淺談公共建筑節能技術

商純福

【摘 要】隨著我國經濟的快速發展、人民生活水平的不斷提高和城市化進程的加快，建筑業得到了迅猛發展，大量的公共建筑也迅速興建起來了。我國目前公共建筑總量約53億平米，占城鎮建筑總量的36%。由于我國建筑節能技術還不夠成熟，在修建建筑物的同時也帶來了巨大的能源損耗，建筑運行能耗約占我國全社會總能耗的30%。搞好建筑節能，可以提升我國建筑行業的建筑技術和材料的國際競爭實力，有利于我國經濟建設和社會的全面發展。

【關鍵詞】公共建筑；節能技術；圍護結構；施工調試；建筑節能；能源損耗

公共建筑是指為人們進行各種公共活動提供場所的建筑物。在我國，房屋建筑按用途可劃分為民用建筑和工業建筑，民用建筑又分為居住建筑和公共建筑，其中公共建筑主要包括：辦公建筑，如寫字樓、政府辦公樓等；商業建筑，如商場、金融大廈等；旅游建筑，如酒店、賓館、娛樂場所等；科教文衛建筑，如學校、體育館、醫院等；通信建筑，如郵電、通訊、廣播電視等；交通運輸建筑，如飛機場、高鐵站（火車站）、地鐵站、長途汽車站、港口等。

隨著我國經濟的快速發展、人民生活水平的不斷提高和城市化進程的加快，建筑業得到了迅猛發展，大量的公共建筑也迅速興建起來了。我國目前公共建筑總量約53億平米，占城鎮建筑總量的36%。由于我國建筑節能技術還不夠成熟，在修建建筑物的同時也帶來了巨大的能源損耗，據統計，建筑運行能耗約占我國全社會總能耗的30%。公共建筑具有體量大、人員密集、流動性強的特點，總體上其能耗較居住建筑要高很多，成為建筑業的耗能大戶。據統計，城鎮住宅建筑單位面積能耗

約為10%- 30%，普通公共建筑單位面積能耗約為20%- 60%，對于大型公共建筑，其單位面積能耗在100%- 300%之間，相當于居民住宅的10- 15倍，因此，研究公共建筑的節能問題具有重大的戰略意義，也是緊迫的現實任務。

一、公共建筑能耗特點

公共建筑種類很多，在耗能上的共性是：公共建筑一般體量較大而建筑高度較低，這就使建筑物的體形系數（建筑物外包表面積與其所包圍的體積之比）偏大，建筑物外表面積較大，對外熱輻射較多； 公共建筑一般室內人員密度比較大，要求空氣調節系統長時間運行，以保證內部空氣新鮮和溫度適宜； 公共建筑人員流動性強，外門開啟頻繁，夏季和冬季室外空氣會過多地向室內滲漏，較多的熱交換導致能量耗散多； 公共建筑日平均使用時間較長，致使內部設備需要運行時間長，造成巨大能源消耗。

據統計，在公共建筑特別是大型商場、高檔賓館酒店、高檔寫字樓等全年能耗中，大約50%- 60%消耗于空調制冷與采暖系統，20%- 30%用于照明；在空調采暖能耗中，大約20%- 50%由外圍護結構傳熱所消耗（寒冷地區約40%），30%- 40%為處理新風所消耗。

根據能量需求和疏散特點，公共建筑用能方式主要體現在采暖、空氣調節和照明上，而能量的耗散途徑主要是圍護結構熱傳遞、空氣流通和照明光輻射。因此，降低公共建筑的能耗，關鍵是要降低用能方式的用能需求，減少能量耗散途徑的能量耗散。降低用能需求是減少能耗的主要因素，而減少能量耗散卻是降低用能需求的客觀保障。

二、公共建筑建筑節能措施

減少能量耗散是研究公共建筑節能技術應把握的基本原則。要從規劃設計、圍護結構、采暖、空氣調節、照明等方面分別進行筑節能措施的梳理。

（一）規劃設計

建筑規劃設計的節能主要是根據當地日照、風向等自然條件，通過合理確定總平面布置、建筑平立剖面形式，充分利用自然能、減少熱傳遞，達到降低能源需求、減少能量耗散的目的。

1、總平面布置

建筑總平面布置，是公共建筑規劃設計中考慮的第一步。實現總平面布置節能要合理確定建筑朝向的選擇，使建筑在冬季能夠最大限度的利用自然能取暖，多獲得熱量和減少熱損失；夏季最大限度的減少外界輸入的熱量并利用自然能來降溫冷卻。因此，在總平面布置設計主要把握：冬季要充分利用日照，避開主導風向，利用自然通風，防止太陽輻射。在設計時，應采用當地建筑最佳朝向或適宜朝向，盡量避免東西向日曬，這是公共建筑總平面布置節能設計中最關鍵的因素。

2、體形系數

體形系數是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積比值。建筑體形系數越大，單位建筑面積對應的外表面積就越大，建筑物內外的熱傳遞就越多。寒冷地區的公共建筑，過多的熱傳遞在冬季會增加建筑的采暖能耗，在夏季會增加制冷能耗。

因此在建筑設計中，建筑師在發揮創造性的同時，要考慮建筑體形系數對建筑節能的影響，盡可能的減少房間外圍護面積，使體形不要太復雜，凹凸面不要多過，體形系數保持在合理范圍內。寒冷地區體形系數應小于或等于0.4。

（二）圍護結構

圍護結構節能是通過減少其熱傳遞、建筑冬季的熱損失和夏季的冷損失，減少建筑的采暖與制冷能耗。公共建筑圍護體系對節能產生影響的主要結構是屋頂、外墻、窗，節能因素主要有傳熱系數、窗墻比、屋頂透明部分面積、遮陽等。

1、傳熱系數

傳熱系數是指在穩定傳熱條件下，圍護結構兩側空氣溫差為1度時，1h內通過單位面積圍護結構傳遞的熱量。減少圍護結構熱傳遞的關鍵因素是減小體系中各結構熱傳遞系數，提高其保溫隔熱性能。節能設計規范中，對屋頂、外墻、外窗、屋頂透明部分等圍護結構部位傳熱系數都明確了傳熱系數上限值。目前我國公共建筑常用措施為直接和間接，直接是利用新型節能保溫墻體、屋頂，熱物理性能優異外窗和玻璃幕墻等，直接減小結構傳熱系數；間接是對墻體（屋頂）進行保溫處理、屋頂綠化，增強這些部位的保溫隔熱性能，減小整體傳熱系數。

2、窗墻比與屋頂透明部分面積比

與外墻、屋頂相比，普通窗戶（包括陽臺透明部分）、屋頂透明部位傳熱系數要大很多，其保溫隔熱性能也差很多，外窗和屋頂透明部分面積比越大，采暖和空調能耗也越大；夏季太陽輻射通過透明材料進入室內，使室內溫度升高，增加了制冷需求。所以要限制窗墻比和屋頂透明部分面積比。考慮到公共建筑的更通透明亮、立面更美觀、形式更豐富的需求，節能規范提出了窗墻比和屋頂透明部分面積比的合理上限。公共建筑不宜在立面上大面積應用玻璃（或其他透明材料）幕墻，若建筑立面要有玻璃質感，可使用非透明玻璃幕墻，在玻璃后面仍用保溫隔熱材料和普通墻體。

3、外窗透光與遮陽

公共建筑窗墻面積比較大，太陽輻射對建筑能耗影響很大。冬季進入室內的太陽輻射，可增加建筑的熱量，提高室內溫度，減少采暖能耗需求。對公共建筑外窗，要保證其透光率，使更多太陽輻射能進入室內；夏季采取適當遮陽措施，減少進入室內太陽輻射。

（三）采暖通風與空氣調節

1、采暖系統

采暖系統可劃分熱源、供熱管網和熱用戶三個環節，在節能方面應考慮：采用集中供暖形式、選用熱水作熱媒、合理配置循環水泵；供暖管網節能技術重點是管網保溫、系統查補跑冒滴漏、改造不合理管線設計；熱用戶節能是根據建筑特點，采取分時分區供熱。對公共建筑內高大空間采暖，采用輻射供暖方式。采用對流采暖方式供暖時，室內沿高度方向會形成很大溫度梯度，建筑熱損耗增大，人員活動區溫度偏低；采用輻射供暖方式時，高度方向溫度梯度很小。

2、通風與空氣調節

通風與空調節能體現在設計、施工調試、運行管理等系統壽命期內，通過選擇合適的空調系統、功率匹配風機、合理設置送風口來提高空氣調節效率，通過加強設備運行監測與控制來降低能源浪費。對于房間面積或空間較大、人員較多或集中進行溫濕度控制空氣調節區，其空氣調節風系統采用全空氣調節系統；對溫濕度要求條件不同空氣調節區，不應劃分在同一個空氣調節風系統中。

（四）照明

公共建筑照明節能要根據不同使用場所選擇合適照明光源。選擇高光效光源節能燈泡，如日光燈代替鎢絲燈泡和鹵素燈，用電子鎮流器、高反射涂裝日光燈或金屬燈、鈉氣燈代替水銀燈；選用燈具效率高的燈具和開啟式直接照明燈具，要求燈具反射罩具有較高反射；降低燈具安裝高度；采用分區開關和自動晝光節約照明控制系統。

三、結束語

解決好高耗能建筑節能的問題，對國家經濟建設和社會的全面發展具有重要的現實意義，它可以提升我國建筑行業的建筑技術和材料的國際競爭實力，搞好建筑節能具有巨大的經濟和社會發展效益。

（吉林大學，吉林 長春 130061）