淺談綠色建筑能源的功能系統設計

韓霜 蘇展

【摘要】居住區綠化是城市園林綠地系統中的重要組成部分，是改善城市生態環境中的重要環節，是提升生活質量方面的重要角色。

【關鍵詞】建筑能耗；系統節能設計；節能設計策略；設備的系統節能

0.前言

綠色建筑有方方面面的特征，其中降低能源消耗是最重要的特征之一，不符合能源規范或節能不達標的建筑不能成為綠色建筑的說法一點也不過分。建筑能耗由建筑物內使用能耗、建材生產能耗和建筑物建造能耗三部分組成。狹義的建筑能耗是指建筑建成以后，在使用過程中每年消耗商品能源的綜合，包括采暖、通風、空調、熱水、照明、電器，廚房炊事等方面的用能。因此，降低使用能耗就成為建筑節能的關鍵。

1.綠色建筑的系統節能設計

綠色建筑的系統節能就是通過設計方法達到節能的目的，包括場地規劃階段和單體建筑設計階段。

1.1規劃階段

綠色建筑的場地規劃階段即外部環境場地設計，應考慮受建筑群體及植物群體布局影響的熱工環境，在小區風環境、住宅群體間的日照等方面實現良好的室外熱環境，同時應考慮外部地面熱效應的控制（如日輻射及反輻射的控制），鋪面材料盡可能使用草皮而少用瀝青或混凝土等表面材料。同時須注意地形、地物的有效利用，減少其對地區微氣候的影響。

1.2單體建筑設計階段

綠色建筑的單體設計階段分為建筑的形體、建筑圍護結構及屋頂的節能設計策略。

1.2.1建筑的布局及平面節能設計策略

應分別考慮方位選定、建筑形狀、層數規模及空間使用等因素：

方位朝向：以南北向最有利，東西向最不利，應于不利方向設計適當的遮陽或防熱設施，減少熱量的侵入。

建筑物形狀：以正方形建筑物最有利，長寬比大的建筑物因外墻面積大，在能源使用上較不利，層數越高，能源消耗越大。

空間使用：應按使用強度、活動性情、空間層次，溫、濕度要求及空間性質等做適當的配置以降低能源消耗程度。

1.2.2建筑圍護結構的節能設計策略

高層建筑的外墻面積大，受熱情形嚴重，對外墻設計應特別重視，一般而言，外墻設計應選擇最符合能源節約原則的方位開口率、造型、外形比與層數，采用適當的構造、材料與外表顏色并配合周遭環境等妥善規劃。

開口率：開口率對高層建筑的受熱影響最大，辦公室建筑的開口率維持在30%，旅館建筑為20%。

構造：外墻設計應以能減少日射熱量侵入，并易于散熱為理想，使用隔熱處理時，據研究對熱負荷的減輕影響不大，且可能阻礙室內熱量的逸散而增加空調負荷，應配合合理的遮陽設施及良好的通風設計以減輕外墻的受熱量。

材料：以使用明度較高的表面材料增加反射率為宜，通常以淺色材料較佳。在開口部位方面，玻璃材料宜使用吸熱或金屬涂膜反射玻璃，以降低玻璃的遮陽系數。

遮陽：一般在室溫超過23.5℃時應考慮設置遮陽，遮陽的類型及遮蔽角度應依方位、太陽高度等因素而定，并參考玻璃的遮陽系數及構造，種類等選定材料。

1.2.3屋頂設計

屋頂隔熱構造形式較少，研究應考慮設置空氣隔熱層加強隔熱效果。而空氣層厚度在1cm以下者效果較好，且多層小厚度的隔熱層較單層大厚度的效果好。使用高熱阻輕質材料或加設鋁箔等高反射性材料亦能顯著提高隔熱效果，但鋁箔材料切勿埋入結構體中，且對積塵應即時清理以保持良好效果。另外，利用屋頂通風換氣以減低室內溫度變化，鋪植屋頂草皮、花木及屋面噴水均能達到一定的隔熱效果。

2. 綠色建筑設備的系統節能

綠色建筑設備系統的優劣是實現建筑節能的重要部分，包括空調設備、照明設備、衛生設備和輸送設備的系統節能。

2.1空調設備的系統節能

選擇適當的空調系統：高層建筑因構造壽命較長且耗能多，應特別重視維護與管理。因此，系統的選定應參考建筑物使用性質、活動情形及規模大小，充分了解各種空調系統的特性，作為系統評價的依據，并以初期投資設備費、常年營運費、系統占用空間面積、耐用年數、折舊率，維護管理費用等綜合評價，且必須與建筑設計同時配合考慮，才能獲得理想的效果。

可變風量的控制：一般在空調供應期間，負荷設計時應避免超負荷設計，并采用可變風量控制系統以節約能源。

實施區域的劃分：空調系統應依據建筑物使用性質、熱負荷形態實施分區送風，并按使用時間、建筑物方位及空間特性等加以區劃，采用局部空調、局部照明燈節能系統，如負荷分區、高度分區、方位分區及時間分區等。使室內溫度梯度降低，減少外圍區與內部區的溫度混合損失。高度分區在高層建筑設計時尤具意義。

減輕設計件及縮小設備容量：空調設備容量的決定應考慮外界氣候設計條件，室內溫濕度，空氣的清潔條件及建筑物的特性等。但減輕條件應以不違背保健上的基本要求為原則，一般溫度設定在18℃（冬季）-28℃（夏季）之間，而濕度則在40%（冬季）-50%（夏季）之間。

對可變水量控制方式的選擇、有效運用回氣、外氣量的控制、提高機器與系統效率、加強能源管理維護、利用主機部分負載時間采用冰水蓄槽、管路絕緣出路，加強水質的控制與處理，防止水的結垢、腐蝕及有機物成長等措施對建筑設備的系統節能均有一定的效果。

2.2照明設備的系統節能

照明用電約占建筑總用電量的30%-35%。

運用日光照明，除可節省照明電力外，尚可減少因燈具使用所產生的空調負荷；依空間使用目的，合理調整照明方式與適度照度，采用局部照明，并提高照明設備與能源使用效率；采用高反射性的內裝材料；加強管理及維護工作。

2.3衛生設備的系統節能

熱水系統：包括太陽熱的利用、配管的熱損失、升壓式泵等方面。

給排水系統：包括節水機器、排水的再利用，排水熱回收等方面。

2.4輸送設備的系統節能

包括電梯節能及電梯群管理，再生電力的利用等。

如下圖：節能住宅示意圖

3. 結語

綠色建筑能源功能系統設計是綠色建筑的核心。綠色建筑的能源功能系統設計時首先要回答兩個核心問題，第一個問題是綠色建筑的能源從哪里來，第二個問題是能源如何傳輸到建筑中并發揮其作用。前者涉及到可選擇利用的能源類型；后者涉及到它們如何在建筑中組織集成，最終達到節能的目的。

【參考文獻】

饒戎.綠色建筑.北京：中國計劃出版社，2008