未雨绸缪
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未雨绸缪

2022-05-16 04:03:49 投稿作者: 点击:

摘 要:对夏热冬冷地区的教学楼进行节能设计,是“以人为本”的设计、是具有教育意义的设计,是未雨绸缪的设计,是我国开展节能工作过程中不容忽视的一个领域。研究表明,可以通过一系列简单而又价廉的设计手法,为这一地区的教学楼节约大量的能源。

关键词:教学楼节能设计;节能措施;节能工作

中图分类号:TU201.5

文献标识码:A

文章编号:1008-0422(2007)01-0031-02

为了便于节能和改善人居环境工作的开展,我国《民用建筑热工设计规范》将全国建筑划分为五个气候区,分别为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。由于我国国情和建筑使用时段的特殊性(存在寒暑假)的限制,夏热冬冷地区的教学楼绝大多数都没有安装采暖器、空调等耗能大的设备,但是这并不表示教学楼和节能设计就毫无关系,笔者试从以下几个方面来阐述夏热冬冷地区的教学楼同样需要节能设计。

1 节能设计的必要性

1.1对该地区的教学楼进行节能设计是“以人为本”的设计。我国一般公共建筑总面积约55亿m2,用电量约占我国全年用电量的8%。目前,这类建筑的能耗水平低于发达国家,这并不是说我国在低能耗方面做得好,而是由于建筑提供的服务水平不高,就拿教学楼来说,和夏热冬冷地区气候条件相似的国外发达国家的教学楼,就有空调、采暖器、热水、还有良好的通风换气设备,而我国这一地区教学楼的低能耗则是以牺牲舒适感为代价的。

虽然说一年当中最热的七月和最冷的一月有大多数都是教学楼的闲置时间,但是这并不能说明什么问题:首先,“最热”和“最冷”只能说明它们是“最高级”,并不能由此下定论学生在六月就不会感到酷热难挡,十二月就不会瑟瑟发抖。据调查在长沙,六月份就有37℃的高温天气;其次,这个“最热月”“最冷月”说的是平均温度,月平均是当月日平均的算术平均值,而日平均是在一天24小时当中取02时、08时、14时、20时四次的气温,然后求其平均值。笔者认为这种算法得出的数据不一定适合对教学楼节能设计时的参考,因为教学楼大部分都是06~12时和14~18时使用,应该对这段时间的温度采集频繁一些,这样得出的数据才是针对教学楼的数据。

随着生活水平的提高,一般公共建筑的用户提出了更高的建筑服务水平要求,这当然也包括了我们学生。我们需要更明亮的光线来保护我们的视力,需要舒适宜人的温度来提高学习效率,需要新鲜的空气来保证我们的健康。

1.2对该地区的教学楼进行节能设计是有教育意义的设计。俗话说身教重于言传,作为传道授业的学校,更应该以身作则,起好模范带头作用。像学校这样的公共建筑,可以通过许多方法来示范节能措施,从而为其他的建筑做出表率。学校建筑在利润方面考虑得较少,因此,就有责任提高公众认识。英国建筑研究协会的调查显示,仅学校所采取的简单而又廉价的节能措施,每年就可以为地方议会节省6000万英镑(按1993年的价格计算),并使排放到大气层中的二氧化碳数量减少100万吨。就像《托尼报告》所指出的那样“如果学院和大学等机构没有遵从好的环境实践,它在教授环境责任的重要性时,就会缺乏说服力”。笔者认为它所带来的教育意义是节能设计所带来的一个重要效应,学生在低能耗且舒适的教室里学习,通过耳濡目染,接受并了解节能设计,为今后推广节能设计打下了良好的基础。

1.3对该地区的教学楼进行节能设计是未雨绸缪的设计。夏热冬冷地区绝大多数的建筑设计都没有考虑采暖。经济的发展使得改善寒冷时期室内热环境的要求日趋增长。预计到2020年,长江地区将有50亿m2左右的建筑面积需要采暖,预计每年将新增采暖煤1亿吨标煤左右,接近目前我国北方建筑每年的采暖能耗总和。另一方面,近二十年来,全球气候持续变暖,例如武汉市在20世纪50~80年代的年平均气温比较稳定,每十年的统计值一直在16.3~16.4℃之间,但到了90年代却增加至17.2℃,比以前有了显著的增加,而气温最高的1998年更是达到了18.2℃。夏热冬冷地区的冬天持续冷,夏天会更热将会是个趋势,所以这一地区的教学楼装上采暖器、空调也不是不可能的事。像学校这类的建筑物,使用寿命至少是50年,由于经济及人们需求的增长有时会对能耗较低的一般建筑进行二次装修和加装中央空调系统,这种盲目提高建筑内部的豪华性的做法,会造成此类建筑能耗的成倍增长。所以在设计教学楼之初,就要运用节能的设计手法,并将这一理念贯穿始终,实乃未雨绸缪的设计。

2 节能设计采取的措施

实验表明,通过采取以下节能措施,可以为教学楼节约大量能耗的同时给学生带来舒适感。

2.1以自然通风为主,机械通风为辅(如图1所示)。根据清华大学在全国范围内做的一次调查,除睡眠时间外任何时间都喜欢自然通风的人占被调查者总数的75.5%;最喜欢自然风吹风方式的占88.3%;与有空调的凉爽环境相比,有84%的被调查者宁可呆在有点热但有自然风的环境下。这就足以说明采取自然通风的方式不仅能够节约大量的电能,而且它所带给人们的舒适感是机械通风所不能比拟的。自然通风一般采用风压与热压相结合的方式,一般来说,建筑进深小的部位多利用风压来直接通风,而进深较大的部位多利用热压来达到通风效果。

2.2提高教学楼围护结构的保温隔热性能,使其标准高于规范要求。建筑采用外遮阳,玻璃采用夹层中空玻璃或Low-E玻璃,外墙采用外保温,屋顶采用植被覆盖等等,这些都能增强建筑的保温隔热性能。

2.3有效利用天然采光(如图2所示),必要时应用绿色照明(如图3所示)。绿色照明是节约能源、保护环境、有益于提高学生学习效率,保护身心健康的照明。绿色照明的具体措施有:

2.3.1尽可能采用高光效、长寿命光源,优先使用荧光灯。

2.3.2照明设计应选用效率高、利用系数高、配光合理、保持率高的灯具。

2.3.3根据视觉作业要求,确定合理的照度标准值,并选择合适的照明方式。

2.3.4室内表面尽可能采用浅色装修。

2.3.5加强用电管理。

另外,注意选择基地环境,利用原有绿化为建筑遮荫;合理栽种花草树木,为教学楼创造舒适宜人的小环境等等(如图4所示),这些都是效果显著的节能措施。

3 结语

总而言之,夏热冬冷地区的教学楼节能设计是我国开展节能工作过程中不容忽视的一个领域。但是目前,我国对教学楼的节能设计研究甚少,原因是多方面的,其中气象参数的更新统计不及时是一个重要的因素。在设计教学楼这类只在白天使用的建筑物时,若要利用自然通风来降温、换气,就需要掌握当地当时白天的风向资料,而目前只能提供全天的风向资料,众所周知白天和晚上风的状况是有差异的,所以这给设计者带来了不小的难度,同时也造成了设计的不准确性。另外,设计师也要提高自身认识,积极参与教学楼的节能设计,同时督促各部门基础工作的完成。最后,笔者希望有关部门都能做好自己的本职工作,为早日在冬冷夏热地区实现低能耗的教学楼贡献自己的一份力量。

作者单位:湖南大学建筑学院

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

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