筑室内环境，起到节约建筑能耗的作用。　有条件的建筑还可以采用建筑绿化和屋面绿化的方式，与　环境绿化相比．建筑物绿化对建筑节能的作用更直接。主要　表现在：夏季。通过植物冠盖、叶片的遮阳作用减少建筑物　对太阳辐射热的吸收，通过蒸腾作用吸收建筑物维护结构　的热量，释放水蒸气，改善建筑物外表的热、湿环境，降低建　筑空调负荷，实现节能；冬季，绿化主要起屏蔽作用，减小风　压对建筑物的作用．从而减小冷风渗透和外表面对流换热　损失．降低供热负荷，达到节能目的。有数据表明：在室外气　温３８　ｑＣ时，无绿化建筑物的外表面（深灰色外墙涂料）温度　最高可达５Ｏ℃。而有绿化建筑物外墙面温度为２７℃；有绿　化建筑物室内温度较无绿化建筑物室内温度约低３℃～　５℃．降温效果明显。　２优化围护结构的设计和选材是节能控制的关键　建筑围护结构主要包括屋顶、外墙和外窗３个部分，建　筑围护结构应具有保温隔热、通风、采光遮阳等功能。围　护结构的节能措施是建筑节能的一个重要环节，一般增大　围护结构的费用仅为总投资的３％～６％，而节能却可达２０％　～４０％。通过改善建筑物围护结构的热工性能，在夏季可减　少室外热量传入室内，在冬季可减少室内热量的流失，使建　筑热环境得以改善，从而减少建筑冷、热消耗。国内外标准　中建筑围护结构传热系数比较见表１。大体上说，与发达国　家相比，我们的外墙、屋顶单位面积能耗为他们的３—５倍，　窗户能耗为他们的２—３倍，是比较符合实际的。我国建筑　围护结构技术节能潜力为５Ｏ％～８Ｏ％。　在高校建筑中教室、宿舍占有相当比重，这些建筑节能　表１　的重点也体现在围护结构的节能上。　（１）外墙、屋顶的节能控制措施。外墙、屋顶保温应采用　高效的保温绝热材料进行保温处理，减少墙体的热传递，减　少墙体“冷桥”现象的强度．从而达到墙体保温的作用。外墙　保温应采用新型墙体材料与保温材料相结合，新型墙体材　料应选择页岩节能模数多孔砖，与普通ＫＰＩ、ＫＭＩ型砖的对　比考虑空气的换热阻和普通内外粉刷，页岩质模数砖墙　ｆ２４０　ｍｍ厚）的总热阻为０．７６２　ｍ２ｋ／ｗ，热隋性指标Ｄ＝４．２；掺　尾矿的页岩模数砖墙（２４０　ｍｍ）的总热阻为０．８００　ｍ２ｋ］ｗ，热　隋性指标Ｄ＝４．７，具有保温、隔热等良好的热工性能。保温　材料主要有聚氨酯材料、膨胀聚苯板、挤塑聚笨板等。墙体　保温分为内保温和外保温２种，外墙外保温系统因其保温　层置于外墙的外面，可提高房间的热稳定性，其有保护主体　结构、延长建筑物的使用寿命。另外，采用浅色墙面、反射　墙面、植物覆盖等措施．对外墙进行太阳辐射隔离处理，也　是有效的节能措施。屋面保温除了采用外墙保温材料以外，　还可以结合建筑外形，在建筑构造上，采用加做保温隔热顶　的方式起到保温隔热的作用。围护结构节能尽量降低室内　温度的变化幅度，减少供热系统的负菏压力，改善教学和生　活环境。　（２）外窗的节能控制措施。建筑物通过窗户散失的能量　约占建筑物消耗能量的３０％一５０％。在设计控制窗墙比的同　时．提高建筑围护结构的保温性能，特别是提高窗户的保温　性能是防止建筑物热量散失的最经济、最有效的方法。应用　新型节能窗．对于减少外窗热损失，促进建筑整体节能有着　极为重要的意义。　①提高玻璃体的热工性能。玻璃是热的良导体，防寒　要设法降低玻璃体的传热系数．隔热要减少玻璃的遮阳系　数，具体办法有：采用双层玻璃，控制玻璃之间的空气间层，　最佳间距为１２　ｍｍ．并采用镀膜玻璃。以６　ｍｍ单片透明玻　璃与６＋１２＋６　Ｌｏｗ—Ｅ中空玻璃比较，遮阳系数从０．９９ＳＣ降　为０．３１ＳＣ，传热系数５．５８Ｗ／（ｍ２・Ｋ１降为１．６６　Ｗ／（ｍ　・Ｋ），相当　能耗从ｌ降为０．３０。　

国内外标准中建筑围护结构传热系数限值比较Ｗ／（ｍ２　Ｋ１　１０２　江苏建筑　２０１１年第５期（总第１４３期）　②合理选择窗的型材。由于塑料窗（塑钢窗）材料本身　刚性和耐火性较差，故不做推荐。较广泛使用的铝合金窗强　度高、刚性好、重量轻．但铝合金传热性能好，不利于窗户保　温。节能型窗必须采用断热桥型材，目前这种窗型材的传热　系数可以做到３．０Ｗ／（ｍｚ・Ｋ１以下　③提高制作、安装质量是外窗节能的保证。除了提高玻　璃体和型材的热工性能以外，玻璃体与边框接缝以及框扇　搭接缝的严密性对减少空气的渗透尤为重要。提高气密性　一方面要求提高制作质量，另一方面就是采用密封条和密　封胶来解决，选用的密封条须与设计的窗型相一致．选用弹　性好、抗老化的三元乙丙和氯丁橡胶材料，尽可能多道设　防，并结合采用玻璃胶，提高外窗的气密性能。外窗与墙体　接触部位的密封与防水是节能不可忽视的环节。使用水泥　砂浆封堵窗框与墙体接缝是错误的，应该在缝隙中填入高　效的保温材料，如发泡聚氨酯等材料，再在窗户两边与墙交　界处，用抗老化密封胶封闭，防止雨水侵入。　（３）玻璃幕墙的节能控制措施。根据校园建筑的外观要　求。慎重选择玻璃幕墙作为围护结构，若采用应重点做好节　能控制的措施。　①玻璃节能措施。玻璃幕墙中玻璃占据外立面的绝入　部分，参与热交换的面积较大，决定着玻璃是玻璃幕墙节能　的关键。热反射镀膜和吸热玻璃的阻热性能都足以牺牲透　光性为代价，多数情况不利于自然采光，有教学要求的建筑　不应使用。低辐射玻璃与热反射玻璃正好相反．它的主要功　能是阻止室内辐射能泄向室外．而允许太阳能辐射尽可能　地进入室内，从而维持室内的温度，节省暖气费用的开支。　这种玻璃可见光透过率很高，适当的控制低辐射的透光率，　使其既能反射部分太阳能辐射，也能阻止室内的热辐射泄　向室外，从而形成一堵隔离辐射能的窗。总之，选择传热系　数较低的低辐射镀膜中空玻璃或多层中空玻璃．有效提高　节能效果　②铝合金型材节能措施。幕墙框架的材料主要是铝合　金型材。对于明框玻璃幕墙和半隐框玻璃幕墙．由于其金属　框架的构件完全或部分显露于面板的外表面．这势必引起　热传导。为了减少铝型材的热传导，达到隔热保温效果，宜　采用“隔热断桥铝型材”，即２个铝型材中间加入低导热的　非金属隔离物，可得到优良的隔热、隔冷性能的铝型材。　③设置遮阳体系节能。建筑遮阳．是一个自然降低能　耗、经济适用的好方法。阳光透过幕墙玻璃直接进入室内，　室内温度上升，产生温室效应，加大空调耗能。建筑遮阳系　统起到有效阻隔阳光的作用，达到节能的目的。在设计遮阳　构造时要结合幕墙建筑的整体艺术效果材料与颜色进行考　虑，而且形成要简单、美观，便于清洗、安装。遮阳最有效的　是外遮阳，在阳光到达玻璃之前被拦截，节能效果显著，主　要形式是呼吸式幕墙百叶帘、百叶遮阳板、遮阳蓬。在外遮　阳措施不太可行的情况下，玻璃内部遮阳将透过玻璃的阳　光反射回去，也是有效的节能措施，主要形式有遮阳帘。对　于顶面幕墙的还可采用天棚帘。总之，在设计玻璃幕墙建筑　时，应科学合理规划、设计和施工，减少玻璃幕墙产生的能　源损耗　３采用新技术节水节电　采取措施节水节电，节能效果最直接最明显。对于高校　来讲节电要从以下几方面来考虑。　（１）采用新技术、新产品节约照明用电。按照绿色照明　的要求，通过提高照明电器和系统的效率，节约能源。据统　计照明用电占到校园总用电的６０％，是节电的重点。以学　校教学场所为例，首先要根据要求确定光照度．教室要求一　般为３００　ｌｘ，即３００　ｌｍ／ｍ　。按此要求选配Ｔ８或Ｔ５三基色荧　光灯，色温４　０００　Ｋ，配备电子镇流器或节能电感镇流器等　照明设备，教室的照明功率密度设计值可控在６　ＬＰＤ　２）　７　ＬＰＤ（Ｗ／ｍ２），比传统教室照明功率密度设计值９　ＬＰＤ（Ｗ／　ｍ２）一ｌＯ　ＬＰＤ（Ｗ／ｍ２），节能３０％，。目前ＬＥＤ照明的兴起，已　被世界公认为一种健康、节能、环保的重要途径，ＬＥＤ室内　照明存技术方面暖白光达到１００　ＬＭ／Ｗ，教室的照明功率　密度设计值可控在３　ＬＰＤ（Ｗ／ｍＺ）－－４　ＬＰＤ（Ｗ／ｍｚ）．照明节电　５０％以．　，节能效果显著，是照明设备的发展方向。政策扶　持，国内产品已渐趋成熟．有条件的高校可率先使用。　（２）￣ＪＵ强控制减少浪费，提高用电率。对学校照明易设　置集中控制系统，依据学校的作息时间，应局部或全部切断　普通照明负荷（应急照明除外），以防疏忽关灯，造成浪费。　在教室、办公楼、学生宿舍的走道、楼梯等部位。设置声控、　延时等节能开关，也能起到很好的节能作用。　（３）设置太阳能系统，解决热水供应的节能问题。随着　学生住宿条件的改善．学生宿舍一般均配置了淋浴设备．以　前均采用电热水器供应热水，耗电量很大。太阳能热水系　统，一是采用分户式太阳能热水器，每１—２问学生宿舍独立　设置１个太阳能热水器．根据学生人数．设置太阳能热水器　容量，配置辅助电加热功能、自动上水、自动控温等功能。优　点投资少。使用方便．不足之处是学生宿舍数量大．问间设　置安装复杂。同时太阳能热水器设在屋面，对建筑外观有一　定影响。二是采用集中式太阳能与空气源热泵互补热水系　统，把热泵技术和太阳能热利用技术有机的结合起来，同时　提高太阳能集热器效率和热泵系统性能。集热器吸收的热　量作为热泵的低温热源。在阴雨天．直膨式太阳能热泵转变　为空气源热泵．非直膨式太阳能热泵作为加热系统的辅助　热源。可全天候工作，提供热水或热量。一栋学生宿舍，根据　学生人数，合理设置一个系统，每间宿舍热水循环供应。此　系统具有最佳的节能效果，但一次性投入较大。目前已在高　校推广使用。　・　（４）采取多种措施，节约用水。学校耗水量大的方面主　要有厕所用水、淋浴、洗漱、饮用等生活用水．以及场地清　洁、食堂、灌溉和景观等公共用水。在生活用水中．厕所用　水、淋浴和冼漱是最费水的部分。也是最容易滋生浪费的地　方，这部分的用水约占到了整个生活用水的８０％，饮用水仅