王振,王戰(zhàn)東
(漢嘉設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司山東分公司,濟(jì)南250014)
根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn), 我國(guó)以及世界碳排放量明顯減少,證明了低碳經(jīng)濟(jì)是未來發(fā)展的趨勢(shì)所在。 對(duì)于建筑工程而言,在建筑中碳排放量越低,其距離低碳經(jīng)濟(jì)越近一步。
通過將低碳技術(shù)融入高校建筑中, 可使高校能夠在設(shè)備設(shè)施多種多樣、 學(xué)生與教師密集的情況下, 改善室內(nèi)空氣質(zhì)量,減少污染物,避免大量能源資源的損耗。 山東建筑大學(xué)是我國(guó)第一批低碳校園之一,作為高校低碳建筑的典范,通過對(duì)低碳技術(shù)在教學(xué)樓、宿舍樓等建筑中的運(yùn)用,其社會(huì)效益得到明顯提高,同時(shí)經(jīng)濟(jì)成本也控制在預(yù)見范圍內(nèi)。
低碳技術(shù)作為能夠有效控制溫室氣體的新型技術(shù), 是由電力、建筑、化工以及可再生能源等多個(gè)領(lǐng)域經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)開發(fā)出來的。 目前,低碳技術(shù)包括3 類:(1)排放量大的節(jié)能減排技術(shù),煤資源的勘探開發(fā)技術(shù)等,即減碳技術(shù);(2)部分可再生資源技術(shù),如太陽能、風(fēng)能等,即無碳技術(shù);(3)去碳技術(shù)[1]。同時(shí),低碳建筑技術(shù)作為一門交叉學(xué)科, 在高校建筑物中應(yīng)用低碳建筑技術(shù),需要立足建筑物自身特點(diǎn),尋找與其相適應(yīng)的低碳技術(shù),對(duì)建筑物所產(chǎn)生的排放量進(jìn)行定量分析,從而實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的目的。
從施工建造和建筑物使用的整個(gè)生命周期內(nèi), 減少化石能源的使用,延長(zhǎng)建筑物使用壽命,保證建筑物質(zhì)量和使用效能,從而達(dá)到有效降低二氧化碳排放量,將此能夠?yàn)槿祟愄峁┌踩孢m環(huán)境的建筑稱為低碳建筑[2]。低碳建筑能夠充分有效發(fā)揮低碳技術(shù)作用,節(jié)能減排,主要是通過改善建筑材料、革新管理和施工方式等途徑實(shí)現(xiàn),還需充分利用可再生能源,延長(zhǎng)建筑使用壽命。
高校作為教書育人的重要場(chǎng)所, 人數(shù)多且對(duì)社會(huì)具有一定的影響力, 低碳技術(shù)的應(yīng)用有助于樹立師生的可持續(xù)發(fā)展觀念, 培養(yǎng)其低碳環(huán)保意識(shí), 有利于我國(guó)節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 現(xiàn)階段,我國(guó)仍只有少數(shù)高校建筑采用低碳技術(shù)。 低碳建筑中低碳技術(shù)一般多應(yīng)用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、機(jī)電系統(tǒng)、智能樓層等。 (1)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的節(jié)能技術(shù)包含建筑選址及合理朝向、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱、屋頂綠化、自然通風(fēng)等技術(shù),其中,選址朝向和墻體節(jié)能基本均能達(dá)到30%以上。(2)建筑機(jī)電系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)有區(qū)域供冷、低溫送風(fēng)、綠色照明等技術(shù),若合理使用綠色照明技術(shù)能夠節(jié)能50%。(3)智能樓層則是在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行能源管理和樓層控制技術(shù), 一般都能夠節(jié)能20%以上[3]。
由于我國(guó)地域遼闊,各區(qū)域氣候條件不同,因此,低碳技術(shù)在實(shí)際中應(yīng)用的方式各不相同。 寒冷地區(qū)最冷月平均溫度在0~-10℃,最熱月平均溫度在25~30℃,一年中日平均氣溫≤5℃的天數(shù)有90~145 d;寒冷地區(qū)四季分明、溫差較大、日照充足[4]。 在此氣候條件的影響下,我國(guó)建筑設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)定中對(duì)于寒冷地區(qū)建筑做出特別要求, 要求建筑確保冬季能夠保溫的同時(shí), 部分地區(qū)還需做到夏季防熱。 本文通過以山東建筑大學(xué)建筑物為例進(jìn)行深入剖析, 研究寒冷地區(qū)低碳技術(shù)的應(yīng)用。
教學(xué)樓作為學(xué)習(xí)場(chǎng)所,學(xué)生白天大部分時(shí)間在教學(xué)樓,因此,寒冷地區(qū)高校教學(xué)樓應(yīng)冬暖夏涼。 (1)教學(xué)樓應(yīng)確保布局科學(xué)合理,并要對(duì)其體形型進(jìn)行一定控制。 考慮教學(xué)樓走向時(shí)應(yīng)著重考慮溫度和風(fēng)向風(fēng)速兩方面,對(duì)教學(xué)樓進(jìn)行防護(hù),使其形成完整且封閉的空間,減少冷風(fēng)干擾,同時(shí)確保教室采光條件達(dá)到一定要求,保證陽光充足。 (2)教學(xué)樓低碳技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)注意遮陽對(duì)教室氣溫的影響。 教室窗戶須有遮陽裝置,避免夏季光照,降低室內(nèi)溫度,一般多選用節(jié)能的外部百葉遮陽方式。 遮陽需規(guī)避對(duì)教學(xué)樓自然采光和通風(fēng)的影響,而百葉遮陽能夠很好地實(shí)現(xiàn)隔熱、通風(fēng)、采光的作用。 寒冷地區(qū)的遮陽需結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)、光照變化等進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。 (3)實(shí)現(xiàn)低碳校園可通過智能化控制系統(tǒng),有效解決室內(nèi)通風(fēng)問題,提高舒適度,達(dá)到節(jié)能目的,同時(shí),可在室內(nèi)通風(fēng)不好時(shí)啟動(dòng)機(jī)械通風(fēng)裝置,改善室內(nèi)環(huán)境。
高??蒲修k公樓一般需進(jìn)行合理布局,科學(xué)設(shè)計(jì)其體型,確保其能夠自然采光和通風(fēng)。
1)合理布局。 科研辦公樓應(yīng)選擇向陽方位,保證和其他建筑物之間留有一定距離, 其自然采光和通風(fēng)需借助太陽光實(shí)現(xiàn);考慮冬季和夏季風(fēng)向?qū)蒲修k公樓的影響;注意科研辦公樓的圍護(hù)結(jié)構(gòu),確保能夠在白天存儲(chǔ)足夠熱量,有效緩解夜間溫度降低。
2) 由于科研辦公樓能源消耗與體型系數(shù)有緊密聯(lián)系,因此,科研辦公樓體型系數(shù)需要合理控制,如通過加大辦公樓長(zhǎng)度和深度等方式進(jìn)行體型系數(shù)的控制。 若寒冷地區(qū)日照充足,科研辦公樓需確保南面吸收光照豐富,且大于外散熱量。
3)自然采光與通風(fēng)??蒲修k公樓采用庭院式布局能夠有效加強(qiáng)自然采光效果,同時(shí)通過合理設(shè)計(jì)采光口大小,能夠有效避免科研辦公樓的熱損耗以及產(chǎn)生眩光,如圖1 所示??蒲修k公樓的通風(fēng)需考慮到多方面因素, 達(dá)到自然通風(fēng)的目的。
圖1 山東建筑大學(xué)辦公樓中庭采光效果圖
學(xué)生公寓是學(xué)生的休息場(chǎng)所, 同時(shí)學(xué)生在此停留時(shí)間最長(zhǎng)。 學(xué)生公寓建設(shè)時(shí),在控制成本的同時(shí),還需考慮到其舒適性和安全性。 因此,公寓建筑在設(shè)計(jì)建設(shè)時(shí)需選用科學(xué)合理的低碳技術(shù)。
1)對(duì)于寒冷地區(qū)的高校公寓選址朝向,應(yīng)選擇在避風(fēng)且光照充足的區(qū)域,且同時(shí)需考慮到夏季的通風(fēng)流暢。 自然通風(fēng)能夠確保室內(nèi)干燥,且保證宿舍空氣清新,有利于學(xué)生身心健康。 此種方式能夠改變依靠空調(diào)調(diào)節(jié)溫度和濕度的方式,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。
2)學(xué)生公寓的采光設(shè)計(jì)。 室內(nèi)陽光充足是確保學(xué)生身心健康的重要條件,同時(shí)能夠消滅病菌。 為使公寓陽光充足,公寓設(shè)計(jì)時(shí)需考慮到地理?xiàng)l件、 公寓高度、 日照條件等多種因素,其中需注意節(jié)約用地原則。 除此之外,還可采用新型材料對(duì)日光進(jìn)行優(yōu)化和開采。
3) 學(xué)生公寓可再生資源的有效利用。 公寓通過使用被動(dòng)式太陽能能夠很好地進(jìn)行陽光采集和降溫, 此技術(shù)能夠幫助高校節(jié)省大量公寓采暖制冷費(fèi)用。 同時(shí),太陽能加熱后的生活熱水作為無廢無污的水資源, 可以達(dá)到可持續(xù)利用的目的。
4) 山東建筑大學(xué)對(duì)于學(xué)生公寓使用后的污水在排出后,將其集中在中水處理站進(jìn)行處理, 如圖2 所示。 圖2 中中水處理設(shè)備能夠保證處理后的水質(zhì)達(dá)到國(guó)家生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),最后將處理后的水用于公寓沖廁,這一舉措在解決高校污水問題時(shí),節(jié)約了大量水資源,同時(shí)獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
圖2 中水處理設(shè)備
總而言之, 寒冷地區(qū)大學(xué)校園建筑物應(yīng)用低碳技術(shù)對(duì)于高校發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 通過科學(xué)合理運(yùn)用低碳技術(shù),有助于實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展。 同時(shí),因地制宜選擇綠色節(jié)能低碳技術(shù),可推動(dòng)高校發(fā)展及為節(jié)能減排、科技、環(huán)保一體的“綠色校園”。