祝英林 潘長飛

摘 要：建筑節(jié)能應(yīng)處理好圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能與建筑設(shè)備節(jié)能、單體設(shè)備節(jié)能與系統(tǒng)節(jié)能、建筑節(jié)能與室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)（IEQ）的關(guān)系。同時，應(yīng)建立科學(xué)、合理和簡單的建筑節(jié)能評價體系。對建筑物所處環(huán)境及建筑物本身進(jìn)行綠化可降低建筑物周圍微環(huán)境的溫度、提高空氣相對濕度，改善空氣品質(zhì)，降低噪音危害，從而延長建筑物通過自然通風(fēng)降溫的時間，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，降低建筑物能耗，減輕“城市熱島效應(yīng)”。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能 評價體系 室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)自然通風(fēng) 相對濕度 空氣品質(zhì)

1概述

發(fā)達(dá)國家的能源統(tǒng)計，是按產(chǎn)業(yè)（Industry）、交通（Transportation）、居民和商業(yè)等四個部門統(tǒng)計。因此，很容易得到建筑能耗數(shù)據(jù)，即居民（Residential）和商業(yè)（Commercial）能耗之和。其建筑能耗一般占全國總能耗的三分之一左右。照明、插座、電梯等設(shè)備能耗當(dāng)作穩(wěn)定能耗。盡管冬季晝短夜長，夏季則相反，人們使用照明的時間有一些差別，但在現(xiàn)代商用建筑中從全年能耗角度來看，這種差別并不明顯。而采暖和空調(diào)的能耗是變動的、不穩(wěn)定的能耗，它不但隨氣候區(qū)變化，而且隨建筑類型、形狀、結(jié)構(gòu)和使用情況變化，甚至今天和明天都會有所不同。這就給建筑節(jié)能工作帶來了復(fù)雜性和多樣性，但同時也是建筑物中節(jié)能潛力最大的部分。

隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國住宅工程經(jīng)歷了提供必要的居住條件和滿足一定的舒適性要求兩個發(fā)展階段。近幾年，隨著“以人為本”設(shè)計理念的提出，對住宅的舒適性要求越來越高，建筑能耗也隨之增高。據(jù)統(tǒng)計，目前我國建筑能耗約占國民經(jīng)濟(jì)總能耗的25%左右，且呈上升趨勢。另一方面，隨著建筑能耗的增加和大量空調(diào)設(shè)備的安裝，“城市熱島效應(yīng)”日益嚴(yán)重，使環(huán)境日益惡化。經(jīng)驗告訴我們，依靠提高建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能和密封性能的節(jié)能效果是有極限的，有時還會造成嚴(yán)重的負(fù)面影響，比如IAQ問題。在這種前提下，有學(xué)者提出了“綠色建筑”、“生態(tài)建筑”的概念，即在不犧牲環(huán)境質(zhì)量的前提下，以較低的能耗為人們提供健康、舒適的居住環(huán)境。顯然，在眾多的空調(diào)方式中，自然通風(fēng)降溫是最經(jīng)濟(jì)、最符合生態(tài)要求的空調(diào)方式。然而，能否實現(xiàn)室內(nèi)持續(xù)的開窗通風(fēng)受建筑物所處微環(huán)境的制約。微環(huán)境包括建筑物周圍熱濕環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境和空氣流場、空氣品質(zhì)等，而它們均受建筑規(guī)劃布局、建筑造型、綠化、水景等的影響。本文主要討論綠化對建筑周圍空氣溫濕度、空氣品質(zhì)和噪音的影響。

2 結(jié)構(gòu)節(jié)能與空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采取節(jié)能措施，是建筑節(jié)能的基礎(chǔ)。由于我國建筑節(jié)能是從采暖居住建筑起步的，因此，建筑節(jié)能首先考慮加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫?zé)o疑是正確的決策。從管理的角度看，可以對圍護(hù)結(jié)構(gòu)制訂限定性指標(biāo)，易于評價。但是，建筑節(jié)能的關(guān)鍵是空調(diào)采暖系統(tǒng)的效率，最終的節(jié)能量也要從空調(diào)采暖系統(tǒng)來體現(xiàn)。北方地區(qū)在墻改之后又發(fā)展到熱改。如果沒有調(diào)節(jié)閥和熱計量，圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫越好，可能浪費(fèi)的熱量越多。

而在間歇運(yùn)行的空調(diào)建筑中，在空調(diào)關(guān)機(jī)之后，室溫升高，當(dāng)室外氣溫低于室溫時，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的逆向傳熱可以降低第二天空調(diào)的啟動負(fù)荷。因此，圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫越好，蓄熱量越大，空調(diào)負(fù)荷也越大。

對公共建筑而言，圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成的負(fù)荷在總負(fù)荷中所占比例很小，因此，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能潛力有限。

從圖3中可以看出，墻體傳熱系數(shù)降低40％，所得到的節(jié)能率最大8.1％（哈爾濱），最小2.8%（廣州）?？梢?，在公共建筑節(jié)能中重要的環(huán)節(jié)是降低內(nèi)部負(fù)荷、減少內(nèi)部發(fā)熱量。例如，在保證照度的前提下降低照明負(fù)荷，既降低照明耗電，又降低空調(diào)負(fù)荷，可謂一舉兩得。

3 節(jié)能與室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)

非典之后，人們的健康意識和自我保護(hù)意識增強(qiáng)，對室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)提出更高的要求。

我國大城市80％以上的公共建筑中的空調(diào)末端（AHU）僅有一級粗效過濾，有的甚至只有一層濾網(wǎng)。而根據(jù)美國ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)62-2001，應(yīng)在冷卻盤管或其具有濕表面的處理設(shè)備的前端加設(shè)最小效率（MERV, Minimum Efficiency Reporting Value）不低于6的除塵過濾器或者凈化器。歐洲標(biāo)準(zhǔn)也要求AHU過濾器達(dá)到F7標(biāo)準(zhǔn)。即需要有粗效和中效兩級過濾。整個風(fēng)系統(tǒng)阻力至少比現(xiàn)在增加200Pa。假定一臺3600m3/h的空調(diào)箱，全年運(yùn)行，要增加耗電量2500kWh。

另外，很多大樓的空調(diào)新風(fēng)量也沒有達(dá)到規(guī)范的要求。而且，非典之后，一些新建大樓的業(yè)主對新風(fēng)量提出了超出規(guī)范的要求。新風(fēng)負(fù)荷占空調(diào)負(fù)荷的20～30％，加大新風(fēng)量就意味著能耗的增加。

在公共建筑中，室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)直接影響用戶的舒適、健康和工作效率。對大樓管理者來說，這是“開源”。而建筑節(jié)能則是降低運(yùn)營成本，是“節(jié)流”。開源和節(jié)流應(yīng)該是相輔相成。

因此，建筑節(jié)能工作要以室內(nèi)環(huán)境為底線。一方面，建筑節(jié)能決不能以犧牲室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)為代價；另一方面，對不合理的環(huán)境消費(fèi)（例如夏季過低和冬季過高的環(huán)境溫度、過大的新風(fēng)量、邊使用空調(diào)邊開窗等）行為，即不合理的用能，則應(yīng)該改變。

解決節(jié)能與室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)矛盾還可以采用很多新技術(shù)或原有技術(shù)的集成。例如，獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)（DOAS）、輻射吊頂＋置換送風(fēng)系統(tǒng)、除濕空調(diào)系統(tǒng)等。轉(zhuǎn)

4建筑節(jié)能的評價

開展建筑節(jié)能，需要建立一套科學(xué)的建筑能效評價體系。我國基本上還在沿用按建筑面積平均的能耗絕對值的評價方法。這種評價方法屬于靜態(tài)評價，對不同檔次、不同用途的建筑很難區(qū)分在建筑節(jié)能方面孰優(yōu)孰劣。在上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《集中式空調(diào)系統(tǒng)（中央空調(diào)）合理用能技術(shù)要求與運(yùn)行管理》中引用了日本建設(shè)省所推行的PAL/CEC方法。所謂PAL，是Perimeter Annual Load的縮寫，即“全年熱負(fù)荷系數(shù)”，另外還有設(shè)備系統(tǒng)能量消費(fèi)系數(shù)（CEC，Coefficient of Energy Consumption）。分別有空調(diào)、換氣、照明、電梯和供熱水5個能耗系數(shù)。能量消費(fèi)系數(shù)CEC實際上是建筑設(shè)備系統(tǒng)全年能效的倒數(shù)。因此，用PAL能夠評價建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，而用CEC則可以更直接地評價建筑的能量轉(zhuǎn)換效率。PAL和CEC反映了動態(tài)節(jié)能的思想和轉(zhuǎn)換效率的思想，是一種性能性指標(biāo)。

5綠化對溫濕度的影響

不同的地表狀況會對建筑物周圍的微氣候產(chǎn)生很大的影響。實測表明：綠化草坪、水泥地面、裸地面在夏季工況下，由于太陽輻射的作用，表面溫度差異較大。這種差異的存在會影響到建筑物所處微氣候、建筑物的熱工狀況、建筑物室內(nèi)環(huán)境等，進(jìn)而影響到建筑物的能耗。影響建筑物能耗的綠化可以細(xì)分成兩種——環(huán)境綠化和建筑物綠化。

5.1 環(huán)境綠化

環(huán)境綠化是指建筑物周圍一定范圍內(nèi)的地表綠化，它包括草坪、花壇、樹木等。環(huán)境綠化基本上以大面積的草坪間以灌木為主，道路兩側(cè)及廣場周邊以喬木為主，形成室外場地的立體綠化景觀。這種綠化方式的優(yōu)點(diǎn)在于草坪滿足了人們在林立的樓群之間需要開闊場地的心理需求，道路兩邊的喬灌木可以有效的降低車輛行駛噪音對建筑的影響。

綠色植物在光合作用過程中吸收利用大量的太陽輻射能，直接減少地面對太陽輻射的吸收，與此同時還通過蒸騰作用吸收周圍空氣中的能量，有效降低該區(qū)域的空氣溫度、增加空氣濕度。文獻(xiàn)[1]的研究表明：相同時刻水泥地表面的溫度大于草坪地表面的溫度，該差值在下午16：00時達(dá)到最大值，約為10℃，兩者之差的最小值出現(xiàn)在4：00左右，差值也在2℃以上。裸地與草坪兩者溫度分布的差別與水泥地和草坪的分布差別類似。相同時刻裸地地表的溫度明顯高于草坪地表溫度，在下午2：00相差最多，約為12℃，夜間有所降低。相關(guān)研究同時表明綠化地面與裸地面、水泥地面相比較，對峰值溫度的出現(xiàn)有延遲作用。在調(diào)節(jié)空氣相對濕度方面，一公頃闊葉林，夏季每天可以蒸發(fā)2600升水，草坪等植物的葉面積，一般為地面面積的20倍左右，茂密的莖和葉通過蒸騰作用，能使周圍空氣中的水分增加20%左右。

5.2 建筑物綠化

建筑物綠化是指對建筑物外立面、屋面的綠化。與環(huán)境綠化相比，建筑物綠化對建筑節(jié)能的作用更直接。主要表現(xiàn)在：夏季，通過植物冠蓋、葉片的遮陽作用減少建筑物對太陽輻射熱的吸收，通過蒸騰作用吸收建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量，釋放水蒸汽，改善建筑物外表的熱、濕環(huán)境，降低建筑空調(diào)負(fù)荷，實現(xiàn)節(jié)能；冬季，綠化主要起屏蔽作用，減小風(fēng)壓對建筑物的作用，從而減小冷風(fēng)滲透和外表面對流換熱損失，降低供熱負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能目的。

實測結(jié)果表明：在室外氣溫38℃時，無綠化建筑物的外表面（深灰色外墻涂料）溫度最高可達(dá)50℃，而有綠化建筑物外墻面溫度為27℃；有綠化建筑物室內(nèi)溫度較無綠化建筑物室內(nèi)溫度約低3~5℃，降溫效果明顯。

日本學(xué)者的實驗研究表明：相同條件的平屋頂，在種植草坪的情況下，可使室內(nèi)溫度降低約7℃。

為達(dá)到夏季減少建筑物對太陽輻射的吸收，冬季即起到對風(fēng)的屏蔽作用又不至于降低太多建筑物對太陽輻射熱吸收的綠化目的，建筑物立面的綠化應(yīng)以多年生落葉攀緣類植物為主，屋面以種植草坪為主。

6 綠化對空氣品質(zhì)的影響

合理選擇綠化用花草樹木品種可大幅度提高室外空氣品質(zhì)。樹木、草坪凈化空氣是由于植物的光合作用和吸收作用。通過光合作用每公頃闊葉林(相當(dāng)于1公里道路兩側(cè)單行行道樹)每天能吸收1000kg的二氧化碳，釋放出730kg的氧氣，可以供1000人所需，一般來說，一個人一天需要0.7kg的氧氣，人均擁有10平方米的樹木或25平方米的草坪，就能自動調(diào)節(jié)空氣中CO2與O2的比例平衡，保持空氣清新。植物在進(jìn)行光合作用的同時，還會吸收一氧化碳(CO)、二氧化硫（SO2）、氮氧化物(NOx)、碳?xì)浠衔?HC)、氯氣、氟化氫 、氨及汞、鉛蒸氣等，例如成片的松林，每天可以從1立方米的空氣中吸收20毫克的二氧化硫。

7綠化與噪聲防治

植物能夠降低噪音是因為植物的葉片能夠?qū)⑼渡涞剿厦娴脑肼暦瓷涞礁鱾€方向上，葉片的輕微震動能使噪聲能量得到消耗而減弱，據(jù)測定，快車道的汽車噪聲，在穿過12米寬的林帶后可以降低噪聲3～5dB，穿過40米寬的防護(hù)林帶時，噪聲會降低10～15dB。

8結(jié)論

空調(diào)公共建筑的節(jié)能，是一個比較復(fù)雜的課題。必須建立動態(tài)節(jié)能、系統(tǒng)節(jié)能的思想，在夏季工況下，通過綠化可有效降低微環(huán)境的空氣溫度、提高相對濕度、降低空氣中有害氣體濃度和含塵量、降低噪聲危害，改善建筑物所處環(huán)境的熱工狀況，為建筑物充分利用自然通風(fēng)降溫提供條件，正確處理好幾對看似矛盾的關(guān)系，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。有很多中國特有的建筑節(jié)能與綠化節(jié)能課題等待我們?nèi)パ芯俊?/p>

主要參考文獻(xiàn)

[1] H. Zhou, W. Long, The Part Load Performance Study of Water-Cooled Chiller at Chinese Climate Zone, Proceedings of 21st IIR International Congress of Refrigeration, Washington D.C., Aug. 2006

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