大學(xué)圖書館建筑節(jié)能探析——以寧夏大學(xué)圖書館為例

●才 波，莊 青（寧夏大學(xué) 圖書館，銀川 750021）

1 圖書館建筑節(jié)能的重要意義

近年來，我國新建的圖書館呈現(xiàn)出建筑面積大、建筑標(biāo)準(zhǔn)高的特點(diǎn)，但建筑能耗偏高的問題亦引起了建筑界和圖書館界的擔(dān)憂，因此對圖書館建筑節(jié)能問題的探討具有較強(qiáng)針對性和現(xiàn)實(shí)意義。

1.1 節(jié)能是現(xiàn)代社會對圖書館建筑的要求

2005年4月，建設(shè)部發(fā)布了《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005），對公共建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)提出了具體的要求，圖書館被列為科教文衛(wèi)類的公共建筑。2006年4月，國務(wù)院舉行了新聞發(fā)布會，建設(shè)部副部長仇保興在會上介紹了中國節(jié)能與綠色建筑等方面的情況。他在會上指出，目前我國單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國家的2至3倍以上。在全社會對建筑節(jié)能問題高度關(guān)注的大環(huán)境下，作為傳播人類知識和文明的圖書館在建筑節(jié)能方面理應(yīng)走在社會前列。

1.2 節(jié)能是圖書館建筑發(fā)展的必然要求

從古代圖書館“以藏為主”的建館理念到20世紀(jì)20年代初“以人為本、以用為主”的設(shè)計(jì)理念，再到柱網(wǎng)統(tǒng)一的塊狀布局的模數(shù)式圖書館，圖書館的建筑發(fā)展歷經(jīng)百年，但過分地依賴空調(diào)系統(tǒng)和人工照明，造成能耗高、經(jīng)濟(jì)性差的問題并沒有隨著建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展，建筑材料的更新，建筑施工技術(shù)的發(fā)展得到徹底改善。在2008年的建筑年會上，建筑學(xué)界重申了“適用、經(jīng)濟(jì)、美觀”的建筑設(shè)計(jì)原則，再一次強(qiáng)調(diào)了建筑物的經(jīng)濟(jì)性和能耗是密切相關(guān)的，要達(dá)到使用、維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)能將成為圖書館建筑發(fā)展的必然要求。

1.3 節(jié)能是圖書館生存和可持續(xù)發(fā)展的必然要求

我國是一個(gè)發(fā)展中國家，經(jīng)濟(jì)的快速增長和能源相對短缺的現(xiàn)象會長期存在。現(xiàn)代圖書館建筑能耗是傳統(tǒng)圖書館的數(shù)倍，圖書館建筑節(jié)能不僅是一種社會責(zé)任，同時(shí)也關(guān)系到圖書館自身的生存和發(fā)展。在我國西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)的圖書館，不注意節(jié)能,“電費(fèi)吃書費(fèi)”的現(xiàn)象就會產(chǎn)生。

2 寧夏大學(xué)圖書綜合實(shí)驗(yàn)樓建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能探索與實(shí)踐

寧夏大學(xué)圖書綜合實(shí)驗(yàn)樓建筑總面積為31326.33M2，其中，實(shí)驗(yàn)樓為5層，建筑面積5515.12 M2；教學(xué)樓為8層，建筑面積12636.49 M2；圖書館部分為4層，建筑面積13174.72 M2。項(xiàng)目預(yù)算投資額為6000萬元（含空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、內(nèi)外裝修等），工程于2007年5月開工,2009年11月完成裝修投入使用。作為一所資金并不富裕的西北綜合性大學(xué)，該工程在初期設(shè)計(jì)論證時(shí)對建筑節(jié)能問題就給予了高度關(guān)注。

2.1 “申紐麗”外墻外保溫措施在圖書館實(shí)驗(yàn)綜合樓的應(yīng)用

“申紐麗”外保溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu):“申紐麗”外保溫系統(tǒng)由模塑膨脹聚苯乙烯泡沫塑料阻燃保溫板、外墻外保溫系統(tǒng)專用粘結(jié)劑、耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布、保護(hù)涂層和輔助材料等組成。整個(gè)系統(tǒng)外覆蓋裝飾性涂料，通常為厚塑性涂層。其專用粘結(jié)劑與外飾涂層均為純丙烯酸系列產(chǎn)品，具有優(yōu)異的耐候性與耐堿性，是外墻外保溫系統(tǒng)穩(wěn)定性的根本保證。其阻燃保溫板和網(wǎng)格布均是通過粘貼方式，或用金屬件、螺釘或其他裝置（如特殊金屬件、插件、連接件等）固定于墻面。

該施工方法的優(yōu)點(diǎn)是：適用范圍廣、保溫效果明顯，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)，有利于改善室內(nèi)環(huán)境，擴(kuò)大室內(nèi)的使用空間，便于豐富外立面。

“申紐麗”施工在寧夏大學(xué)圖書綜合實(shí)驗(yàn)樓的工程實(shí)踐中取得了良好的效果。本工程自2009年投入營運(yùn)以來，保溫板與墻體粘結(jié)牢固，外墻表面瓷磚到現(xiàn)在為止未發(fā)現(xiàn)任何裂紋和脫落，室內(nèi)的保溫和隔熱效果明顯。在夏天室外溫度37攝氏度以上時(shí)，房間內(nèi)氣溫明顯偏低，有陰涼感，降低了空調(diào)的使用頻率，可節(jié)電40%左右。冬季該系統(tǒng)避免了冷橋的產(chǎn)生，大大減少室內(nèi)熱能通過外墻損失，使用空調(diào)可節(jié)電 50%左右。［1］

2.2 圖書館供暖系統(tǒng)節(jié)能措施在圖書館實(shí)驗(yàn)綜合樓的應(yīng)用

對于公共建筑而言應(yīng)最大限度地滿足既舒適又節(jié)能，在上班時(shí)間、休息時(shí)間保持室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度（+18℃），下班時(shí)間及節(jié)假日室溫保持值班采暖溫度（+5℃）。即保證供熱管道及其他設(shè)備不凍結(jié)的溫度。由于建筑物的外維護(hù)結(jié)構(gòu)具有一定的蓄熱能力，根據(jù)公共建筑的使用特點(diǎn)，對不同建筑物采用分時(shí)分溫供熱調(diào)節(jié)手段，實(shí)現(xiàn)按需供熱，從而可以減少不必要的能源浪費(fèi)。［2］

系統(tǒng)組成大體包括室內(nèi)外溫度檢測系統(tǒng)（信息采集系統(tǒng)）、信息處理系統(tǒng)（智能系統(tǒng)中央處理器）、信息反饋系統(tǒng)、智能分時(shí)平衡調(diào)節(jié)閥。通過對系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)樓宇熱平衡、層間熱平衡、定時(shí)自動供暖與調(diào)節(jié)，從而達(dá)到節(jié)能目的。

寧大圖書館實(shí)驗(yàn)綜合樓分時(shí)分溫系統(tǒng)實(shí)施方案主要由以下部分構(gòu)成：

（1）DRN智能控制節(jié)能閥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理。DRN智能控制節(jié)能閥內(nèi)部封裝有一只機(jī)電一體三通截止閥和采集控制電路，是集檢測、數(shù)據(jù)采集、傳輸、供暖控制、室內(nèi)溫度調(diào)整功能為一體的基本部件。整體系統(tǒng)還包括樓宇流量分配及計(jì)量控制裝置、通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)管理平臺等。［3］

三通閥閥芯由步進(jìn)電機(jī)帶動，通過調(diào)節(jié)閥芯的開度調(diào)節(jié)進(jìn)入散熱器和旁通中的流量比例，達(dá)到調(diào)節(jié)室溫的目的。現(xiàn)場應(yīng)用是在每組散熱器供水管端安裝一支電子智能閥。控制電路集成有萬年歷模塊，可以根據(jù)需要設(shè)定閥門定時(shí)開關(guān)的時(shí)間和開度，實(shí)現(xiàn)樓內(nèi)供熱平衡、定時(shí)自動供暖與調(diào)節(jié)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

供暖時(shí)間段內(nèi)溫度控制：16－20℃，平均溫度18℃；值班采暖時(shí)間段內(nèi)溫度控制：5－9℃，平均溫度7℃。

（2）氣候補(bǔ)償器控制的使用。氣候補(bǔ)償器控制是根據(jù)室外溫度的變化及用戶設(shè)定的不同時(shí)間對室內(nèi)溫度要求，按照設(shè)定曲線求出恰當(dāng)?shù)墓┧疁囟冗M(jìn)行自動控制，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)供水溫度——室外溫度的自動氣候補(bǔ)償，避免產(chǎn)生室溫過高或過低而造成能源浪費(fèi)。例如，當(dāng)室外溫度降低時(shí)，為了維持原有的室內(nèi)溫度，總管供水溫度應(yīng)適當(dāng)提高，此時(shí)氣候補(bǔ)償器將自動加大換熱機(jī)組供應(yīng)的輸出負(fù)荷，以提高供水溫度，反之亦然。另外，氣候補(bǔ)償控制可充分利用太陽輻射熱和人的活動規(guī)律進(jìn)行時(shí)間控制。并且，由于鍋爐在較高的回水溫度下運(yùn)行，避免冷凝水的出現(xiàn)，可以防止鍋爐腐蝕，延長鍋爐使用壽命。采用分時(shí)供暖方法，充分利用建筑物的蓄熱性質(zhì)，提前加熱（一般為1h），使建筑物在使用時(shí)達(dá)到溫度要求。由于建筑物的蓄熱性能很大，降溫較慢，可提前停止供熱（一般為1h）。采用分時(shí)分溫供暖的方法控制簡便，節(jié)約燃料（尤其是學(xué)校鍋爐集中供熱系統(tǒng)），節(jié)省電力。

（3）分時(shí)分溫供暖智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用。在寧夏大學(xué)圖書館實(shí)驗(yàn)綜合樓綜合機(jī)房設(shè)計(jì)預(yù)留了分時(shí)分溫供暖自動化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的計(jì)算機(jī)供暖管理。不僅對于智能控制系統(tǒng)軟件能夠準(zhǔn)確記錄，及時(shí)顯示供熱系統(tǒng)和輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及工作狀態(tài)，而且對各運(yùn)行參數(shù)（室內(nèi)外溫度、總管進(jìn)水溫度、總管回水溫度、各供熱區(qū)間回水溫度等）可以自動記錄及分析。能預(yù)測故障，顯示故障部位、發(fā)生時(shí)間及當(dāng)前數(shù)據(jù)等相關(guān)信息，并做記錄。系統(tǒng)的可操作性強(qiáng)，設(shè)備參數(shù)的設(shè)定和修改處理方便。支持管理者網(wǎng)內(nèi)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。由上述分析可見，寧夏大學(xué)圖書館在采用分時(shí)分溫采暖調(diào)節(jié)后的節(jié)能效果非常顯著。

分時(shí)分溫供暖的方法，可適用于具有供暖時(shí)間和負(fù)荷變化大的公共建筑的集中供熱，各大學(xué)建筑物，尤其是大學(xué)有放寒假的特點(diǎn)，分時(shí)分溫供暖更具有較大的優(yōu)越性。通過寧夏大學(xué)圖書實(shí)驗(yàn)綜合樓的工程實(shí)踐證明，在我國對公共建筑實(shí)施分時(shí)分溫供暖調(diào)節(jié)方式，減少建筑物供暖能耗是可行和必要的。

在圖書館建筑節(jié)能方面，我們主要做了兩方面工作：一是設(shè)計(jì)方案的論證，邀請了寧夏建筑設(shè)計(jì)界知名節(jié)能專家，對寧夏大學(xué)圖書綜合實(shí)驗(yàn)樓建筑外墻維護(hù)和分時(shí)分溫供暖問題進(jìn)行了論證；二是廣泛地調(diào)研了西北地區(qū)的圖書館建筑，就寧夏設(shè)計(jì)院研究院的設(shè)計(jì)方案作了反復(fù)論證。在資金極為緊張的情況下，增加了分時(shí)分溫供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工費(fèi)用，為建成后在使用中集中控制和管理創(chuàng)造了條件。

［1］付達(dá)新．外墻外保溫技術(shù)促進(jìn)建筑節(jié)能——以“申紐麗”在湖南科技學(xué)院圖書館應(yīng)用為例［J］.中國建設(shè)信息，2007（2）：61－62.

［2］建設(shè)部．采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50019）［S］．北京：中國計(jì)劃出版社,2003.

［3］呂傳玉，等．DRN節(jié)能閥在公建集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用 ［J］．暖通空調(diào),2008（9）：64－65．