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关键词:建筑节能评价体系室内环境品质
1概述
发达国家的能源统计,是按产业(Industry)、交通(Transportation)、居民和商业等四个部门统计。因此,很容易得到建筑能耗数据,即居民(Residential)和商业(Commercial)能耗之和。其建筑能耗一般占全国总能耗的三分之一左右。如美国,2000年的建筑能耗占全美总能耗的35%。但我国的能源统计模式与发达国家不同,是分工业、农业、建筑业、交通运输及邮电通讯、批发零售、生活消费和其它等多个部门统计。如果将后三个部门的能耗当作建筑使用能耗,则我国的建筑能耗在总能耗中的比例多年来一直在20%左右。2000年为20.4%。而我国建设部公布的2000年建筑能耗比例数字是27.6%。建设部的数字中包括了建材工业的能耗,实际是广义建筑能耗。此外,还有好几个版本的比例数字。
其次,在很多建筑中,也没有区分各部分能耗。比如,通常认为在公共建筑中,空调采暖的能耗在总能耗中占最大比例。其实这一结论在我国并没有实际数据的支持。因为国内建筑物中能耗计量很粗糙,一般只有冷水机组有单独的功率表,而空调的末端装置和输送系统的耗能无法与其它动力设备和照明的耗能区分开来。在工业建筑中,传统上又把空调等建筑设备能耗计入生产能耗。笔者曾经引用过日本建筑环境·省能机构统计得到的办公楼中各部分能耗比例的调查结果,但这一数据在被许多文章多次转引之后,以讹传讹,变成“上海地区办公楼能耗比例”,甚至进入某些正式的研究报告和文件。
在基础数据和能耗现状不清的情况下,难以恰当地确定建筑节能的目标(例如,在某一时间节点基础上的节能率),也难以恰当地分配各部分的节能率(例如,总节能率中围护结构、照明、空调各承担多少)。
图1某高层办公大楼全年能耗分布
图1是上海某高层办公楼全年的总能耗曲线。可以发现,图1的能耗曲线有两个最低点,分别出现在4月和11月。在上海地区,这两个月是气候最宜人的时期,一般来说建筑物既不需要采暖,也不需要供冷。取这两个月能耗量的平均值,在曲线图上划一道水平线(图2-17中的虚线)。可以认为,这道水平线以上由曲线所围成的面积就是该大楼采暖空调所消耗的能量;水平线以下的矩形面积则是照明和其它动力设备(如电梯)所消耗的能量。
因此,可以把照明、插座、电梯等设备能耗当作稳定能耗。尽管冬季昼短夜长,夏季则相反,人们使用照明的时间有一些差别,但在现代商用建筑中从全年能耗角度来看,这种差别并不明显。而采暖和空调的能耗是变动的、不稳定的能耗,它不但随气候区变化,而且随建筑类型、形状、结构和使用情况变化,甚至今天和明天都会有所不同。这就给建筑节能工作带来了复杂性和多样性,但同时也是建筑物中节能潜力最大的部分。
在美国,建筑能耗统计是由政府进行的,在日本,则是由专业学会和学术团体完成的。但在中国,还没有像美、日等发达国家那样大规模地进行建筑能耗调查。因此,大多数节能政策制定者和从事建筑节能的研究者都不能像发达国家那样对全国或一个城市的建筑能耗情况了如指掌。而由于缺乏必要的检测计量手段,许多建筑楼宇的物业管理人员对自己所管理的建筑各部分能耗情况也是心中无数。因此,建筑节能必须从计量做起。
2结构节能与空调系统节能
围护结构采取节能措施,是建筑节能的基础。由于我国建筑节能是从采暖居住建筑起步的,因此,建筑节能首先考虑加强围护结构保温无疑是正确的决策。从管理的角度看,可以对围护结构制订限定性指标,易于评价。但是,建筑节能的关键是空调采暖系统的效率,最终的节能量也要从空调采暖系统来体现。北方地区在墙改之后又发展到热改。如果没有调节阀和热计量,围护结构保温越好,可能浪费的热量越多。
图2采用不同形式窗户的空调总冷负荷(MWh)
图3不同墙体传热系数条件下的全年总负荷(MWh)
而在间歇运行的空调建筑中,在空调关机之后,室温升高,当室外气温低于室温时,通过围护结构的逆向传热可以降低第二天空调的启动负荷。因此,围护结构保温越好,蓄热量越大,空调负荷也越大(见图2)。
对公共建筑而言,围护结构形成的负荷在总负荷中所占比例很小,因此,围护结构的节能潜力有限。
从图3中可以看出,墙体传热系数降低40%,所得到的节能率最大8.1%(哈尔滨),最小2.8%(广州)。可见,在公共建筑节能中重要的环节是降低内部负荷、减少内部发热量。例如,在保证照度的前提下降低照明负荷,既降低照明耗电,又降低空调负荷,可谓一举两得。
3节能与室内环境品质
非典之后,人们的健康意识和自我保护意识增强,对室内环境品质提出更高的要求。
我国大城市80%以上的公共建筑中的空调末端(AHU)仅有一级粗效过滤,有的甚至只有一层滤网。而根据美国ASHRAE标准62-2001,应在冷却盘管或其具有湿表面的处理设备的前端加设最小效率(MERV,MinimumEfficiencyReportingValue)不低于6的除尘过滤器或者净化器。欧洲标准也要求AHU过滤器达到F7标准。即需要有粗效和中效两级过滤。整个风系统阻力至少比现在增加200Pa。假定一台3600m3/h的空调箱,全年运行,要增加耗电量2500kWh。
另外,很多大楼的空调新风量也没有达到规范的要求。而且,非典之后,一些新建大楼的业主对新风量提出了超出规范的要求。新风负荷占空调负荷的20~30%,加大新风量就意味着能耗的增加。
在公共建筑中,室内环境品质直接影响用户的舒适、健康和工作效率。对大楼管理者来说,这是“开源”。而建筑节能则是降低运营成本,是“节流”。开源和节流应该是相辅相成。
因此,建筑节能工作要以室内环境为底线。一方面,建筑节能决不能以牺牲室内环境品质为代价;另一方面,对不合理的环境消费(例如夏季过低和冬季过高的环境温度、过大的新风量、边使用空调边开窗等)行为,即不合理的用能,则应该改变。
解决节能与室内环境品质矛盾还可以采用很多新技术或原有技术的集成。例如,独立新风系统(DOAS)、辐射吊顶+置换送风系统、除湿空调系统等。
4节能与节电
2003年夏季高温期间全国19个省市严重缺电和美国加拿大部分地区的大停电事故为我们敲响了警钟,电力空调的应用关系到电网安全,因此,在节能的同时还要关注节电。
某些节能技术可能可以降低全年建筑能耗,但却不节电。例如本文第2节所论述的围护结构保温就是如此。在传统的空调能源结构中,夏季用电供冷、冬季用一次能源供热。对于采暖为主的地区,加强围护结构保温隔热可以降低全年能耗(例如哈尔滨);而在供冷为主的地区,加强围护结构保温隔热的总节能效果有限,反而会增加空调能(电)耗。
某些技术可能能耗稍大,但是可以使用清洁能源,对保护环境有利。例如,燃气直燃机在国内一直被很多人视为“节电不节能”。但是,直燃机不使用CFC和HCFC冷媒、燃用天然气对环境影响极小、温室气体排放极低,从而被世界各国当作一项绿色技术。夏季利用低谷燃气、平整高峰电力负荷,可以使电力和燃气得到“双赢”。
某些技术可能在微观层面上不节能、但在宏观层面上却是节能的。例如蓄冰空调,利用夜间低谷电力制冰时制冷机组的COP值降低。在用户侧,如果没有合理的峰谷差价,则蓄冰空调是既不节能又费钱。但在发电侧,大量蓄冰空调的使用填平了夜间电力负荷低谷,使发电机组常时处于高发和满发,发电煤耗下降。满负荷工况与40%部分负荷工况相比,30万千瓦发电机组可以节能15.7%。同时,发电设备的利用率提高。发达国家电力平均年负荷率为66.6%,我国发电设备年平均负荷率1999年达到最低值50%。以后逐年有所上升,2002年达到54.8%。与发达国家相比还有很大差距。
因此,建筑节能工作需要在能源、环境、经济、技术等各个方面进行权衡,这应该成为建筑节能工作者的一项基本素质。
5设备节能和系统节能
节能设备不一定能连成节能系统。例如,空调冷水系统的扬程与楼高无关,一般在30m~40m。如果水泵的扬程选择过大,定水量系统中会使流量过大,水温差往往只有2~3℃。这时测得的离心机COP仅在2~3之间。这说明,空调系统的配置合理是系统节能的重要环节。
我国正在积极推广建筑热电冷联产技术。但在热电冷联产应用上,存在一些误区。似乎凡热电冷联产系统就一定是节能系统。笔者认为,热电冷联产技术的关键并不在于其动力装置用微型燃气轮机还是用内燃机,也不在于其理论效率有多高。实际上如果系统配置不当,热电冷联产系统的节能效益便完全不能发挥。热电冷联产的理论效率达到70%或80%的前提是设备满负荷运行。在我国热电联产电力尚不允许上网的条件下,还必须将热电联产所发电力和所产热量全部用掉,才能体现出效益。
热电联产机组的产热和发电之间存在着平衡关系。取得的热量多、得热的品位(温度)高,就势必要降低发电效率;反之亦然。无论从热力学第一定律还是从热力学第二定律的观点分析,热电联产系统都应该充分发挥发电效率、充分利用排热,而不应该是相反。
图4微燃机热电联产系统全供冷模式
(直燃机热力制冷+离心机电力制冷)
图5电动离心式制冷机能流图
图6微燃机热电联产系统全供冷模式
(双效吸收机热力制冷+离心机电力制冷)
假定某建筑的微型燃气轮机热电冷联产系统的产热和发电完全用来为大楼供冷,分别采用热力制冷和电力制冷。其能流图见图4。在图4的模式下,总一次能效率为1.51。因为在热力制冷部分采用了直燃机,就必须使微燃机排气温度达到500℃以上,而此时发电效率只有13~15%。
与传统电制冷相比,用离心机制冷的能流图见图5。
可见其一次能效率(1.5)与热电冷联产基本持平。说明对热电联产机组和直燃机的投资是无效投资。而如果要提高发电效率,则相应的排气温度比较低,只适于采用热力制冷效率比较低的吸收式制冷机。(见图6)
图6中的供冷一次能利用率高于传统电制冷。
由此可见,热电冷联产系统的本质是回收发电系统过去被丢弃的排热、废热或余热,以提高综合能效。即在保证发电效率的前提下充分利用余热。如果为了用热而抑电,就是本末倒置了。尤其是楼宇热电冷联产,所用的发电机组功率比较小,效率远远比不上大型电厂的大发电机组。它的优势在于综合效率和就近供能。而发挥其综合效率的关键是系统合理的配置和科学的运行。
在建筑节能中,选择设备不仅要看它在额定工况下的效率,更要看它在部分负荷条件下的效率。对制冷机而言,就是综合部分负荷值(IPLV)。
制冷机的综合部分负荷值IPLV在空调系统节能中是一个十分重要的参数。我国的制冷机标准中基本沿用了美国空调与制冷学会(ARI)标准。而ARI最初制订IPLV标准时是用美国亚特兰大市的气象参数、通过对一幢假想办公楼的模拟计算得到的。即使对美国的不同气候区,这一IPLV都不能完全适用,ARI用不同纬度的美国29个城市的数据得到新的IPLV(ARI550.590-1998)。因为没有自己的数据,我国新版的制冷机标准中没有IPLV。
笔者根据我国的气象参数,用实测数据和计算机模拟的方法,得到适应我国气候特点的平均IPLV。
对IPLV的研究,还要进一步深入。
6建筑节能的评价
开展建筑节能,需要建立一套科学的建筑能效评价体系。我国基本上还在沿用按建筑面积平均的能耗绝对值的评价方法。这种评价方法属于静态评价,对不同档次、不同用途的建筑很难区分在建筑节能方面孰优孰劣。在上海市地方标准《集中式空调系统(中央空调)合理用能技术要求与运行管理》中引用了日本建设省所推行的PAL/CEC方法。
所谓PAL,是PerimeterAnnualLoad的缩写,即“全年热负荷系数”:
另外还有设备系统能量消费系数(CEC,CoefficientofEnergyConsumption)。分别有空调、换气、照明、电梯和供热水5个能耗系数。以空调能耗系数CEC/AC为例,表达式为:
很明显,能量消费系数CEC实际上是建筑设备系统全年能效的倒数。因此,用PAL能够评价建筑物围护结构的保温隔热性能,而用CEC则可以更直接地评价建筑的能量转换效率。PAL和CEC反映了动态节能的思想和转换效率的思想,是一种性能性指标。
7结论
空调公共建筑的节能,是一个比较复杂的课题。必须建立动态节能、系统节能的思想,正确处理好几对看似矛盾的关系。有很多中国特有的建筑节能课题等待我们去研究。
主要参考文献
[1]龙惟定:国内建筑合理用能的现状及展望,能源工程,2001年02期,1~6
建筑节能是可持续发展概念的具体体现,也是世界的建筑设计大潮流,同时又是建筑科学技术的一个新的增长点。设计、建造使用节能建筑有利于国民经济持续、快速、健康发展,保护生态环境。同时建筑节能促使建筑物护结构形式的变化、采暖调控系统的技术进步和建筑构件产品、建筑机构的变化。[2]
国内外建筑节能现状
1973年能源危机之后,各发达国家在建筑节能方面取得了长足的进步,有了显著的特点。具体节能技术措施有以下几个方面:(1)在规划设计上有利于节能的建筑朝向和平面形状。限制建筑物的体形系数;限制建筑物的窗墙比。(2)改善护结构的热工性能。(3)改善窗户设计,减少能耗。(4)利用自然条件减少能耗。[3]而我国的建筑节能工作开始于80年代初期,但是由于认识上的不足、体制上的不顺、法规上的不健全、技术上的不配套等,严重制约了建筑节能的发展。不过在可持续发展战略思想的知道下,以及国家下定决心作出了很大的努力还是取得了一定的成绩。[4]
会所建筑的节能措施
影响建筑节能的因素有很多,如建筑物体形系数、围护结构和传热系数、窗墙面积比、换气次数等,因此建筑节能应从这几个因素入手。[5]重庆夏季常年出现连晴高温天气,夜间室外温度也居高不下,超过舒适性温度,需要强有力的降温措施。冬季虽然室外气温较高,但日照率太低,室外综合温度低,仍需要供暖才能维持房间热舒适,所以对建筑节能和环境质量的要求就会比较特殊。冬天要求保温节能,夏天则要求隔热节能。建筑保温与建筑隔热有相似之处,有的保温措施同样可以达到隔热的目的,只是两者的热流方向相反,两者的构造措施各有特点。[6]
综合国内外的研究成果,建筑节能大致有以下几个途径:1墙体节能,2门窗节能,3屋面节能4采暖节能,5通风节能。[7]
1.墙体节能
墙体是建筑护结构的主体,所以墙体的节能设计直接影响到建筑的耗能。墙体的节能有以下两个途径:
(1)建筑保温节能设计
建筑保温分为建筑内保温和建筑外保温两种。建筑内保温就是在建筑外墙的内表面上加设保温材料,再在其上粉刷、涂料等,其优点是墙体内表面不用加强防水层,构造处理简单,保温材料可以免受室外雨水的影响,是一种简单但是效果很好的建筑保温方式。
建筑外保温是在外墙外表面上做保温材料,覆以防水层,再设外墙装修的构造方法。其优点有很多。首先其保温层设在外表面,可以有效的保护外墙砌体免受太阳辐射的影响,减小墙体应力损害;其次外保温对建筑柱、梁、墙角等敏感部位处理容易,可以减少热桥的产生,并可避免内表面结露;再次围护结构内侧为重质砌体,有较高的热容性,可以减少室温的波动;最后在夏季,外保温材料又起到很好的隔热作用,使墙体不会升温过快,内表面温度降低,增加了室内舒适度。
(2)建筑隔热节能设计
隔热除考虑外墙部位需设置外,屋顶由于受太阳辐射影响最大,所以也要进行隔热设计。隔热设计主要有隔热材料隔热和隔热构造隔热。隔热材料有填充类、板块类和热反射类。而现在有一种很廉价的隔热方式:空气层的隔热。这是一种将“空气”作为隔热材料的特殊做法,其隔热性能良好,所以在隔热构造设计中被经常用到。其隔热原理是通过降低传热达到隔热的目的,而影响其隔热性能的原因有:空气间层厚度、热流方向、空气间层的密闭程度和两侧表面的光洁度。这种隔热方式现在主要被用于炎热气候地区的屋面、墙体、双层窗中,隔热效果好。同时空气间层设于墙体部分,起隔热和保温双重效果,不过水平构件只有隔热作用。而根据重庆地区的气候特点和人体对室内空气质量的要求,空气间层保温技术是最佳选择。[8]
2.门窗节能
衡量门窗性能的指标包括四个方面:隔热保温性能、阳光得热性能、采光性能和空气渗透性能等。由于玻璃的传热能力比砖墙大许多,所以充分利用保温隔热性能好的玻璃窗能有效降低建筑物的能耗。改善门窗绝热性能的首要措施是增加窗玻璃层数,在内外层玻璃之间形成封闭空气层。同时可以在窗上加贴透明聚酯膜,也是个有效的方法。还可以加设门窗密封条提高门窗气密性。[9]
3.屋面节能
国内常用的几种节能屋面是:高效保温材料屋面、架空型保温屋面、浮石砂保温屋面和倒置型保温屋面。平屋顶多采用加气混凝土保温,厚度增加到50-100mm。有的用水泥聚苯板、水泥珍珠岩或浮石砂保温。有的则在架空混凝土薄板下设袋装膨胀珍珠岩,保温效果很好。坡屋顶为便于设置保温层,可以在坡顶内铺钉玻璃棉毡或岩棉毡,或者在天棚上铺设上述绝热材料。[10]
4.采暖节能
现在有一种性能稳定、节能、环保、经济的系统方式——水源热泵系统。水源热泵技术是利用地球表面浅层水源(如地下水、河流、湖泊)中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能转移的一种技术。众所周知,地下水温度在一年内波动远小于室外空气,是很好的热泵热源和空调冷源。同时,在冬季不存在结露、结霜等问题;在夏季有些情况下甚至可以直接从地下水作为冷源给用户供冷,而不用开启水源热泵,从而有很大程度上的节能。考虑到人体对室内热舒适的要求,室内应采用地板采暖和吊顶冷辐射技术。人们的舒适感觉是“足暖头寒”,所以通过辐射方式供冷、供热可以增强室内环境的热舒适性。研究表明,冬天如果采用地板采暖,当房间温度为16度时,人们热舒适感觉相当于约18度时的水平。所以,这种方式可以降低采暖能耗,达到舒适、节能的双重目的。[11]
5.通风节能
在夏季,为了满足室内舒适条件常采取空调方式,但是高能耗、高污染,未来城市环境要求“免空调”的制凉方式,也就是建筑要回归自然。良好的建筑通风对于建筑、人和环境都有较大的作用:热舒适作用,空气对流可以有效的带走室内的热量,并且是降低室内空气湿度的自然方式;空气品质的提高,由于建筑围护结构材料、室内装修材料其成分或溶剂中含有相当的有害物,而且人体及日常生活也会影响室内的空气品质,所以良好的建筑通风可以更新室内空气、带走有害物;最后,它所带来的节能效果是很明显的。现在的通风节能技术主要有以下三种,地下风凉应用、烟囱效应应用和风洞效应应用。[12]具体设计做法将在设计中体现。
总的来说,建筑节能一次投资可能比较大,但是带来的效应是无法用金钱来衡量的。现在有些人不明白花那么多的钱去做节能是得不偿失,但是他们没有想到的是我们的能源是有限的,所以建筑节能是大势所趋,势在必行。
[1]张勃.住区会所建筑设计研究.西安.西安建筑科技大学.2005年.第1页
[2]王立雄.建筑节能.第一版.天津.中国建工出版社.2004年5月.第1页
[3]聂玉强.国内外建筑节能技术现状与发展趋势.建设科技.2002年.7期.39-40页
[4]李靖颉.面向21世纪的建筑节能技术.科技情报开发与经济.2003年13卷7期.281-282页
[5]李雅美.浅析建筑节能技术措施.常州工学院学报.2005年18卷4期.55-58页
[6]付祥钊,刘俊跃.开发有西部特色的建筑节能技术体系.重庆建筑.2003年2期.12-15页
[7]刘莉,秦壮.建筑节能技术的几点措施.黑龙江交通科技.2004年27卷4期.72-74页
[8]宋德萱.节能建筑设计与技术.第一版.上海.同济大学出版社.2003年7月.46-50页
[9]涂逢祥.节能窗技术.第一版.北京.中国建工出版社.2003年9月.46-51页
[10]建筑节能.墙体与建筑装饰.2004年1期.7-8页
[11]康艳兵.建筑节能关键技术回顾与展望.中国能源.2003年11期.18-25页
[12]宋德萱.节能建筑设计与技术.第一版.上海.同济大学出版社.2003年7月.95-99页
关键词:节能评估对比评定法参照建筑动态模拟
1前言
居住建筑采用节能措施是改善室内热舒适环境和降低建筑能源消耗的重要手段,近年来随着我国住宅产业的蓬勃发展,大量的新型住宅节能技术得到了广泛的推广及应用,一系列与节能相关的标准和规范也相继出台,对居住建筑提出了节能要求及节能措施。而评价住宅是否达到了节能标准就必然涉及到具体的节能评估方法,正确的节能评估方法有利于合理适用的节能技术及措施的推广,是促进住宅节能事业发展的关键。
按照《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(以下简称《标准》)的规定,评估节能建筑应首先校和该建筑各个朝向的窗墙比和外窗以及围护结构热工性能等各项参数是否都满足《标准》的要求,即优先采用“规定性指标”来评价居住建筑的节能效果。然而,住宅产业的商业化进程促使住宅建筑的设计日趋多样化和个性化,越来越多的住宅建筑不能完全满足《标准》中“规定性指标”的要求,例如南向外墙采用大面积玻璃窗导致南向窗墙比超标,建筑体形复杂多变导致体形系数过大,此时需采用《标准》中的“性能性指标”,即动态模拟分析方法,计算建筑物全年的采暖空调能耗,对节能效果进行评价。
采用动态方法计算住宅建筑能耗,一般又包括两种节能评价方法:“节能综合指标限值法”和“对比评定法”。下面对这两种方法分别加以阐述并进行对比分析。
2节能综合指标限值法
采用“节能综合指标限值法”评价建筑物的节能效果是指在《标准》规定的计算条件下,计算建筑物的节能综合指标,即采暖年耗电量和空调年耗电量之和,并与该建筑所在城市的节能综合指标限值相比较,如果计算值不高于标准规定的限值,就认为该建筑达到了节能要求,如果计算值高于标准规定的限值,则认为该建筑未达到节能要求,此时需调整该建筑物的热工性能,直到计算结果满足限值要求。
夏热冬冷地区范围内的不同城市由于气象条件的差异,节能综合指标限值也有所不同,其具体数值是在标准计算工况下,通过对两栋典型六层建筑的全年采暖空调耗电量进行模拟计算来确定的。这两栋建筑的建筑面积各2200m2左右,体形系数0.31和0.35,南北朝向,每层两个单元四户,每户建筑面积稍小于100m2,分为2~3个卧室,1个起居室,1个厨房,1~2个卫生间。卧室和起居室控制温度和换气次数,卫生间和厨房不控温。东西山墙不开窗,南北墙上的窗户都有水平遮阳。外墙的传热系数为1.54W/(m2·K),屋顶的传热系数为0.93W/(m2·K),窗户的传热系数为3.1W/(m2·K)。将这两栋典型建筑放到夏热冬冷地区的合肥、南京、上海、杭州、武汉、长沙、南昌、成都、重庆9个大城市的逐时气象条件下计算,把计算出来的一些结果按采暖度日数HDD18和空调度日数CDD26回归,得到与HDD18(CDD26)相对应的建筑耗热量(耗冷量)指标和采暖(空调)年耗电量关系。根据回归得到的关系式计算并绘制出对应不同采暖度日数HDD18和空调度日数CDD26下的建筑物节能综合指标限值的数据表格,然后根据具体建筑所在城市对应的采暖和空调度日数,采用线性内插法确定该市的全年采暖及空调耗电量限值,例如通过这种方法可以确定上海地区住宅建筑的节能综合指标限值为55.1kW·h/m2。由此可见,限值法中的“限值”实质上是典型多层标准建筑的全年采暖空调耗电量值。
3对比评定法
采用“对比评定法”评价建筑物的节能效果是指将评估建筑物的采暖空调能耗和相应的参照建筑物的采暖空调能耗作对比,根据对比的结果来判定所设计的建筑物是否符合节能要求。其中参照建筑是对比评定法中一个非常重要的概念,参照建筑是一个假想建筑,它与评估对象在大小、形状等方面完全一致,其围护结构的热工性能满足《标准》中规定性指标的要求,因此参照建筑是符合节能要求的建筑。将评估建筑与参照建筑进行能耗的计算对比,如果评估建筑的能耗不高于参照建筑的能耗,则认为它满足节能标准的要求;如果评估建筑的能耗高于参照建筑的能耗,则认为该建筑达不到节能要求,必须调整该建筑的热工性能,然后再进行对比计算,直到不高于参照建筑的能耗。
采用对比评定法评价住宅建筑的节能效果关键在于参照建筑热工参数的正确选取。参照建筑应按以下规定来确定:(1)参照建筑的建筑外形、朝向、建筑面积、外墙表面面积、屋面面积均应与评估建筑相同;(2)参照建筑各朝向的开窗面积应与评估建筑相同,但当评估建筑某朝向外窗面积超过《标准》规定,参照建筑该朝向的外窗面积应减小到使该朝向窗墙比达到规定的上限值;(3)参照建筑围护结构的各项热工性能指标均取《标准》规定的相应限值。
“对比评定法”是一种灵活、切实的方法,已被《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》、上海市《公共建筑节能设计标准》以及国外许多建筑节能标准所广泛采用。
4两种方法的对比分析
通过以上介绍,可以发现“节能综合指标限值法”和“对比评定法”的主要区别在于选取的建筑能耗比较基准上有所不同,前者以固定数值作为比较基准,后者则以参照建筑的模拟计算数值作为比较基准。限值法操作方便,采用固定数值来评估所有类型建筑的节能效果。然而相关的理论研究和大量的工程实践表明,不同类型的建筑要达到相同的能耗指标所采用的节能措施有很大差别。一般而言,高层建筑比较容易满足节能要求,而低层建筑则较难达标,即使对同类型建筑,由于体型系数等参数不同,建筑能耗也相差很大。另外,计算建筑面积和空调面积稍有误差也会导致最终评估结论大相径庭。而“对比评定法”比较灵活,参照建筑的能耗是变化的数值,即不同的建筑采用不同的对比基准,因而更加切合实际。下面选取了位于上海地区的三栋住宅建筑,通过动态模拟计算,并采用两种评估方法进行节能评估和节能分析,具体模拟计算均采用清华大学建筑技术科学系研发的DeST住宅建筑节能评估软件,计算条件与《标准》的规定一致。
实例1东方金门花园(见图1)
该建筑有25层,建筑类型为高层住宅,采用ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料作内保温。围护结构热工参数为:1-5层外墙平均传热系数Km=1.48W/(m2·K),6-25层外墙平均传热系数Km=1.50W/(m2·K),屋面平均传热系数Km=1.00W/(m2·K),外窗传热系数K=3.70W/(m2·K),计权窗墙比0.25。计算结果和评价结论见表1:
图1东方金门花园建筑模型图
表1东方金门花园能耗计算结果评价方法
节能综合指标限值法
对比评定法
标准限值
实际建筑
参照建筑
实际建筑
年采暖空调耗电量(kWh/m2)
55.1
42.8
42.9
42.8
节能效果评价
节能效果显著
达到节能要求
实例2漓江山水花园(见图2)
图2漓江山水花园建筑模型图
该建筑属于低层独立建筑,采用挤塑聚苯板作外保温。围护结构热工参数为:外墙平均传热系数Km=0.84W/(m2·K),屋面平均传热系数Km=0.51W/(m2·K),外窗传热系数K=2.70W/(m2·K),计权窗墙比0.19。在统计建筑面积时,未考虑地下室和车库的面积。计算结果和评价结论见表2:
表2漓江山水花园能耗计算结果评价方法
节能综合指标限值法
对比评定法
标准限值
实际建筑
参照建筑
实际建筑
年采暖空调耗电量(kWh/m2)
55.1
57.9
68.1
57.9
节能效果评价
未达到节能要求
节能效果显著
实例3东方城市花园(见图3)
图3东方城市花园建筑模型图
该建筑为典型的六层多层住宅,采用膨胀聚苯板作外墙外保温,挤塑聚苯板作屋面保温。围护结构热工参数为:外墙平均传热系数Km=0.86W/(m2·K)左右,屋面平均传热系数Km=0.67W/(m2·K),外窗传热系数K=3.0W/(m2·K),计权窗墙比0.25。计算结果和评价结论见表3:
表3东方城市花园能耗计算结果评价方法
节能综合指标限值法
对比评定法
标准限值
实际建筑
参照建筑
实际建筑
年采暖空调耗电量(kWh/m2)
55.1
48.1
53.2
48.1
节能效果评价
达到节能要求
达到节能要求
以上三个实例的模拟计算结果表明,对不同类型的住宅建筑采用两种方法得出的节能评估结论不尽相同:对高层住宅(东方金门花园),“综合指标限值法”评价较高,“对比评定法”则基本达标;对独立别墅(漓江山水花园),“综合指标限值法”评价是不节能,“对比评定法”则是节能效果明显;对多层住宅(东方城市花园),两种方法的评价都是达到节能要求。如果从建筑物围护结构热工性能方面来评估以上三个建筑,它们基本都能满足标准的节能要求,这与“对比评定法”的评估结论是一致的。另外按照对比评定法的定义,参照建筑符合节能标准,但若采用“限值法”来评估与低层建筑相对应的参照建筑(漓江山水花园)时,却得出不符合节能标准的结论,这显然是自相矛盾的。究其原因,还是由于“限值法”中的限值对应多层标准住宅建筑的能耗,不适用于其他的建筑类型,所以评估多层住宅时两种方法的结论一致,而评估高层建筑和低层建筑时却不相同。城市高层住宅建筑的全年采暖空调能耗总量巨大,远大于其他建筑类型的能耗,应加强节能方面的要求,而采用限值法评估,高层建筑很容易达到节能标准要求,甚至出现对其不采用节能措施也能达标的情况,这显然违背了节能评估的最终目的。
5结论
使用动态模拟软件DeST对不同类型住宅建筑进行能耗计算,并采用两种节能评估方法进行节能评估,通过结果的对比分析,可以得出以下结论:
(1)现行节能标准规定采用的“节能综合指标限值法”仅适用于多层住宅的节能评估,不宜应用于其他类型,尤其是高层住宅的节能评估。
(2)“对比评定法”是一种灵活、切实的节能评估方法,适用于不同建筑类型的节能评估,因而比采用限值法更为科学合理,更有利于建筑节能事业发展,值得借鉴推广。
参考文献
1中华人民共和国行业标准——夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准.JGJ134-2001.北京:中国建筑工业出版社,2001
工程项目的成功与否大部分原因在于风险管理的好坏,对于传统性工程项目风险管理,已有很多学者对其进行了研究,提出了各种风险识别、风险评价、风险转移及风险规避方法,在风险管理理论研究层面和实践探索层面上都取得了一定的成就。但我国工程项目风险管理水平与发达国家相比较,还存在较多的不足之处。
1)风险管理意识不强烈。我国市场经济存在着某些不规范的运行机制,企业不能积极主动地进行风险管理。
2)风险管理体系不完善。没有积累形成系统的风险管理数据库,没有专业的风险管理咨询机构,对企业自身而言,对风险进行很好的管控难度较大。
3)风险管理法律法规制度不完善。我国目前已有的各种建筑法规、条例缺乏实质的可操作性,在企业风险管理过程中无法应用。
4)工程担保制度不完善。工程项目不确定性因素多,风险种类繁多,保险对其各种风险针对性不强,保险内容老套,缺乏灵活性。因此,对于节能建筑的风险管理,目前对其研究更加处于空白状态,与一般工程项目风险一致,节能建筑风险也注重的是各类风险给节能建筑项目带来的不利后果,但节能建筑风险类型与一般建筑相比有所改变和扩大,节能建筑不仅仅注重经济效益,更重要的是经济效益、环境效益和社会效益整个目标体系的协调。因此,节能建筑风险管理比传统建筑更为困难和突出。需面对节能建筑这种新兴的建筑形式,探索风险特性及其管理方法,对节能建筑和工程风险管理体系的发展起到一定的推动作用。
2节能建筑的风险特性及风险因素
“风险”,就是生产目的与劳动成果之前的不确定性,一般有两层含义,一种是强调风险表现为收益的不确定性;另一种则强调风险表现为成本或代价的不确定性。不确定性使其形成了风险因素、风险事件和可能造成的损失。而工程项目以建筑物或构筑物为目标产出物,需要支付一定的费用、按照一定的程序、在一定的时间内完成,并应符合质量要求,是技术、经济、组织、管理等各方面协调而得到的综合产物。较一般项目而言,节能建筑风险特征加入了社会及环境效益对其的影响,这大大增加了项目的风险因素,使得节能建筑建设风险比一般建筑更为明显。
2.1节能建筑的风险特性分析
1)目标复杂性、长期性。传统建设项目目标仅为质量、进度、投资、安全等目标,更多的是着眼于建设阶段,不考虑建筑物对后期运营的影响。而节能建筑重点在于考虑对能源环境的影响,在全寿命周期内,使其发挥很好的环境效益和社会效益,在建造阶段增加少量的成本达到全寿命周期内成本节约的效果。建设目标更多、涉及的时间范围更长,风险更为复杂多样。
2)效益的模糊性。传统建筑物重视项目产生的经济效益,而经济效益易于量化。节能建筑具有典型的经济附加性,而节能建筑物从建设到使用直至报废,由经济、环境、社会效益公共作用下所体现的长期效益难以直观地用数字展现出来,在节能建筑相关评价体系和管理制度不明确的现状下,增加了项目各参与方的风险管理难度。
3)节能建筑是为适应当前的社会经济环境,坚持可持续发展,响应节能减排而诞生的新型建筑。国内外对节能技术、节能方案以及制定相应的政策制度都还处于探索阶段,可供借鉴的节能建筑风险管理案例较少,所以对于节能建筑项目参与者而言,风险管理难度加大。
2.2节能建筑的风险影响因素分析
1)技术风险性。每一工程项目都会经历立项、设计、施工、竣工验收、投入使用、后期评价几个阶段,对于节能建筑,需要满足一些特殊的需求,因而需要采用一些新的设计思路、施工技术、使用新型材料等等。设计人员的水平高低直接影响节能项目的成功与否,若设计人员缺乏节能建筑设计经验或过于自信的创造性设计以及图纸施工操作性差都会给承包商带来额外的风险。再则,承包商对节能施工技术的把握是否透彻也是项目成功与否的关键,承包商技术不过关导致无法达到节能目标,增加了项目本身的风险。以及节能材料设备生产技术对节能建筑的影响,节能材料、设备性能不稳定会给项目带来极大的风险。
2)管理风险性。项目各参与方的管理能力影响项目质量的好坏,节能建筑存在管理风险原因在于我国节能建筑发展处于初始探索阶段,业主方、承包方、设计方均对节能建筑的认识有限,不能很好把握节能建筑成本与效益的合理比例,缺乏有经验的管理人员,且国内外可供借鉴的管理案例少之又少,达不到对节能建筑有效控制和动态管理的效果,增大了风险转变为损失的可能性。
3)社会及政策风险性。节能建筑申报环节多,审批程序复杂,公众对节能建筑的接受程度不高。相关法律法规及节能标识评价体系不够完善,且节能建筑相应政策处于发展探索阶段,政策标准变化大,使节能建筑的社会及政策风险远远超过一般建筑。
3节能建筑建设风险管理措施
3.1技术风险管理措施
1)提高项目各参与方技术水平,成立专家组对节能建筑知识进行培训,加强节能建筑知识普及,这是一个长期的过程。
2)加强项目各参与方沟通,有效规避部分风险。针对实际操作过程中所发生的问题,如节能设计施工操作性不强,施工单位对设计理解不足等,应加强施工单位与设计单位的沟通力度,可使施工单位提前介入设计阶段,为设计人员提供参考意见。
3)加强新型节能建筑材料和设备稳定性试验,严格把关质检,避免节能材料、设备造成的风险损失。
3.2管理风险规避措施
1)建立专门的节能建筑风险管理咨询机构,弥补业主方、设计方、承包方自身等对节能建筑风险管理的局限性。
2)加强工程招投标管理和合同管理,严格考核设计单位及施工单位的业务水平,系统论证节能施工技术方案的可行性。在合同中明确各方责任,督促各参与方自我管理行为。
3)建立节能建筑风险信息系统,由专门的机构负责节能建筑的数据整理与收集,积累节能建筑风险信息,便于专家学者研究以及后续项目的经验借鉴。
3.3社会及政策风险应对措施
1)强化大众的风险管理意识,大力宣传节能建筑的综合效益,使大众认识到节能建筑风险管理的重要性。
2)积极建立节能建筑规范化实施的政策文件,落实相应的资金补助和保障措施。对于政策标准的变化所带来的风险,可通过调整营销策略,提前考虑节能规划,制定相应的节能施工方案。
4结语
节能服务公司内部技术实力是项目成功的重要保证,其风险来自于节能技术的可行性、先进性、可靠性和适应性的不确定。合同能源管理项目的节能方案都是建立在前期进行的节能诊断和能效测评的基础上,节能诊断或能效测评都会影响节能方案的可行性。由于科技发展日新月异,节能技术和产品的生命周期限制,现有的节能技术方案很快就有可能会面临淘汰的风险。运行管理过程中,如果不能根据现场实际工况及时调整节能运行方案,设计方案往往难以及时适应实际工况,从而导致节能效益降低。因此,节能技术方案的失败和更新换代都可能给节能服务公司带来无法收回投资和利润的风险。
2风险评价矩阵
合同能源管理模式的运作机制决定了节能服务公司在项目实施中必须承担风险。因此,应完善项目风险管理的各个环节,识别与项目有关的风险,评价和管理改善项目的执行效果,从而使潜在机会或回报最大化,潜在风险最小化。风险矩阵是项目管理中识别风险因素重要性的一种结构性方法,风险矩阵能够全面、动态地初步识别风险因素,包含风险来源、可能结果、预期发生概率,然后对风险进行分级整理,为风险管理的后续阶段打下基础。利用风险矩阵收集的数据和评估结果可以在整个风险管理过程中应用,有着重要的推广应用价值。风险矩阵方法关于各风险评价因子的权重系数是通过专家打分或调查投票的方法来确定的,以识别对项目影响最为关键的风险,为节能服务企业经营者提供制定相应风险处置措施的依据和历史纪录。
2.1原始风险矩阵
原始风险矩阵由需求栏、风险栏、技术栏、风险影响栏、风险概率栏、风险等级栏和风险管理/降低栏等构成。风险矩阵通常由项目风险管理小组来完成,负责对项目风险因素的识别和评估。
1)需求栏:列出项目的基本需求,通常包括项目操作要求和项目管理需求。
2)风险栏:描述项目的具体风险。
3)技术栏:根据具体需求列出可采用的技术。如果所需技术不存在或不够成熟,则可能会不能满足需求,风险发生的概率就会相对高些。4)风险影响栏:用于评估识别风险对项目的影响,通常用I表示。将风险对项目的影响划分为五个等级。
2.2Borda序值
由于风险等级栏仅给出了三个直观的风险等级,因此在评价结果中会产生很多风险结,即处于同一等级可以继续细分的风险模块。为了能够识别同等级下相对关键的风险,在风险矩阵中引入Borda序值方法,以尽量减少同等级的风险评价结果。Borda序值是对某准则进行排序,统计出风险因子在该准则下的排名,然后进行综合考虑。设总共有N个风险值,i为风险因子,k为相应准则(k=1表示风险影响,k=2表示风险发生概率)。
3合同能源管理项目风险评估
根据利用合同能源管理实施建筑节能改造项目特征选取风险因素。在编制风险清单基础上,结合利用合同能源管理模式实施建筑节能改造项目的具体特点,进行专家投票。经过对收回的有效问卷进行整理,即可输入风险影响和风险发生概率。对于风险影响,应根据加权后的投票结果,采用取多数原则;对于风险发生概率,应采取加权平均原则。其中,U24项目运行管理能力属于高等级,是实施合同能源管理项目的最大风险;U23工程质量和U27预期效益适应性条件其次,前三项高等级风险均属于内部风险,可以通过自身技术力量的完善进行规避。U11政策影响作为外部风险,对项目的实施具有重大的导向作用,可以通过及时了解政策趋势,采取相应的风险应对和控制措施。
险规避和应对措施
通过风险识别找出影响项目质量、进度、投资等目标顺利实现的主要风险,根据风险评价的结果提出利用合同能源管理实施建筑节能改造项目风险的控制措施,尽可能地降低工程项目风险,实现节能运行项目的预期目标,这是项目风险管理的主旨所在。虽然实施合同能源管理的大量风险客观存在,且不以人的意志为转移,但通过项目经验和积累,以及通过测试、模拟、分析掌握的节能技术相关数据资料,来识别甚至是量化风险,判断风险发生的可能性以及造成的连带后果,从而通过适当的技术和方法来应对与控制风险。根据风险清单指标体系的要素,可以提出相应可采取的应对与控制方法。
4.1外部风险的应对与控制
外部的政治、经济环境是不可控制的。规避这些风险,需要节能服务公司仔细研究政治、经济动态和走势,了解国家在节能事业方面的政策和优惠措施,熟悉法律法规,相应风险清单的应对措施。
4.2内部风险的应对与控制
在合同能源管理项目的执行过程中,节能服务公司内部技术实力是项目成功的重要保证,这部分风险是可以控制的。控制这些风险,节能服务公司应通过不断提高自身技术实力,根据现场实际情况及时调整运行管理方案,保证预期的节能收益。
5结语
1概述
随着经济建设的发展,商用建筑(写字楼、宾馆饭店、大中型商场等)大量兴建,1997年全国房屋建筑竣工面积达62244万平方米,其中住宅占53.8%、商业建筑占25.4%[2]。目前国内兴建的采用中央空调的商用建筑普遍存在着高能耗的问题,例如清华大学在1998年对北京市的十家营业较好的大商场进行了全面的测试和统计,这些商场的全年运行能耗平均大约是188kwh/m2.a,而气候条件大致相当的日本的同类建筑的平均全年能耗大约是135kwh/m2.a,也就是说北京市的商场的能耗要比日本高出将近40%。空调能耗是商业建筑的能耗的主要部分,占总能耗的50~60%。初步估计目前全国商用中央空调用电量为400万~450万kW。按重庆和上海的统计,中央空调用电量已分别占全市总用电量的23%和31.1%[3],给各城市的供配电带来了沉重的压力。随着现代化建设的发展,能源供应会更加紧张,将会导致影响经济的持续发展。一般中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50%左右,对于商场和综合大楼可能要高达60%以上,因此节约商业建筑空调能耗是刻不容缓的。
空调系统的能耗主要有两个方面,一方面是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗,如压缩式制冷机耗电,吸收式制冷机耗蒸汽或燃气,锅炉耗煤、燃油、燃气或电等;另一方面是为了给房间送风和输送空调循环水,风机和水泵所消耗的电能。
冷热源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供热量决定,建筑物的空调需冷量和需热量的影响因素有室外气象参数(如室外空气温度、空气湿度、太阳辐射强度等),室内空调设计标准,外墙门窗的传热特性,室内人员、照明、设备的散热、散湿状况以及新风量的多少等。风机、水泵的输送能耗受所输送的空气量、水量和水系统、风系统的输送阻力影响,风系统、水系统的流量和阻力的影响因素有系统型式、送风温差、供回水温差、送风和送水流速、空气处理设备和冷热源设备的阻力和效率等。针对上述影响因素和商业建筑的特点,商业建筑空调节能的技术措施可归纳为七个方面:减少冷热负荷、提高冷热源效率、利用自然冷源、减少水泵电耗、减少风机电耗、改进气流组织、改善控制。
2减少冷热负荷
冷热负荷是空调系统最基础的数据,制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵以及给房间送冷、送热的空调箱、风机盘管等规格型号的选择都是以冷热负荷为依据的。如果能减少建筑的冷热负荷,不仅可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等的型号,降低空调系统的初投资,而且这些设备型号减小后,所需的配电功率也会减少,这会造成变配电设备初投资减少以及上述空调设备日常运行耗电量减少,运行费用降低。所以减少冷热负荷是商业建筑节能最根本的措施。减少冷热负荷有以下一些具体措施:
2.1改善建筑的保温隔热性能
房间内冷热量的损失通过房间的墙体、门窗等传递出去的。改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。改善建筑的保温隔热性能可以从以下几个方面着手:
Ø确定合适的窗墙面积比例,不要盲目追求大窗户、全玻璃幕墙。
Ø合理设计窗户遮阳。
Ø充分利用保温隔热性能好的玻璃窗。
2.2选择合理的室内设计参数
商业建筑空调的主要目的是创造一个舒适的室内空气环境,满足人们办公、学习、娱乐等的舒适及卫生要求。美国供热制冷空调工程师学会设计手册[1](ASHRAEHandbook)的基础篇里,给出了人体感觉舒适的室内空气参数区域,大约是空气温度13℃~23℃,空气相对湿度20%~80%。
如果夏季设计温度太低或冬季室内设计温度太高,都会增加建筑的冷热负荷。在满足舒适要求的条件下,要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度,尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度,不要盲目追求夏季室内空气温度过低、过干,冬季室内设计温度过高。
2.3局部热源就地排除
商业建筑中的有些房间,由于使用功能的需要,会在房间的局部产生较大的散热量,例如厨房的灶台、医院消毒间的消毒柜、电话机房的交换机等。在空调系统设计过程中,应考虑在发热量比较大的局部热源附近设置局部排风,将设备散热量直接排出室外,防止热量散发到室内,以减少夏季的冷负荷。但是在运行中,这些排风机可能没有开启或者发生故障并得不到及时的更换和修理,那么这些局部热源就会造成很大的冷负荷,浪费冷量和破坏室内热环境。
2.4控制和正确使用室外新风量
由于新风负荷占建筑物总负荷的20~30%,控制和正确使用新风量是空调系统最有效的节能措施之一。下图为北京某写字楼典型工况的冷热负荷各分项的比例:
图3-1冷热负荷分项比例
由于新风负荷接近总负荷的1/3,所以要严格控制新风量的大小。除了严格控制新风量的大小之外,还要合理利用新风。春秋季或冬季,有些房间仍需供冷,此时当室外空气焓值小于室内空气设计状态的焓值时,可采用室外新风为室内降温,可减少冷机的开启量,节省能耗。
减少新风负荷应从以下两方面着手:
Ø不要随意提高最小新风量标准
Ø杜绝非正常渠道引入新风
3提高冷源效率
评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数(COP,CoefficientOfPerformance),是指单位功耗所能获得的冷量。制冷系数与制冷剂的性质无关,仅取决于被冷却物的温度T0’和冷却剂温度Tk’,T0’越高,Tk’越低,制冷系数越高[4]。所以空调系统冷机的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低、冷却水温度太高,否则制冷系数就会较低,产生单位冷量所需消耗的功量多,耗电量高,增加建筑的能耗。提高冷源效率可采取以下一些措施:
3.1降低冷却水温度
由于冷却水温度越低,冷机的制冷系数越高。下图显示了某离心压缩制冷机的制冷效率与冷却水温度的变化关系:
从右图可以看出,冷却水的供水温度每上升1℃,冷机的COP下降近4%。降低冷却水温度需要加强运行管理,停止的冷却塔的进出水管的阀门应该关闭,否则,来自停开的冷却塔的温度较高的水使混合后的水温提高,冷机的制冷系数就减低了。冷却塔使用一段时间后,应及时检修,否则冷却塔的效率会下降,不能充分地为
冷却水降温。
3.2提高冷冻水温度
由于冷冻水温度越高,冷机的制冷效率越高,右图显示了某冷机制冷系数与冷冻水供水温度的关系。从图中可看出,冷冻水供水温度提高1℃,冷机的制冷系数可提高3%,所以在日常运行中不要盲目降低冷冻水温度。例如,不要设置过低的冷机冷冻水设定温度;关闭停止运行的冷机的水阀,防止部
分冷冻水走旁通管路,经过运行中的冷机的水量较少,冷冻水温度被冷机降低到过低的水平。
4利用自然冷源
由于建筑室内的人员、照明灯光、电脑的设备的散热量的影响,在春秋季当室外空气温度较低时,室内空气温度仍然较高,仍需要供冷。尤其是没有外墙、外窗的内区房间,即使在寒冷的冬季,由于室内的散热量没有途径散发到室外,室内仍需供冷。此时如果开启冷机供冷,不仅由于此时冷负荷较小,冷机制冷系数较低、能耗大,而且极端不合理。
比较常见而且容易利用的自然冷源主要有两种,一种是地下水,另一种是春秋季和冬季的室外冷空气。由于地下水常年保持在18℃左右的温度,所以地下水不仅可以在夏季可作为冷却水为空调系统提供冷量,而且冬季还可以利用水源热泵机组为空调系统提供热量。第二种较好的自然冷源是春秋季和冬季的室外冷空气,此时室外空气较低,可用于空调系统供冷。例如,北京春秋季的室外空气湿球温度一般低于15℃,冬季室外空气湿球温度一般低于0℃,这种温度下的空气是较好的冷源,可用于空调系统供冷。
室外冷空气的利用有两种方法:一是春秋季利用低温室外空气供冷,当室外空气温度较低时,可以直接将室外低温空气送至室内,为室内降温。为了能实现在春秋季利用低温室外空气供冷,空调系统设计时注意要有足够的新风道引入室外新风。第二种方法是利用冷却塔供冷,适合没有足够的新风道为室内送室外新风。具体方法是春秋季利用冷却塔将冷却水温度降低,再通过板式换热器冷却冷冻循环水,被降低了温度的冷冻水送到末端的散冷设备,如风机盘管、空调箱,将冷量送到各个需要供冷的房间。
此外,冬夏季利用全热交换器回收冷热量,也可起到很大的节能作用。为了保证室内空气足够新鲜,满足人们的舒适要求,空调系统需要从室外抽取一定量新鲜空气送入室内,同时将室内污染物浓度较高的空气排至室外。而这部分排风的温度、湿度参数是室内的空调设计参数,冬季比室外空气热,夏季比室外空气冷。通过全热交换器,将排风的冷热量传递给新风,可以回收排风冷热量的70~80%左右[5],有明显的节能作用。
5减少水泵电耗
空调系统中的水泵不仅起着非常重要的作用,而且耗电量也非常大。下图是对北京12家星级宾馆空调水泵耗电量的调查结果:
图3-4空调水泵耗电量比例
从上图可以看出,空调水泵的耗电量占建筑总耗电量的8%~16%,占空调系统耗电量的15%~30%,耗电量接近于全楼照明用的电量,所以水泵节能非常重要,节能潜力也比较大。减少空调水泵电耗可从以下几个方面着手:
关键词: 建筑节能;保温材料;发展趋势
中图分类号:TE08文献标识码: A
一、目前现状
我国是能耗大国,建筑能耗又占全国总能耗的很大一部分,单位建筑能耗比同气候条件下发达国家高出二十余倍,建筑能源在高消耗的过程中很容易对环境产生诸多不良影响。建设资源节约型社会,是我国重大战略决策,建筑节能在我国经济发展中占有重要地位,直接关系到社会经济的可持续发展。提高建筑的保温隔热性能是降低建筑能耗的关键,建筑保温材料是实现建筑节能的最基本的条件。在国外发达国家已经广泛使用的背景下,全国范围内新型建筑保温材料的用量日益增多,推广使用的政策力度加大。随着建筑节能要求的进一步提高,各种新型墙体材料的研究和应用是建筑建材工业可持续发展的又一个新趋势。
二、影响建筑节能效果的因素
加强建筑节能措施,首先要了解决定节能效果的因素,影响建筑节能的因素有很多,笔者认为主要有墙体节能、屋面节能、门窗节能等几个主要方面。这几个方面目前存在的主要问题为:
2.1 墙体
就墙体节能而言,传统的用重质单一材料增加墙体厚度来达到保温的作法已不能适应节能和环保的要求,而复合墙体越来越成为墙体的主流。墙体保温分为墙体内保温和墙体外保温两种。墙体内保温节能因效果不理想已不再提倡采用,墙体外保温应用比较广泛。目前,墙体外保温多采取无机保温砂浆拌合波化微珠或聚苯颗粒保温砂浆,两者的阻燃性能,试块抗压强度,传热系数各有优劣,大多数城市因为消防要求,采用无机保温砂浆这种阻燃性能A级材料,但由于材料本身的材质,和施工过程中的技术水平参差不起,使得外保温存在抗裂技术水平不足,容易出现保温层与保护层裂开的现象,不能起到保温的作用;在温差变化较大地区,外墙保温材料的保温层及保护层容易损坏,耐久性差;传统的保温节能墙体不能满足新的节能标准的要求,需要新的节能墙体体系。
2.2 屋面
建筑工程的屋面形式主要有坡屋面和平屋面两种。坡屋面多应用于低层建筑,平屋面多应用于高层建筑。目前,屋面工程节能方式和选取材料种类较多。坡屋面应用较多的是瓦片和钢筋砼形式。平屋面应用较多的是保温材料隔层,大多采用聚苯板,泡沫玻璃等,架空隔层以及使用很少的蓄水形式。这些保温隔热节能措施都存在一定程度的阻热小、传热快、外观质量差等不足,因此,研究新的屋面节能形式是当前至关重要的。
2.3 门窗
门窗是建筑围护结构的重要组成部分,也是房屋室内与室外能量阻隔最薄弱的环节。然而,回顾近年来推广应用节能门窗的历程,发现了不容忽视的问题。
目前,塑料节能门窗,技术上已经发展成熟,从性能上看,是一个理想产品。而铝塑复合节能门窗近几年开发出来的新产品,生产厂家和使用工程越来越多。就整体铝塑复合门窗产品而言,它刚度好,外观美,制作快,保温性能能够达到标准要求,是个前景较为广阔的产品。当然也存在着急待解决的问题:一是铝塑复合节能门窗型材标准问题。经常会出现铝塑型材复合强度低、脱节等现象,影响在门窗上的使用。二是由于铝塑复合型材先天设置不足,无法在成窗上设置排水、导流及气压平衡孔,使铝塑复合节能窗的导水、排水性能大为降低。三是目前的铝塑复合节能窗缺少与之配套的标准五金配件,现有的铝塑节能门窗同闭器,执手,铰链等五金件均是各企业自己加工制造,属非标准件,不具互换性。
三、提高建筑节能效果的措施
3.1 墙体节能改进措施
根据建筑节能新标准,墙体材料发展要适应节材、节能、环保和墙体隔热的要求。为提高墙体节能体系的抗裂抵制能力和耐久性,应研制新的墙体节能材料体系。
3.1.1 复合烧结新型墙体
新型的复合烧结墙体节能体系,可以生产出低能耗、低污染、高性能、高强度、多功能的墙体材料。发展绿色制砖技术,合理利用现有资源,设置生活及建筑垃圾,使“无用”变“有用”,还能更好的保护不再生资源,起到增强墙体节能的作用。大力推广节能型烧砖窑的研究和开发,提高技术设备水平,降低能耗,淘汰落后的生产工艺,结合不同地区的资源情况,制定符合本地区特点的墙体节能体系的研发和运行。
3.1.2 新型粉煤灰砖
高掺量的高性能粉煤灰制品具有高强度、低收缩、高热工性能等优良特性,并且减少对大气的污染,又可以大量的利用粉煤灰,是墙体材料创新和节能的新思路。
3.1.3 新型混凝土砌块
目前,混凝土砌块的型式也是多种多样,适合建筑节能的主要为多排孔的保温复合砌块。小型建筑砌块由于其良好的抗压强度和保温性能,近年来也得以迅速发展。目前工程中所采用的混凝土空心砌块、硅酸盐砌块、加气混凝土砌块、陶粒砌块、粉煤灰砌块等具有一系列优点:自重轻、单块体积大、砌筑灰缝少、工效高、工人劳动强度减轻、保温隔热性能好、能耗低、可以利用废物、节约土地资源。
3.2 屋面节能改进措施
屋面节能方式虽然多种多样,可都不同程度的存在着很大的不足,本文重点介绍新型屋面节能形式――绿色屋面节能形式。
所谓绿色屋面节能形式主要是指以土壤和植被为介质,利用建筑屋面种植花草树木,改善生态环境,营造绿色空间,降低能耗,节约能源,提高人民群众的居住、生活质量。绿色屋面节能的主要优势在于:
3.2.1 对于室内温度,可以起到冬暖夏凉的控制作用,有效的发挥保温隔热作用。从而有效控制了能源的消耗,达到节能的目的。
3.2.2 绿色屋顶不仅可以吸收热量,降低温度,增加湿度,还能形成一层“空气过滤网”。据资料统计,一平方米屋顶草地每年可以去除0.2公斤空气中悬浮颗粒。
3.2.3 绿色屋顶还能起到吸收噪音、隔音的作用。土壤层易阻挡频率较低的声音,植物易阻挡频率较高的声音。土壤层厚12厘米,绿色屋顶可以降低噪音40分贝,土壤层厚20厘米,可降低46至50分贝。
3.2.4 储存雨水:在建筑承重量允许的情况下通过土壤层和排水层储存更多雨水,满足灌溉需求。这样,大量降水不会白白从雨水管流走,也可以减少对城市下水道排水系统的压力。
3.2.5 除了环保和节能等功能,绿色屋顶还具有审美价值,可望成为都市新景色。
3.3 门窗节能改进措施
根据门窗节能方面存在的问题,主要应通过如下几个方面改进:
3.3.1 新产品在国家和行业标准未颁布前,各相关复合型材的生产企业,可借鉴同类产品标准,并及时进行逐一相应的检测,推荐指标一定要因地制宜,作到科学、适用,并合理调整复合工艺,确保型材的复合强度。
3.3.2 合理设计铝塑复合型材的截面构造,要具有起码三个以上的保温隔热腔,一个排水兼导流、气压平衡腔。
3.3.3 可参照相应的国际标准进行设计生产,主管部门和监督部门应对其通用性、技术性把关审查,确保各企业生产的配件都具有使用功能和统一互换性。
四、总结
无论是经济发达国家还是发展中国家,在各国的总能耗中,建筑能耗都占有相当大的比重。据统计,全世界有30%的能源消耗在建筑上。建筑能耗包括建材生产、建筑施工、建筑日常运转及建筑拆除等项目的能耗,其中比重最大(约占80%左右)的是建筑日常运转能耗(主要为采暖、空调、照明、电器、热水等能源)。随着各国工业化和人民生活水平的提高,民用建筑的发展,尤其是居住建筑的发展,建筑能耗的比重将越来越大。因此,做好建筑节能这一富有深远意义的课题将在二十一世纪引起世界广泛关注。
参考文献:
[1]. 王宏. 玻化微珠保温砂浆系统的耐久性研究[D]. 太原:太原理工大学, 2010.
[2]. 杨公侠. 建筑、人体、效能. 天津: 天津科学技术出版社, 2000.
[3]. 贾衡. 人与建筑环境 [M]. 北京: 北京工业大学出版社, 2001
[4]. 陈春滋,朱未禺. 保温绝热材料与应用技术(第一版)[M]. 北京: 中国建材出版社, 2005.
关键词 期刊 创新 引领 发展
中图分类号:G237.5 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2015.10.071
Journal of Science and Technology: Lead the
Industry Development by Innovation
GAO Yuan
(Architectural Design Management Editorial Department, Shenyang, Liaoning 110006)
Abstract To explore the leading role of periodical innovation on the development of the industry and technology innovation. This innovative program is an important means of quality, characteristics and style of the journals of science and technology. Journal columns should comply with the principle of openness and stability, stand in the forefront of the progress of theory and technology, reflect the development of science and technology progress, constantly bring forth the new through the old, with its period authority and guidance, to lead and promote the innovation of science and technology and the development of the industry.
Key words Periodical; innovation; guide; development
0 概述
科技期刊不仅科学技术交流的平台,更是所在专业或行业的建设者,科技创新的引导者。科技期刊的魅力在于推动科学技术研究的进步和行业的发展。而科技期刊要充分发挥对科技和行业发展的引领与导向作用,栏目创新和品牌塑造就成了不二法门。编辑人员煞费苦心策划选题,精心细致创新栏目,搅尽脑汁四处约稿,就是为了使期刊成为业内权威期刊,反映业界最新动态,展现行业发展方向,发挥权威期刊的导向性作用。①
《建筑设计管理》作为国家住宅和城乡建设部主管的科技期刊,通过指导和引领建筑设计企业改革与发展的方向,关注设计企业的管理提升和技术创新,成为建筑设计行业管理人员和技术人员必读的重要期刊。创刊以来,《建筑设计管理》充分发挥科技传媒作用,围绕建筑设计行业打造核心竞争力,推动设计单位改企建制转型升级,引领建筑设计原创,推动BIM技术应用、标准化信息化建设,为我国建筑设计行业改革和发展做出了应有的贡献,获得了业界人士的认可和赞誉,充分发挥了行业综合科技期刊的导向作用。
科技期刊具有行业性和专业性的特点。在现代科技高速发展的情况下,学科交叉和专业细分都在不断深化,专业性往往体现为期刊栏目的不断更新和变化,而行业性则体现为栏目的传承和读者的忠诚。随着市场竞争的日益激烈和信息化程度的不断提高,科技期刊编辑在选题策划和栏目设置上,应及时反映行业和专业发展的前沿动态,切实满足广大专业读者的需求,充分发挥期刊的引领和导向作用,塑造品牌栏目,打造品牌期刊,才能实现办刊的初衷和价值。
1 科技期刊对行业发展的基础作用
1.1 体现办刊宗旨,服务行业发展
科技期刊的办刊宗旨是促进所在行业的发展和技术进步。编辑人员要依据办刊宗旨和编辑方针来设置栏目,针对业界读者群的需求开设相应的栏目,通过栏目的设置贯彻办刊宗旨。②《建筑设计管理》期刊的宗旨就是围绕建筑设计行业和企业的改革与发展,宣传和交流建筑企业改革与管理方面的新理念新经验,报道建筑设计技术等方面的新知识、新成果、新技术,推介管理经验与技术成果,为建筑设计行业的企业管理者和技术管理者服务。因此,《建筑设计管理》的栏目设置全方位体现了办刊宗旨,配合行业发展,不断适应建筑设计行业改革发展的需要,整体策划上满足读者的要求,及时调整栏目和方向,不断推出内涵丰富、别具一格的栏目,从早期的改革论坛、经验交流、调查研究等栏目,演变为如今的管理论坛、设计大师、BIM专栏、标准化管理、项目管理、绿色建筑、城镇设计等反映行业新形势、新热点、新趋势的新栏目,体现了行业发展对期刊栏目创新的新要求。
1.2 专注技术与创新,服务专家与读者
科技期刊的栏目设置不能随心所欲创新,而是带着镣铐跳舞,这是科技期刊的专业性和行业性特点决定的。科技期刊在创刊之初所确认的办刊宗旨,就是为本专业和行业发展服务,明确了期刊的读者定位。科技期刊的读者群往往是既定的,主要是本专业或本行业内的专业人士。期刊必须要在既定的基础上,面向读者的某一个或几个方面,专注于技术和创新,为他们量身订做出一系列有针对性、前瞻性和引导性的栏目,使期刊始终贴近和吸引读者,并形成期刊的凝聚力。
1.3 搭建交流平台,促进学科发展
作为专业技术人员的交流平台,科技期刊不仅要求编辑人员要具有良好的思想政治修养、爱业敬业精神和相应的语言文化素质,而且要求编辑人员具备一定的科学素养,对涉及的专业技术知识有充分的知识积累,对专业研究的前沿动态有相当的把握,对所涉行业的发展有较为全面的了解。科技期刊编辑要对科技期刊的办刊宗旨心领神会,对编辑技巧独具匠心,对专业或行业的期冀与期刊的特色融会贯通,在搭建技术交流平台的同时,要注重学科导向和行业引领,在栏目创新等方面做出适时的策划,如此才能适应业界读者需求,促进学科的发展。③
2 行业发展对科技期刊的创新要求
2.1 行业发展要求科技期刊创新
国家经济的高速增长推动着各行各业迅猛发展,建筑设计行业更是日新月异。《建筑设计管理》期刊时刻关注行业发展变化,贴近勘察设计单位体制改革的新形势,勇于承担推动行业改革与发展的媒体责任,根据行业发展的要求,及时调整或创新栏目设置,连续报导各地设计单位的改制经验,充分发挥媒体的沟通和桥梁作用,引导并推动了建筑设计单位的改企建制、转型升级、管理提升以及新技术的应用,获得了业界读者的充分肯定,被业内誉为设计单位的体改教科书,对大中型建筑设计单位的体制改革产生了普遍、持续的影响。
2.2 技术进步呼唤科技期刊创新
当今世界各国都在将高新技术作为建筑产业科技进步的先导,不断改进室内设备和部品质量,发展完善住宅建筑工业化,研究与开发新型建筑材料,推动建筑节能和新能源应用,研究环境治理的技术,绿色环保建筑大行其道,智能化建筑成新宠,健康型建筑和特型建筑成为新的追求,科技期刊必须要及时创新栏目设置,反映专业技术的发展动态。科技期刊通过栏目创新,在期刊专业范围内反映专业的细分、交叉或环节承继的不同层面,满足读者群的不同需求,既突出重点内容,又对读者起到导读的目的。④
2.3 读者需求推动科技期刊创新
尽管科技期刊的专业性锁定了自己的读者群,但编辑对期刊要编给谁看,编给业界哪部分人看,还要进行准确定位,细分读者群,了解读者的精细需求,增强创新意识,提高策划能力,以超前意识和敏锐的眼光捕捉信息,把握读者的潜在需求(读者也没的意识到的需求),推出有权威性、有前沿性和导向性的论文。⑤在栏目设置上,要充分导入“为读者服务”的意识,根据读者需求组织专题栏目,由读者定位决定栏目策划,不断满足读者的需求,让读者看到自己更想看,更喜欢看的,从而给期刊带来新的生机。
3 期刊创新对行业发展的引领与推动
3.1 期刊创新引领行业发展新方向
像所有媒体一样,科技期刊在推动科学技术发展的同时,也要承担历史使命和社会责任,坚持正确的导向, 宣传党和国家的方针政策,促进国家建设和行业建设健康快速地发展。《建筑设计管理》作为建筑设计行业的权威期刊,响应国家建设资源节约型、环境友好型社会的政策导向,及时推出“绿色建筑”等新栏目,推广绿色建筑概念,传播绿色生活理念,宣传绿色建筑实施标准,引导建筑业企业和社会公众提高对绿色建筑的认识,深刻理解开展绿色建筑行动的重大意义,推动了行业绿色建筑的发展,加快了建筑业的优化升级,引领了未来建筑业的发展方向。
3.2 期刊创新引领企业管理创新
科技期刊的创新要突出行业前沿的新理念,从而引领企业创新。期刊策划要科学合理,有市场预见性和洞察力,就会提高读者对期刊的关注度,增强期刊声誉,吸引行业内更多的读者,从而增强期刊的对企业发展的影响力。⑥今天的建筑设计企业正面临着转型升级创新发展的关键期,提高原创水平、增强品牌意识、加强信息化建设、推动管理创新、实现可持续发展等,都是企业发展亟待解决的问题,《建筑设计管理》通过对“管理论坛”栏目的深度策划,并设置“设计大师”“信息化建设”“营改增特稿”“项目管理”等相应的栏目,推动企业生产方式的重大变革和发展模式的转变,引领企业探索中国建筑设计的发展模式,受到业界各方好评,企业更是从中汲取养分得到提升。
3.3 期刊创新推动新技术的应用
近年来,随着建筑设计市场竞争的愈加剧烈和技术进步的需求趋势,技术创新正越来越得到企业的重视,国家也对绿色生态、节能环保提出了政策要求,《建筑设计管理》不失时机地推出BIM专栏、绿色建筑、建筑部品等栏目。如今三维协同设计、BIM技术应用已成为建筑设计提升产品质量和水平的选择方向,行业信息化应用水平正在不断地提高,绿色建筑和住宅工业化已成为建筑行业发展的趋势,《建筑设计管理》已成为引领行业方向的专业权威媒体。科技期刊创新要适应时展,彰显特色,满足读者需求,发挥期刊的传媒作用,推动行业的技术进步,才能与行业发展共同成长。⑦
4 期刊创新与核心竞争力构建
4.1 期刊创新要有品牌意识
尽管科技专业期刊面临的主要是同行业期刊的竞争,但期刊的品牌建设同样是决定期刊成败的重要因素。信息时代的读者对专业期刊要求越来越高,既苛求期刊的出版品质,更对期刊内容的引导性、前沿性、时效性有着极高的期望,科技期刊依然固守守株待兔的传统编辑之路走下去是无法生存的。品牌栏目是构筑期刊品牌的基石。因此,编辑在期刊栏目创新过程中要树立品牌意识,把品牌栏目的创立和期刊品牌的创建结合起来,打造出品牌期刊的综合竞争实力。
4.2 期刊创新要着眼栏目创新
栏目创新在期刊的发展壮大过程中,担当着重要角色。栏目是科技期刊整体内容的一部分,栏目设置必须在与期刊宗旨保持一致的前提下,展示办刊的导向和定位,表达编辑意图,塑造期刊特色,这是栏目创新的原则。栏目要有区别于其他栏目的鲜明特点,但栏目创新不是“标题党”,不可以随意划分,栏目名称须是期刊的点睛之笔。栏目是致力于展示期刊内容的平台,不仅仅是标明栏目的内容,还是构成期刊科技知识谱系的要素,决定了期刊的基本结构和风格。因此,栏目创新必须做到栏目的设置与期刊的定位相一致。⑧
4.3 期刊创新要光大自身特色
期刊创新是对自身特色继承基础上的超越,既不可固守,亦不是推倒重来。编辑在期刊创新上须有战略眼光,既要兼顾读者导向,又要超越读者想象,注重期刊长期经营战略,推出独具特色的栏目,强化期刊特色和风格,增强既有竞争优势。⑨编辑应有对行业和专业发展动态的敏锐性,及时抓住行业发展和专业技术发展的热点、难点和未来趋势,抓住读者关注的焦点,适时创新栏目,并对重点栏目进行选题策划,以实现期刊核心竞争力的构建。
5 结论
科技期刊的魅力在于引领行业发展与技术创新。科技期刊要发挥对行业发展和技术创新的引领作用,就必须加强期刊自身的创新。创新是体现科技期刊品位、特色与风格的重要手段,更是实现期刊办刊宗旨的战略举措。科技期刊的创新要遵守稳定性和开放性原则,站在理论和技术进步的前沿,及时反映科技发展的进步,不断推陈出新,形成期刊的权威性,并以权威期刊的导向性,引领和推动科技创新与行业发展。期刊创新就是与读者实实在在的陪伴,真真切切的分享,携行业一同发展,伴企业一起成长,与读者分享求知的喜悦,和作者共享创新的欢乐。
注释
① 李卓青.科技期刊栏目设置的思考[J].中国科技期刊研究,2006.17(3):465-467.
② 潘丽清.关于期刊的栏目设置及其他[J].广西社会科学,2000(4):139-140.
③ 龚维忠,方提.论期刊栏目策划与设置方式[J].湘潭大学学报(哲学社会科学版),2006.30(6):156-160.
④ 关立哲,赵露冰,汪永河,闫晓苋.关于科技期刊栏目策划的思考[J].编辑学报,2004.12(增刊):89-90.
⑤ 李新暖.期刊的栏目策划与选题策划[J].编辑学报,2004.16(2):100-102.
⑥ 陈华平,黄达晶,韩玉科,袁醉敏.优化学术类期刊栏目设置的思考.中国科技期刊研究,1999.10(4):279-281.
⑦ 张兰,吴守凤.栏目策划:彰显期刊的特色[J].中央民族大学学报(哲学社会科学版),2010.37(3):142-144.
关键词:城市空间;高层建筑;节能设计
1建筑设计
1.1充分发挥广场的作用高层建筑由于其体量的巨大,往往给街道空间一种突然的压迫感,使人感觉好像从一个大空间突然进入一个小空间,这是由于高层建筑的体量所造成的对比。因此凡是处在街道两旁体量巨大的高层建筑,在设计时应该对其进行后退处理,并在其退出的用地上设计———广场空间,这个广场空间将起到空间的缓冲作用;而且由于高层建筑的建筑面积远远超出其用地面积,容纳的人员较多,出入口人流密度相对较大,后退出的广场空间也起到缓解交通压力的作用;从另外一方面讲,厂场空间往往在街道空间以及城市空间中起到非常重要作用,能够给公众留下较深的印象,也往往能成为城市的节点,这就是共享空间的好处。有的建筑大师甚至直接设计成下沉式的广场,如日本建筑大师叽崎新设计的日本筑波中心的下沉式广场,独特的广场空间造型,以人和环境为设计重点,不仅为公众提供了一个舒适的安静的休闲场所,而且使建筑塔楼的形象特征更加突出。这种下沉式的广场往往更容易给人留下印象,就空间形式而言它是一种非常富有情趣的空间。因此在进行高层建筑设计时广场和建筑应该作为一体来考虑。
1.2高层建筑主体设计对于一个城市而言,高层建筑往往具有一定的代表性和象征性,可以反映一个城市经济水平和发展程度,选择合理的造型就显得尤为重要。高层建筑由于其结构形式的限制以及使用功能的要求,在造型上往往追随于建筑的结构形式,而不能有太多的变化,有的高层建筑甚至直接将结构形式外露不加修饰。高层建筑的主体部分是它的塔楼,塔楼的表现形式对高层建筑的造型起着决定性的作用,现今国外和国内的许多高层建筑都有着独特的外形和明显的识别性,对一个城市具有一定的代表性,这可以说是高层建筑存在的一个原因。高层建筑主体的下部分裙房虽然对整个城市影响较小,但它对于街道的尺度和人情化空间的创造等方面却有着重要的影响。建筑的裙楼立面设计一般不同于上部立面,需要进行细致的设计,从而使下部空间丰富多彩而不至于感到苍白;并要体现人的尺度,因为裙房部分跟公众视觉接触较密切,对街道空间感影响也较大。而高层建筑的最上部分屋顶对整个建筑形象起到强化个性的作用,虽然它较少影响到生态环境,但对塑造建筑的标志性、丰富城市天际线具有重要的作用,因此应根据建筑的基座、楼身等因素加以塑造。
1.3巧妙的运用一些处理手法高层建筑的塔楼部分虽然变化的余地不大,但是底层部分却可以进行一些巧妙的处理来丰富空间形式。一般可以采用底层架空和入口缩进的手法。底层架空的处理手法是现代建筑的特征之一,它可以在高密度的环境中争取到宝贵的用地,把城市的道路、广场和建筑有机地结合在一起,形成通透的、公共的开放空间,给市民以小憩之地;同时还可以改善人流、视觉拥挤的状况,连通几个主要的公共场所,以增加城市空间的层次。高层建筑临近城市道路布置时,入口空间凹入建筑下部可以避免主体的被迫后退(用地非常紧张的情况下),争取基地面积的有效使用,缓解入口处各种矛盾冲突;并有可能在建筑的形体设计、空间组织等方面形成新颖的构思,这种入口后退架开的处理不仅空间层次丰富而且给人的印象也深刻。
1.4优化围护结构墙体设计
1.4.1外墙是围护结构的主体部分,高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋,前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重,因此,围护结构属于填充材料,为了减轻荷载,达到保温、隔热要求,采用轻质高效保温材料,目前在寒冷地区常用的墙体做法有:页岩陶粒混凝土空心砌块;粘土空心砖与实心砖复合墙体;粘土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等。但存在问题较多,节能的效果仍达不到标准的要求。围护结构的材料布置分外侧和内侧,在寒冷地区的同一气候条件下,由于材料层次布置不同所取得的保温效果也不尽相同,为防止墙体内产生冷凝水,保温层设在外侧更为妥些。
1.4.2高层建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板(舒乐板、PG板),岩棉板等轻质保温材料。一幢建筑的寿命少则几十年,多则上百年,材料的应用与建筑整体的寿命应同步。
对于轻质的外保温复合墙体,存在以下不足之处:(1)抗震能力差,易松散,件结合不好,整体性能差。(2)不能承受外部装修贴,如:贴石材,安装装饰构件等,与结构构挂荷载。(3)不能承受有振动的凿、刨的装修,如:剁斧石面层、予留洞、槽易出现冷桥。(4)墙表面易出现裂纹。除此之外,复合墙体由十框架梁拉、剪力墙的嵌入,墙体内容易造成冷桥,是保温、隔热的薄弱环节。据测定,高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5%~13%,因此应引起设计者重视,采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥。
1.4.3国外普遍推广采用混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温,欧、美各国取得不少先进经验。如:美国研制的TB型保温隔热复合砌块;波兰的咬合式保温砌块,两块组合成320厚墙体,在空心砌块内填入高效保温材料,墙体传热系数K=01209~1100W/m2k;芬兰研制的一种空心砌块,空隙之间填入聚胺脂保温材料,300厚,传热系数K=0.25~0.28W/m2k。某些欧美国家50%左右的建筑已应用多种形式的混凝上空心砌块。由于混凝土空心砌块保温效果好,又具有一定强度,避免了轻质复合材料墙体的一些弊端。
1.5影响建筑节能的其他因素
1.5.1高层建筑护墙体耗能量较大,占整个建筑耗能的25%左右。建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一,体形系数越大耗能越多,国外的一些高层建筑造成圆塔形,比如美国洛杉矶的奸运饭店、法国戴高乐机场候机楼、纽约第三大街53号办公楼都是圆型或椭圆形,相同的面积,圆的周长最短,这样使建筑外露面积较小。因此,基于能量损耗的考虑,高层建筑的形体变化不宜过多、复杂。
1.5.2高层建筑的“风环境”是影响建筑耗能因素之一。在冬季,风力对建筑的热损失很大,增大冷空气的渗透量,使室内热损失加大。由于建筑某些部位处理不当,墙体内部易产生冷凝水。因此,建筑保温材料的选用,建筑构造的合理性应建立在科学、可靠的基础上。
2规划设计
2.1避免高层建筑密集高层建筑的密集虽然对于城市办公等条件方便有利,却给城市空间带来很多压力,造成城市空间和城市交通的拥挤,甚至是一些始料不及的污染和危害,比如一些高层建筑玻璃幕墙的大面积使用造成以前未出现过的光污染;还有就是形成高压风带和风口,这些会造成意想不到的后果。因此在规划设计中要对区域内的高层建筑密度进行限制,避免高层建筑的集中分布。