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第一篇
针对办公建筑能耗的实际情况,可从以下指标着手进行建筑设计,采取适宜设计方法控制,以实现建筑节能设计要求。
1控制体形系数。
塑造建筑形态在建筑设计中常被列入纯艺术范畴,但建筑形态不合理通常会影响建筑节能设计。建筑物接触室外大气外表面积与其包围的建筑体积之比被称为建筑体形系数,体形系数大的单位建筑空间具有更大的热散失面积,也具有更大的能耗,所以办公建筑节能的设计关键在于降低建筑体形系数。控制建筑体形系数具有规律性,可采用合适的方法设计办公建筑以实现节能控制。高层办公建筑可采用“高度反比规律”控制建筑体形系数,也就是建筑体形系数与建筑高度具有反比例关系,利用对建筑外墙平面长度和所围面积之比进行控制,使建筑体型系数减小,达到建筑节能的目的。也可采用“正方极限律”和“联列递减律”控制建筑体形系数,也就是建筑平面接近正方形节能效果越好,还可利用联列方式组合建筑各功能单元形成外围合机构,使建筑体型系数减小。
2自然通风设计。
因建筑开口位置具有的压力差而使空气发生流动被称为建筑自然通风,按照不同原因产生的压力差的,可将其分为热压、风压、风压热压相结合及机械辅助式四种自然通风方式。因温湿度、风速及太阳辐射等在不同地区存在明显差异,所以对自然通风也具有不同要求。我国北方建筑由于要具有保温性与气密性,自然通风主要是实现室内良好空气的最小换气量,所以大部分采用热压通风方式进行换气。南方高温高湿热湿地区,自然通风是蒸发制冷的最好实现方法,所以大部分采用开放扩大“新风量”的自然通风设计方法。在建筑室外环境设计中,可利用对朝向的合理布局、处理好城市街道与建筑迎风面之间的关系、合理布置水体与绿化等方法引导自然通风,避免因建筑形态及布局不合理而造成的“热岛效应”,室外风环境设计坚持引风入城、留风、导风过城原则。自然通风效果主要由门窗大小、开口方向及进深长度等因素所决定,建筑平面进深不能高于五倍楼层净高,通常应不超过14m,便于产生穿堂风,单侧通风建筑进深不可超过2.5倍净高。对于办公建筑具有平开间和较大进深的平面,一般采用设置中庭方法,利用热压通风达到良好通风效果,并对自然采光问题进行妥善解决。建议架空处理建筑底层,利用水幕、喷泉设置在进风口位置及绿化方式对建筑风环境进行调节。
3自然采光设计。
很多大型办公建筑随着不断发展的建筑技术而多采用人工照明方式,使自然采光作用受到忽视,而在办公建筑中自然采光是节能设计的重要方法,对人心理及生理健康十分有益。开窗面积、朝向及平面进深等因素都对建筑采光产生影响,传统上主要通过侧窗、天窗及中庭方式进行自然采光。随着办公建筑不断多样的功能及空间需求,对采光需求也产生很大变化。自然照明可采用光导纤维、导光管及导光棱镜窗等实现,以实现室内的均匀照明。
4外围护结构设计。
建筑外围护结构对其热工性能具有决定性作用,也对建筑能耗产生较大影响。因不同地区存在较大的气候差异,建筑外围护结构将采取各不相同的节能措施。通常北方寒冷地区建筑对于外围护结构具有较高的保温隔热性能要求,因此大部分采用内保温复合外墙处理方法;夏热冬冷地区办公建筑为达到两季气候所需,大部分采用大开窗或玻璃幕墙方式,尽管能在冬季获得较多的太阳热能,在夏季却存在隔热性差的问题,不利于建筑节能。不管是何种气候,建筑窗墙比对于建筑节能都具有直接影响,建筑设计至少应达到建筑通风及采光要求,尽可能减少开窗。遮阳对于建筑节能也是一种比较有效的手段,在办公建筑设计中主要采用外部构件与形态本身两种方式。
综上所述,以上探讨的控制节能设计指标的方法使办公建筑节能中对建筑设计的重要性得到良好体现,而且也要加强注意,节能设计要充分考虑建筑的使用功能及艺术效果,不可顾此失彼,建筑设计应统一考虑其节能设计方法,采用集成化、整体化建筑设计方法以建设兼具节能环保及健康的良好办公环境。
作者:杨文雪单位:黑龙江省纺织工业设计院
第二篇
1建筑能耗分析
1.1气温分析气温是影响建筑节能效果评价的重要因素之一。由于大气是空气源热泵的热源热汇,建筑空调负荷的变化所引起的系统运行工况及能耗的变化与室外空气状态之间存在相互耦合的关系,系统运行能效除受建筑空调负荷的影响外,还受系统冷热源设备工作室外空气状态的影响,气温对建筑能耗的影响主要表现为对空调系统能耗的影响[7]。因此,分析气温对空调系统能耗的影响,明确外界对空调系统能耗的影响,利于建筑节能改造效果的准确分析。根据文献[8-12]提供的数据和实测数据,整理出重庆地区2004年~2009年月平均温度,见表2。由表2可知,冬季气温由高至低依次是2009年、2007年、2004年、2006年、2005年、2008年;夏季气温由高至低依次是2006年、2009年、2005年、2008年、2007年、2004年。因此,从气温的角度看,空调使用期最长的是2006年,最短的是2007年,其中2009年较2007年、2008年的夏季空调使用期长。
1.2能耗分析能耗的高低是判断建筑节能效果显著与否最直观的依据。但由于建筑能耗除受气候影响外,还受运行管理模式的影响[14],致使准确判断建筑节能效果的难度增加。为准确分析建筑节能效果,笔者及所在团队对该建筑的运行管理模式及能耗数据进行了调研收集。经整理共收集到2004年1月至2009年10月近6年的电耗数据,图1和图2是以年份的不同分别对各分项的月电耗数据和1~10月总电耗数据进行的分析整理。由图1可知,无论改造前还是改造后,食堂项、照明项、资料项以及空调项的电耗曲线的变化趋势具有一致性,均呈现出显著的季节性变化特点。据前述所知,在建筑的用能系统设备中,只有空调系统能耗与室外空气状态存在相互的耦合关系,具有显著的季节特性。由此可见,食堂、照明及资料三项能耗的计量对象中包含部分空调设备,且其能耗量足以影响对应项电耗曲线的变化趋势。其次,据前述分析得知,2006年空调使用期较2004年和2005年的长,则在相同的运行管理策略下,2006年空调项电耗应较2004年和2005年的高,但对比节能运行管理措施实施前后发现,自2006年起,空调项电耗出现大幅度降低的现象,平均每年约降低20.6%。这是由于该建筑为响应国家和市政府节能政策,自2006年起,其管理人员采取了如“提高夏季室内设置温度、降低冬季室内设置温度”等一系列相应的节能运行管理措施,造成2006年后的空调项年电耗量较2006年之前平均约减少68191kW•h,约31%。由此可得,采取合理的节能运行管理措施可大幅度降低空调系统运行能耗,而且运行管理措施的优劣较气候对空调系统运行能耗的影响大。对比节能改造前后电耗变化曲线发现,改造后建筑总电耗较改造前约降低120500kW•h,约20.6%,其中,照明项、食堂项电耗分别降低约63767kW•h、34413kW•h,约占总电耗的10.9%、5.9%,而对于空调项与资料项而言,其改造后的夏季电耗较改造前2007年、2008年的高,且1~10月份总电耗略有上升。结合节能改造措施可知,通过减少照明灯具数量、更换灯具类型以及调整三项电缆进线来提高三项平衡度等节能改造措施的实施,达到了节能降耗的目的,但对空调系统及围护结构的改造并未实现节能降耗,这是由于空调项能耗是节能改造、运行管理模式和室外环境综合作用的结果。尽管针对空调系统及围护结构实施了一系列的节能改造措施,但因缺乏与改造措施相结合的运行管理措施,加之2009年空调使用期较2007年、2008年长,造成出现建筑总体能耗降低,但含空调设备较多的空调项和资料项电耗略有增加的现象。由此可得如下两点,一是空调项电耗的增加在一定程度上反映出该建筑围护结构改造的节能效果有限,不能显著降低空调负荷;二是该建筑节能改造措施虽有节能效果,但因缺乏相应的运行管理措施致使节能效果未全部达到预期目标。
2建筑能效运行测试分析
根据前述分析,针对该建筑实施的节能改造,在一定程度上实现了节能降耗的目的,但这种节能降耗是否在满足建筑功能需求的前提下实现还有待分析。此外,根据文献[15],利用能源账单计算建筑节能效果是可行的,但以此来说明各项改造措施尤其是空调系统改造措施的节能效果是不够的。据此,研究针对照明系统、空调系统的节能改造分别于2009年8月7日-8日、11月11日和11月22日开展了空调系统能效、室内温湿度及照度水平的测试。
2.1照明系统参数分析以某测试区域内某次测试的该区域所有测点照度数据的平均值作为该区域该次测试的有效照度数据,表3是对有效照度数据进行的整理分析,并与文献[16]和文献[17]相关规定值进行的对比。由表3可见,经改造后的办公室、走廊、接待大厅及车库的照度水平极不均匀,除车库内平均照度水平略低于国家相关标准法规规定值外,其他测试区域的平均照度水平均远低于国家相关标准法规规定的照度值。因此,结合前述分析可知,更换照明灯具及减少照明灯具的改造措施有效地降低了电耗,但增加了照度水平的不均匀度,降低了室内光环境质量,影响建筑使用者的工作效率。
2.2空调系统参数分析依据文献[18-20]规定的方法,针对夏季空调系统稳定运行工况下,开展空调性相关参数的测试,并采用与上述照度数据处理相同方法,对办公室内环境参数及机组与水泵相关参数进行处理。表4是相关测试数据的计算整理结果。由表4可知,在室外空气温度达到36.1℃的情况下,该建筑空调系统将室内空气温度维持在25.6~28.0℃,满足不低于26℃的国家要求。但机组的性能参数仍很低,平均约0.82,远低于文献[21]的规定值2.6。由此可见,本次对空调系统的节能改造并未达到预期的效果。
3结论
通过对比改造前后建筑电能计量系统,发现改造前后建筑总的计量对象并未改变,但各分项的计量对象在改造前后存在不一致性,不利于节能改造的效果分析,影响建筑节能运行管理措施的实施。其次,经对该建筑运行能耗的测试及能耗数据的对比分析结果表明,采取合理的节能运行管理措施,使得在空调使用期较节能运行管理措施实施前长的情况下,空调项能耗仍有较大幅度降低。因此,运行管理措施的优劣较气候对空调能耗的影响大,采取合理的节能运行管理措施可大幅度降低空调系统能耗。最后,对比节能改造前后的能耗曲线发现,在空调使用期较长的情况下,改造后建筑总能耗较改造前虽有较大幅度降低,但空调项和资料项电耗略有增加,表明建筑节能改造措施有一定的效果。但经测试分析,室内温、湿度参数满足国家相关标准法规规定,而空调机组性能系数仍很低,空调系统的改造未达到预期的效果;空调项电耗的增加一定程度上说明改造围护结构的节能效果有限;室内照度水平不均匀度增加,光环境质量降低,严重影响建筑使用者的工作效率。由此可见,该建筑实施的节能措施有一定的节能效果,但是以牺牲建筑使用功能为代价,未能达到预期效果。
作者:贾遵锋丁勇周小伟单位:广西建筑科学研究设计院重庆大学
第三篇
1浅谈在节能设计方面存在的一些问题
这个社会是在发展的,当然人们的思想境界主要也还是随之提升的。虽然会有少部分人意识不够,不能把办公建筑当做自己家一样节能或者为了所谓的排场等搞一些奢侈主义从而加大了办公建筑的消耗之外,大多数人还是拥有节能的意识的,也想通过一些设计来使办公建筑达到节省能源的目的。但可惜的是,这些人虽然想法是好的,但有时实际实施却又是与理想相反,本来想的一些节能设计,在经历过实际的检验之后,却又显得不那么节能。那么在节能设计方面存在着哪些问题呢?那就跟着笔者来一起探讨吧。从目前主流的节能设计来说都只是涉及到建筑的外墙围护结构,但却都对办公建筑整体的规划布局、建筑造型、通风采光以及新兴能源的利用涉及较少。拿通风采光来说,由于基地条件限制(结构原因以及建筑和办公空间新需要等,现代高层办公建筑多采用方形、圆形、矩形等形式,即标准层平面长度和宽度相差不多,办公空间围绕垂直核心筒布置,距离越远光强度就越弱,而有些窗户的采光在白天都显得不够,室内仍然显得昏暗,这就不得不开启照明灯来提供足够的照明,这样一来在白天就增加了许多消耗。通风及采光的不足还会导致空调的过度使用,而我们都知道空调不仅对于环境来说可是一大杀手,另外因空调的使用也会消耗许多能源,虽然现在空调可以达到一天只耗几度电,但却因为空调的使用数量实在太多,点滴足以汇成为江海,带来的消耗也不容乐观;还有新兴能源这一问题,这种节能设计没有用全面的眼光来看待,就显得十分单一,将办公建筑与环境两者孤立开来,并没有形成整体关系。另一方面,伴随着办公人员对办公环境的要求提高,现有的建筑节能技术和方法已无法满足新材料、新技术的需要。因此,需要在新形势下,研究新的、综合型的建筑节能方法和技术。
2关于公共建筑的一些节能设计
2.1关于对通风采光的设计在上文中我们提到了通风采光对于办公建筑具有重要的意义,所以笔者浅谈一些关于通风采光的设计,我们可以采用高性能的节能窗和新型幕墙,一般办公楼都会为了增大视野和采光而增大窗户的面积,这样一来虽然通风及采光得到了加强,但却因办公建筑窗户过大可能导致过多的热量损失,所以为了能没有副作用我们在窗户上安装特殊的玻璃材料,而特殊的玻璃材料又可分为两种,一种是传统的镀膜材料,第二种就是专门的低耗能玻璃材料。两者都是利用其镀膜来减少热量的传递,但与过去传统的玻璃材料相比,新兴的低耗能玻璃材料不会像传统的玻璃材料一样在减少热量传递的同时也减少了光强度的透过。玻璃材料是如今建筑业的主旋律,但我们要在改进玻璃性能的同时发展新型的设计手段和构造技术,是进一步改善玻璃建筑能耗特性的手段。在这方面发达国家就比我们做的要好得多,所以我们也要多学习、吸收外国先进的建筑经验。
2.2关于新能源使用的探究每一次科技都带来一次全新的变革,而在最近的几个世纪人们的世界发生了巨大的变化,人们开始走向充满科学科技的现代化社会,而人们为这个现代化社会所付出的代价就是蕴藏在地球上无数年的丰富资源在近几个世纪已经被人们过度开发导致有一些原本丰富的资源已经频临枯竭。所以在这种情况下我们有必要开始研究新型能源或对传统能源进行二次利用。笔者就先来说一说太阳能资源,太阳一直是给予外界能源的无私奉献者,太阳能是一种新兴的可再生能源,太阳能对于人们来说具有重大意义。太阳能一般是指太阳光的辐射能量,自从地球诞生以来地球上的一切生物就离不开太阳提供的光和热,古时候人类就懂得用太阳所给予的能量为自己服务,比如利用太阳的热能晒干物件,还可以制盐和晒鱼等制作食物的方法;现代人们则更加高级进步,已经可以利用技术可以将太阳能中的热能转化为其他形式的能,从而供给人们日常工作、生活所需。太阳能在人类社会最初开始利用的时候就出现了太阳能发电机,太阳能热水器,太阳能电池等,太阳能在其他方面也已经取得了长足的进步。笔者想着重介绍的就是与办公建筑节能有关的太阳能空调,这并不是一般人所想象的用太阳能发的电来供给空调运转,而是利用太阳能集热器接受太阳辐射产生热水作为热源,驱动吸收式制冷机的一种新型空调技术。主要有氨-水吸收式制冷技术和水-溴化锂吸收式制冷系统。相比光伏电池来说,太阳能空调技术是目前利用太阳能资源的一条有效而经济的道路,并且具有推广性,很值得在公共建筑中采用,分担建筑物内一部分的空调负荷,从而减轻城市电网负担。
3结语
在如今这样一个资源日益消耗的世界,为了能够让我们的后代子孙生存下去、人类存在下去,需要我们开始注重能源问题,而经过我们细心发现的话,其实在很多方面都可以减少不必要的能源消耗。本文所举的办公建筑就是其中一例,办公建筑作为公共建筑的重要组成部分,办公建筑节能能够推动我国建筑节能目标更好更快地完成。
作者:刘彦杰单位:江苏铭城建筑设计院有限公司