建筑能耗范文

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建筑能耗

篇1

关键字:建筑能耗,现状,对比,节能,政府政策

Abstract: according to the relevant data shows, China's current energy consumption, the proportion of building energy consumption has been far more than 43%, while developed countries of the building energy consumption accounts for 1/3 of total national energy consumption. But in the model in the process of urbanization, the sustainable development concerns the architecture and city, it is the bounden duty of the architect and designer. So all you have to do is to reduce the energy consumption of buildings. In this paper, the status and difference comparison of Chinese and foreign building energy consumption, defect found Chinese architectural aspects and related suggestions.

Keywords: building energy consumption, the status quo, contrast, energy saving, government policy

中图分类号:TU111.19+5 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)

1.引言

众所周知,我国人口众多,虽然资源丰富,但我国处于快速的发展阶段,对资源的利用非常大。而且人均资源就相对贫乏。在中国目前的能源消耗中,建筑能耗所占比例已超过43%。而中国建筑过分地追求建筑形式、装饰以及设施标准等,造成建筑能耗过高过大,严重影响了自然生态环境。同时一些落后的高能耗生产工艺技术及工业设备等仍在使用,高能耗建筑也大量存在。我。国单位国内生产总值能源消耗量为发达国家3倍以上,因此节能势在必行。为此,我们不能一味的模仿国外的建筑,也不能盲目的追求建筑形式、装饰。而是要从根本上来解决建筑高能耗的问题。

2.我国建筑能耗的现状

2.1建筑能耗

建筑能耗的定义有两种:广义的建筑能耗是指从建筑材料的制造到建筑使用的过程中所消耗能耗。狭义的建筑能耗是指建筑的运行能耗,就是人们日常用能,他是建筑能耗中的主导部分。而在建筑能耗中,空调能耗又占有主要比例,约为2/3左右。建筑能耗与工业能耗、农业能耗及交通运输能耗共称为民生能耗,我国空调能耗占有总能耗的22%左右。

2.2中国建筑能耗特点

我国南北方气候差异较大,由于北方气候寒冷,所以北方在冬季会全期采取空调暖气采暖。而我国建筑能耗主要有北方城镇建筑采暖能耗,;城镇居民生活用电;农村居民生活用能;大型公共建筑用电和一般公共建筑用电等。而在其中,空调与采暖能耗占了超过一半的比重。

另一个特点是,我国是以煤炭做为主要的能源。而我国现在的煤炭利用率一直处于很低的水平,这就间接导致建筑能耗的居高不下。

我国正处于快速的发展阶段,任何国家的快速发展阶段都不可避免的带来大量的建筑能耗。二十世纪初期,我国每年新建的建筑高达16 亿~20 亿m2,是世界上最大的建筑市场并且由于人口的快速增长,以及人均的房屋面积的增长,导致中国对房屋的需求量也在快速的增长,。同时由于中国的房屋建筑寿命特别的短,就造成了居高不下的建筑能耗。同时,中国的建筑大多是高能耗建筑,并没有采取什么节能措施,因此,中国的建筑能耗并没有出现降低迹象,反而会随着时间的推移,以及更过高能耗家电的普遍推广,建筑能耗持续上升的现象。

2.3我国建筑能耗的问题与措施

2.3.1国民的节能意识的欠缺

一方面由于政府对建筑节能工作的宣传并没有深入到群众生活当中,大部分人对于我国目前能源的供求现状不了解,缺乏相关的节能知识。其次,大部分人认为节能环保离自己的生活比较远,并没有达到与自己息息相关的地步,因此并没有把节能当做日常生活中的所应尽的义务。

2.3.2节能技术设备的落后

以取暖设备为例,欧美国家以及日本的居民住宅大多数是小型住宅楼,因此,取暖采用的是分散方式,包括燃气和燃油壁挂炉等,而我国有与人口众多,大多是以商品住宅楼聚集,因此绝大多数采用的是集中供暖系统,供暖设备的热源输入会有集中供暖热源损失,官网运输损失以及公寓楼内的供热损失,这些功能损失大约占采暖损耗的20%-40%。单考虑到北方是单季节供暖,因此采暖总能耗就相对小于同等气候下的欧美国家。

我国现有建筑技术相对比较落后,节能率又低,大多是常规的建筑节能产品,高科技的节能建筑材料开发应用范围较窄,并且造价成本增加,市场难以接受,这些都影响了建筑节能技术的扩展。

2.3.3政府相关政策的缺乏

一方面由于政府缺乏相关的鼓励政策,导致建筑商由于经济考虑,而不得不采用一些技术落后的设备,导致高的建筑能耗,另一方面由于政府缺乏监管制度,整个建筑过程中处于无人监督的境况,从而时间能宣传只能流于形式,而没有实际的效应。

3.国外的建筑能耗

3.1政府相关机构

这里我们考虑的国家是欧美与日本等发达国家作为比较。欧美国家比我国早发展半个世纪,因此,他们对建筑能耗的认识就比我们早,针对建筑能耗,欧美等发达国家专门设立了相应的建筑能耗评价机构。同时还有一些报刊机构对本国的建筑能耗数据及行了统计分析。此外,欧美国家大多设立了建筑节能标准,多数国家采用单独编制建筑节能标准的方式。

3.2技术设备与政策

由于欧美大多处于发达国家水平,经济技术以及资金的完备,使得欧美国家的建筑能耗远远小于中国。同时由于国家的相关政策的鼓励,大多数企业所采用的生产设备与居民的供暖家电设备都处于节能的环节中。例如美国推动建筑节能的政策,一是建筑物本身的热工性能,即通过提高建筑围护结构的保温隔热性能、门窗的密闭性能和充分利用通风、太阳能、自然采光等措施来降低采暖和空调的能耗;二是提高建筑物内的能耗系统及设备的能源效率,包括采暖、空调系统、照明灯具、热水器、家用电器及办公设备等。

4.中外建筑能耗对比

4.1建筑能耗总体比较

由于中国的发展现状的限制,我国的建筑能耗总量比较大,但由于人口众多以及建筑的文化差异,使得人均的建筑能耗相对的小于同等条件气候的欧美国家。根据相关文献数据显示,发展中国家的工业能耗远大于发达国家,但建筑能耗比重小于发达国家,但建筑能耗总量大于发达国家。发达国家的经济基本处于缓慢稳定阶段,而我过处于发展中国家的快速发展阶段,相对的工业能耗和建筑能耗都会比发达国家大,但随着经济的进一步发展,我国的工业能耗会相对的降低,而建筑能耗所占的比重就会慢慢的变大。

4.2建筑分项能耗比较

4.2.1住宅建筑能耗

中国的城镇住宅能耗总量已经接近于欧美发达国家水平,但由于人口的庞大,人均住宅远小于发达国家。中国住宅能耗主要有供暖能耗和供电能耗。供暖包括采暖和生活炊事热水等,根据我国的建筑能耗的特点,采暖能耗占了建筑能耗的大部分同时由于住宅建筑特色,以及采暖设备的原因,我国住宅采暖能耗比欧美的采暖能耗要大得多,但由于我国是部分地区采暖,以及单季节采暖,我国城镇采暖热损耗小于欧美国家。而我国非城镇地区由于经济的相对落后,以及供电设备的不完备,采暖设施大多的无法使用。使得我国的居民建筑采暖能耗人均小于欧美国家。

住宅供电方面,我国住宅单面积住宅用电量不到发达国家的二分之一。这是由于人民的生活水平所限定的。在发达国家,人民对生活的舒适度追求较高,例如对室内温度的舒适感,对周围环境的舒适度的要求使得发达国家的供电消耗远远比我国大

4.2.2公用建筑能耗

中国的人均GDP较发达国家还比较低,但大型公共建筑电耗量已经接近于发达国家的公共建筑电耗的水平。

中外公共建筑能耗差别在于中国一般公共建筑一般采用自然通风,空调采用的是分体空调,局部空间局部时段空调,而一般由于楼层的层数限制,一般不采用电梯,照明则是优先使用自然采光,总结下来中国一般公用建筑的单位面积能耗为48kwh。对于大型公共建筑,通风条件是外区自然风优先,内区机械通风,局部时段空调中央空调建筑体量大,内区需要全年供冷,采用电梯,照明采用的是内区电力照明,外区自然光优先。对于大型的建筑单位面积损耗为112kwh。以美国为例,美国的公共建筑一般不采用外部开窗通风,一般使用的是机械通风,空调为全时段全空间的中央空调,采用电梯和电力照明供暖,则其单位面积能耗250 kwh。可以看出,我国总体公共建筑单位面积能耗低于发达国家水平,正是不同的建筑室内环境要求与营造模式的不同引起的近年来,我国的公共建筑越来越趋近于发大国家的建造模式,使得公共建筑能耗呈现持续增长趋势。

5.节能措施

能源日益紧张的今天,建筑节能越来越受到重视。世界各国特别是欧美发达国家对节能技术进行了充分的研究。我国起步较晚,但必须要快马加鞭,尽快赶上。

5.1政策改革

首先政府要提出相关政策法规和节能标准。为促进建筑节能的顺利进行,很多发达国家采取了许多积极的政策措施。例如日本、德国对利用太阳能建筑实行财政补助;美国采取了多样化的政策扶持举措。为调动市场的积极性,政府需需出台相关的政策,以此来鼓励引导市场,促进建筑节能发展。对于节能标准,我国与2001年已经颁布了相关标准,建议政府根据各地区的情况颁布不同的采暖标准。

5.2设备技术理念的改变

技术与理念的改变必须要在一个层次上进行,不能盲目的依靠外国的技术与设备发展自己的经济。要从观念上改变,政府要推广节能设备与技术的,企业则要开展学习研发新型节能设备的活动。要通过意识上的改变来提高我国的研发能力,促进节能技术的发展。应组织相关团队来进行节能方面的研究工作。

5.3居民意识的改变

从发达国家的经验看,要想建设一个节能型社会,应让节能渗透到人们的生活习惯中去,成为一种生活方式。

一个新兴产品的应用,不仅需要新的技术,企业和政府的推广,更需要一个市场。只有人们的认识达到了,才会从生活正的方方面面来体现节能环保的行动。这样先进的节能技术才会渗入到市场,深入到人们的生活当中去。

给发达国家建筑节能技术与实践的比较,结合我国的实际情况,借鉴发达国家的节能经验,来实现我国的建筑节能快速发展与提高。

参考文献

[1] 符敬慧.浅谈我国能源现状与建筑节能[J].建材发展导向,2006,(4).

[2] 崔新明,廖春波.国内外建筑节能的比较与经验[J].

篇2

[关键词]公共建筑;护;节能

中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:

前言

随着社会的进步,建筑行业的发展和越来越严峻的能源资源问题的日益严峻,我们不得不考虑建筑能耗的问题。通过探究建筑能耗的降低途径,实践证明,加强建筑护结构的节能措施是减少建筑能耗的最直接有效手段之一,尤其在公共建筑中适用。现阶段,全球的能源增长速度要低于人口的增长速度,地球变暖问题越来越严重,从而使得人们把节能提高到一定的重视高度。我国的建筑业发展非常迅速,也使得建筑能耗的比重不断地增加。为了社会的可持续发展,建筑节能是发展的必然。建筑的护结构主要就是指外墙、屋面、门窗和地面等部位,其保温隔热水平是建筑节能的重要环节。建筑结构的保温性能达不到要求,直接导致建筑耗能量的增加。因此,加强护结构节能设计,从小的方面来讲,可以对居住环境进行改善,从大的方面来讲,促进社会的可持续发展。

1护结构节能设计原理

建筑护结构的传热过程为室外综合温度作用下的非稳态传热,是由室外气象参数决定建筑室内热环境。护结构包括外墙、门窗、屋面、地面等部位,由这些结构组成的空间,其室内热环境的优劣是由室外自然气候和围护结构的保温性能来决定。改善建筑热环境,将室外热作用对围护结构的影响进行减弱,这是围护结构节能设计的主要内容。护结构的保温性能是指护结构体系在冬季阻止室内向室外传热,在夏季空调开启时阻止冷量外传,从而使得适当温度的能力得以保持。采暖、制冷设备的运行能耗以及人体舒适度直接受护结构体系保温性能好坏的影响。

2外墙节能技术

建筑护结构中,占有护面积较大比例的就是建筑外墙,通过外墙的建筑耗热量基本达到整个建筑耗热量的30%~40%,(对于农宅,该指标可达到50%)因此,在此主要分析一下外墙的保温形式和特点

2.1外墙保温类型

单一材料保温节能外墙,其所用的材料为单一的加气混凝土和烧结保温砖等材料。复合保温节能外墙,其按照保温材料设置位置的不同,可分为内保温、外保温和夹心保温外墙。

2.2外墙内保温技术

外墙内保温技术这种方式的优点:(1)没有高要求饰面和保温材料的耐候性和防水等技术指标,取材较方便;(2)楼板将内保温材料分隔开来,施工只需在一个层高范围内进行,根本不需要对脚手架进行搭设; (3 )内保温可以满足夏热冬冷地区的要求;(4)在对既有建筑的节能改造具有一定的困难时,此时较大可能选取内保温。这种方式同时还存在很多缺点:(1)会由于圈梁、构造柱、楼板等部位产生的热桥,损失较大的热量;(2)饰面层由于构造、材料、施工等原因发生裂缝现象;(3)对于用户二次装修和吊挂饰物不方便;(4)室内使用空间被占有;(5)在节能改造既有建筑时,对居民的日常生活产生较大干扰;(6)室外气候会对墙体产生巨大影响,昼夜和冬夏温差大,墙体开裂现象容易发生。

2.3外墙夹心保温技术

在外墙的内、外侧墙片之间放置保温材料,从而形成夹心墙体,这就是所谓的外墙夹心保温。外墙夹心保温构造有三层,即外叶墙、内叶墙和保温层。就我国北方采暖地区的多层建筑而言,承重内叶墙通过都是采用240mm厚的砖砌体,维护结构的外叶墙通常采用90mm厚的砖砌体,并且对于夹在内、外叶墙中间的保温层,可以用适当数量的经过局部防腐处理钢筋穿过,在内外墙内砌筑钢筋两端,以实现内外墙连接。这种方式的优点:(1)能够有效保护内侧墙片和保温材料,对保温材料的选材没有较高的要求,只要满足节能标准的要求,很多材料均可选择使用;(2)只要不影响冬季施工就行,因此,对于施工季节和施工条件要求并不高。这种方式也具有一定的缺点:(1)与传统的墙体相比,此类墙体较厚;(2)有连接件连接内、外侧墙片,传统墙体的构造较为复杂,施工工艺也较为复杂;(3)护结构的“热桥”较多;(4)室外气候对外侧墙片的影响较大,季节温差较大,昼夜温差较大,从而使得墙体容易开裂。

2.4外墙外保温技术

外墙外保温,即保温层构建在垂直外墙的外表面上,这种外保温可用于新建墙体,还可以用于既有建筑外墙的改造。外墙外保温与外墙内保温相比,其优势有:(1)对主体结构进行保护,进而使得建筑物寿命得以延长;(2)对于“热桥”的影响基本能够消除;(3)改善了墙体潮湿情况;(4)对室温保持稳定性有促进作用;(5)对于旧建筑物进行节能改造有帮助;(6)由装修破坏保温层现象得以避免;(7)房屋使用面积不发生任何变化。与其他外墙保温技术相比,外墙外保温技术不仅综合性质量好,并且其热工效果表现也很好。而在目前,外墙外保温也已经成为我国大多数地区采用的结构节能的主要方式。

3 屋面节能技术

3.1 倒置式屋面

所谓的倒置式屋面,即采用保温层在防水层之上的做法,一般采用:找坡层-找平层-防水层--结合层-保温层-隔离层(可选)-保护层的做法。保温层常用的保温材料有高密度膨胀聚苯板、挤塑聚苯板、聚氨酯泡沫塑料等。倒置式屋面的做法可避免防水层产生由温度变化引起的早期破坏以及卷材防水层的鼓包现象、延长防水层的使用年限,并可充分发挥保温隔热层的节能作用,目前在各类建筑屋面上会优先考虑应用。选用倒置式屋面的保温材料时,保温材料本身除有较小的吸水率外,还要具有一定的压缩强度。国外典型的倒置式屋面较多采用挤塑聚苯板(XPS)作为保温材料。

3.2 正置式屋面

采用正置式屋面,由于防水层直接与环境接触,在昼夜温差及室外温度的变化下防水层表面易产生较大的温度应力,经过几个交替循环后油毡表面延性降低,变脆、变硬、产生裂缝,致使防水层在短期内受到破坏。过去的正置式屋面多采用膨胀珍珠岩作为保温材料,膨胀珍珠岩具有很强的吸湿性,吸湿后在高温下产生湿气,易在防水层内侧外鼓形成气泡,而膨胀珍珠岩则因吸湿其保温效果大大降低。故尽量在全年和全天温度变化小的地区选用此类屋面。还应当尽量选用膨胀聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)等吸水率较小的保温产品。

4 遮阳技术

4.1 窗户的遮阳

一般情况下,窗户的遮阳我们分为可分为内遮阳和外遮阳。采用在窗的内侧悬挂窗帘等内遮阳方式可以防止太阳的辐射,但只是把太阳辐射热量转换为其他形式的热量,仍然散发到室内,对降低空调能耗的作用影响不大。窗户外遮阳可以有效的将太阳辐射阻挡在室外,从而也就不会构成室内得热。窗户外遮阳的基本形式可分为四种:水平式、综合式、垂直式、挡板式。

4.2 墙体遮阳

通常,外墙遮阳的目的是防止夏季太阳直接照射在外墙表面,使外墙表面温度升高,增加向室内的传热量。西向外墙在日照下有时表面温度可超过50e,导致室内炎热。

5 玻璃节能技术

在现代建筑中,由于外窗是建筑能耗比例较大的构件,除了前面所提到的遮阳措施以外,提高玻璃的隔热品质有助于明显降低能耗。有关资料的数据表明,门窗的能耗约为墙体的4倍、屋面的5倍,约占建筑围护结构总能耗的40%~50%,夏季因太阳辐射热透过单玻璃窗射入室内而消耗的冷量约占空调负荷的20%~30%。影响玻璃热工性能的4个比较重要的参数为:玻璃的传热系数K值;遮阳系数;可见光透过率;太阳得热系数。

所以,使用不同的玻璃对整窗户的热工性能影响很大,宜采用充填惰性气体的中空玻璃或特种玻璃,如 Low-E 玻璃、真空玻璃、热反射镀膜玻璃等, 其热工性能比较好,应在条件具备的项目上优先采用。

结束语

在能源资源利用情况日益严峻的今天,我们必须跟随世界和中国建筑节能发展的大趋势和大潮流,抓住机遇,迎接挑战,开拓进取,搞好建筑护结构的节能。 改善室内热环境,促进建筑技术和建筑产业的发展,为合理利用资源、保护生态环境、提高人民生活质量而努力。

[参考文献]

[1] 柳孝图.建筑物理[M].北京.中国建筑工业出版社,1999.

[2] 李胜兰 .遮阳隔热技术的应用分析 [J].南方建筑 ,2006,(6):79~80.

篇3

当前,人们越来越关注能源价格的上涨、对能源的依赖性以及气候变化对生存环境产生的影响等问题。统计数据显示,建筑物是主要的能源消耗体。这一事实强调并显示了将楼宇中能源使用作为研究重点,以求减少国家的能源消耗。针对新建筑的设计、施工以及现有建筑的翻修,建筑行业通过整合高效节能策略,实现降低能耗的目的,同时实现现有建筑物的高效运作。通过增加使用现场和异地的可再生能源,进一步降低对化石燃料等能源的依赖。

如今,净零能耗建筑理念逐渐兴起。其本质是在建筑物使用一个周期的过程中,能够实现能源的再造。目前,这一思想逐渐由理论演变成现实。但是只有少数建筑符合高效节能建筑的要求,能够被称之为“净零能耗”建筑。随着施工技术的发展,可再生能源系统和学术研究的进步,净零能源建筑变得越来越具有可行性。

对于净零能耗建筑,存在多种不同的定义。但是,大多数都认为它必须满足两个要求:它是减少能源需求的典型建筑;利用可再生能源系统来弥补被消耗掉的能源。

大多数净零能耗建筑与电网进行了连接。当可再生能源的发电量不能满足建筑物的能量负载时,可以使用传统的能源(天然气,电等)提供的电能。反之,如果现场发电量超过建筑物所需的实际用电量,出于节能方面的考虑,在法律允许的范围内,将多余的能量应重新导入公用电网。超额电量与后期使用电量相抵消,实现了零净能耗。由于能量储存在技术和成本上受到限制,与电网连接通常是十分必要的,促使净零能耗实现均衡运行。

不管“净零能耗”建筑的定义和标准如何,通过有效的建筑设计,最大限度地减少能源的使用是最基本的设计原则和最高的设计标准。能源效率是投资回报率最高的、最具成本效益的战略。在发展可再生能源的计划之前,最大限度地增加提高效率的机会,将最大限度地减少可再生能源项目所需的成本。采用先进的节能分析工具,设计团队可以优化能源效率与设计技术。

节能措施包括为了降低需求负荷而采取的设计战略及相关功能,如高性能的信封,空气屏障系统,采光、遮阳设备,精心挑选的窗户和玻璃,被动式太阳能采暖,自然通风和水养护。一旦建筑物负荷减少,负载就能够满足建筑物设备和系统的高效运转。主要是节能照明,灯光控制,高性能的暖通空调和地热热泵。还有能量转换装置,如热电联合系统,燃料电池和不产生可再生能源的微型燃气轮机。他们将化石燃料转化为热能和电能,并考虑能源效率战略。

一旦提高效率的措施被采纳,后续所需能源就可以使用可再生能源技术来满足。常见的现场发电策略包括光伏(PV)、太阳能热水、风力涡轮机。可再生、现场提供的热能有时会通过有效利用生物质来实现。木材,木球,农业废弃物等类似的物品可以在现场实现燃烧,提供空间加热,热水服务等。生物燃料,如生物柴油,通常也可以与常规化石燃料一起使用,以满足热负荷的需求。对于那些随时可用的,可复制的,最符合成本效益的可再生资源要给予优先使用权。 随着时间的推进,必须充分考虑对系统的维护。使用生命周期成本分析法评估各个系统的经济价值。

根据净零能耗的标准以及发展方向,建筑物也被允许使用异地能源来抵消建筑物内部的能源消耗。如果空间有限,设施所有者会在一个特定的空间安装一个专门的风力涡轮机。但大多数情况下,异地可再生能源额度是通过购买来实现的。可再生能源额度源于可再生能源技术。一些大型的风力发电场,太阳能电站,地热发电厂,水电设施都无需使用化石燃料或主要能源。建设和使用这些设施的成本是通过销售可再生能源的额度来实现的。

净零能耗建筑是一种非常前卫的建筑理念,已日趋流行。这一建筑思想放弃了煤炭、石油、电力等常规能源,依靠太阳能、风能、生物质能等可再生能源实现建筑物的合理运行。净零能耗建筑的发展与普及不是一蹴而就的,需要一个长期的发展过程。它已经成为了建筑业的发展趋势,极具示范意义。

由于“零能耗”和“净零能耗”概念相对较新,行业内还没有给出明确的定义,但是零能耗的理念却被广泛接受。美国能源部(DOE)和国家可再生能源实验室(NREL)已经率先进行关于“净零能耗”的研究,并且一直持续到现在。可再生能源实验室提出了几种关于“净零能耗”的概念。他们鼓励建筑设计师,业主和经营者根据项目要求选择最佳建筑理念和建筑策略。他们公布了关于“净零能耗”的最终定义,从四个方面体现这一思想和理念。

①“净零能耗”的现场

通常是指在不考虑能源起源地的前提下,,某种能源消耗和创造的地点,如建筑物。在一个“净零能耗”的建筑物内,每单位空间在一年内消耗掉的能源,在一年内必须全部弥补和创造出来。

②“净零能耗”的来源

是指提供给能源使用地的主要能源类型,包括能源在产生、传输和分配过程中损耗和浪费的那部分。例如,煤电厂每发出1 焦耳的电力需要消耗3 焦耳的煤炭。如果某建筑物需要天然气,那么每消耗20 焦耳,就会提取1 焦耳,同时将创造的天然气输送到能源消耗地。虽然“净零能耗”建筑物的衡量标准会由于地区和具体因素而不同,但是一般都包含这些基本的要素。

③“净零能耗”的成本

是运用的最简单的衡量标准。意味着这个建筑物在一年内能耗账单为0 美元。 在某些情况下,业主或经营者可充分利用销售现场可再生能源额度实现成本的降低。

篇4

为了检验办公建筑能耗模型自动校正方法的有效性和准确性,将选取一栋实际办公建筑来进行验证。本章将首先建立该办公建筑的IDF能耗模型,并计算首次能耗模拟输出同实测能耗的误差。手动调整照明功率密度和设备功率密度后,运行自动校正软件,并对校正结果进行分析和对比。

二、实际建筑能耗模型

1  建筑概况

所选大楼建筑共19层,层高均为4.8m,总建筑高度91.2m。标准层面积为1093.7 m2,总建筑面积20780 m2。该办公大楼空调系统为VAV系统。办公大楼空调系统常年运行。夏季制冷,冬季制热。办公建筑工作时间从8: 00到18:00,提前一小时制冷哄热。采用建筑能耗模拟软件EnergyPlus进行初始模型的建立,首先应该建立办公建筑的几何模型并设置温区,温区是指出狱相同温度的一定体积的空气和所有构成其边界的传热和蓄热,即只有一个温控器的区域。综合朝向和纵深因素,本次模拟将整个地下室划分一个温区,将地上楼层划分为第一层、中间层和顶层三部分。对于第一层,中间层以及顶层,每类楼层均划分为五个区,分别为东区,西区,南区,北区以及中间区。地上楼层温区划分如图5-1所示。

本次模拟使用EnergyPlus官方网站提供的上海市典型气象年逐时气象数据文件进行模拟计算。模拟周期为:4月1日0时一9月31日24时,也就是第二三季度。在建模过程中,根据建筑设计资料和实际运行情况(部分参数由于缺乏实际数据,依据ASHRAE90.1的附录G和要求和公共建筑节能设计标准设定),部分重要参数在初始模型中的设定值见表5-10    

三、能耗模型的校正及结果分析

1  EnergyPlus直接仿真结果

在上一节的基础上,我们在EnergyPlus输入相关参数,运行IDF模型之后,得出的该建筑在二、三季度的逐月分项能耗输出如表5-3所示。            

为了更加明显的看出建筑分项能耗计算值同实际值得对比,本文分别对照明能耗、设备能耗、空调能耗和总能耗进行了对比。建筑照明能耗实际值与计算值的对比如图5-4所示,我们可以明显看出,实际能耗大于计算能耗,均方差变异系数为17%,远远高于ASHRAR 14标准水平,但是大体趋势是一致的。

建筑设备能耗实际值与计算值的对比如图5-5所示,可以看出,计算能耗大于实际能耗,通过计算,均方差变异系数达到26%。如图5-6所示,建筑空调能耗的实际值和计算值的对比中,计算能耗明显大于实际能耗,通过计算,均方差变异系数达到35%a

在建筑总能耗实际值与计算值的对比图5-7中,计算能耗明显大于实际能耗,但是大于的趋势却没有空调能耗的对比值看起来那么明显,并且均方差变异系数为19%,低于空调能耗和设备能耗的均方差变异系数,这是因为照明能耗中的差值抵消掉了空调能耗的差值,因此在后面的模型校正中,不能仅仅看总能耗的一致性。

2  模型校正过程和结果分析

通过上面能耗的对比,我们可以发现,如果直接采用建筑总能耗进行校正的话,很容易出现在照明能耗计算值大于实际值,而设备能耗计算值小于实际值的情况下,建筑总能耗的计算值同实际值相近的情况,在这种情况下,虽然建筑总能耗的计算值同实际值误差很小,但是实际上整个建筑模型同实际的建筑模型还是存在很大的误差的,因此在模型校正的时候,应该分开进行校正或者在目标函数中对照明、设备和空调能耗都给予相应的权重值,才能够保证最后校正结果的正确性。

从第二章的灵敏度分析结果,我们可以看出,在进行灵敏度分析的13个参数中,会对照明能耗产生影响的只有照明功率密度,会对设备能耗产生影响的只有设备功率密度,因此对照明能耗和设备能耗的校正调整起来是非常方便的。在手动将照明能耗和设备能耗设定到12W1m2和8W/m2之后,运行结果如表5-4所示。

照明能耗和设备能耗的对比图如图5-8和图5-9所示,通过本次调整,照明能耗的均方差变异系数降低到了4.6%,设备能耗的也有了大幅度的降低,为9.7%,均达到了ASHARE 14的标准。但是建筑总能耗和空调能耗的误差并没有受到很大影响,因此还要进行下一步的自动校正过程。              

在分别对照明功率密度和设备功率密度进行改变之后,下一步的自动校验中就不再对照明能耗和设备能耗进行校正,因为其余的参数中对这两类能耗都没有影响。通过对剩余5个参数,.也就是制冷机COP,人员密度,风机效率,新风量和外墙传热系数进行寻优,经过11次的迭代计算后,建筑能耗模拟结果对比图如图5-10和图5-11所示。我们可以明显看出,建筑能耗数据的计算值和实际值的吻合程度有了大幅度的提升。        

由表5-5可知,通过校正,整个建筑模型的逐月数据同实际值变得比较吻合,整体建筑总能耗的均方差变异系数降低到了6%,而空调均方差变异系数降低到了7.9%,较之前的有了明显的提升。

建模自动校正前后参数都发生一些变化,具体参数的变化如表5-6所示。

从表5-6中我们可以看出,对于整栋建筑的参数变化来讲,人员密度有了比较大幅度的改变,也正是因为人员密度的改变,才会减小计算值中的空调能耗直到同实际值比较匹配。通过参数前后的改变,我们可以发现,不论是围护结构、内部得热还是空调系统,建筑在实际运行过程中的实际参数之可能都会发生变化,在有条件的情况下,对各个参数进行短期的监测是最好的选择。但是,在模型校正过程中还是存在着很多无法避免的误差。

  1)办公建筑的实际天气情况受到当年气候的变化,而我们在模拟时使用的天气文件时官方提供的多年前的天气文件,这份天气文件描述的天气情况同当年可能会有很大的差别,这种误差没有办法避免。

  2)办公建筑在一年的实际使用中,可能存在部分区域没有使用的情况,各个房间的使用也具有很大的随机性,除非清楚地知道整栋大楼的具体使用情况,否则模型无法反映出这种随机性。同样的,这种随机性并不具有代表性,也就是根据今年的使用情况而专门建立的模型可能不符合明年的使用情况,因此在建立办公大楼能耗模型的时候一般不会考虑这个问题,因此这种随机性带来的误差在所难免。

  3)同样的,办公建筑实际运行中,空调系统、照明和设备的使用同时具有很大的随机性,例如空调系统在使用的过程中,在过渡季节的使用时间是很难确定的,比如某一年的4月份比较凉爽,那么空调系统当年的每天的使用时间可能会很短,这种随机性也很难在模型校正过程中避免。

虽然有很多误差都是模型校正很难避免的,但是我们可以确定的是,通过模型校正,模型从各个分项上的对比都比原始模型更加接近实际运行值,不管是照明能耗、设备能耗还是空调系统能耗。在上述三类能耗中,我们可以看出照明能耗和空调系统能耗的模拟仿真值同实际运行值的吻合程度很高,但是设备能耗的模拟仿真值和实际值在曲线的变化趋势上不太类似,造成这部分误差的原因很可能是在当年的假期日程和能耗模型中设置的不同;除此之外,在上面提到的办公建筑的使用的随机性也会导致这个问题的存在。

虽然自动校正的结果具有不如意的地方,但是该方法可以让分析人员在己知建筑情况比较不完整的情况下进行最大程度上的校正和未来建筑能耗的预测,提高准确度的同时也减少了人员的工作量。

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关键词:建筑节能;建筑电气能耗;能源利用

Abstract: this paper briefly analyses the architecture electrical system of each section of energy consumption problems, for building in electrical engineering as far as possible to reduce the energy consumption and improving the utilization ratio of energy to provide the reference.

Keywords: building energy efficiency; Building electrical energy; Energy use

中图分类号: TU855文献标识码:A文章编号:

1.前言

能源资源紧缺是我国也是当今世界各国面临的一个严重问题。在我国,由于建筑能耗约占全国总能耗的26.7%,位居能耗首位,因此建筑节能刻不容缓。而电气能耗是建筑能耗的主要组成部分,建筑节能的关键在于电气节能,尽可能减少能源消耗,提高能源利用率。

2.我国建筑节能现状分析

建筑节能是贯彻国家可持续发展战略的重要组成部分,也是我国经济工作中的战略重点之一。我国的人口众多,人均拥有量很低,建筑节能工作起步较晚,能源效率低下,未来建筑能源需求量很大,建筑节能工作任重而道远。很多学者将我国节能工作与发达国家的节能工作进行比较后认为,虽然我国能耗总量呈下降趋势,但是建筑能耗将持续上升,占社会总能耗的比例也将增长,而且消费的主要是不可再生资源。

3.建筑电气节能特点

3.1.建筑电气节能原则

建筑电气节能是建筑节能的重要内容,它既不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价,也不能盲目增加投资、为节能而节能。因此,建筑电气节能工作应该遵循以下原则:

(1)适用性。应满足建筑物的使用功能,即满足照明的照度、色温、显色指数;满足舒适卫生;满足上下左右的运输通道通畅无阻;满足特殊工艺要求,如游乐场所的一些游乐设施的设备用电,展厅的艺术照明及动力用电等。为建筑物内创造良好人工环境提供必要的能源,为建筑设备运行提供必需的动力,按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求,来优化供配电设计,促进电能合理利用。

(2)实际性。节能应按国情充分考虑实际经济效益,不能因为节能而过高地消耗投资,增加运行费用。合理选用节能设备及材料,使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。

(3)节能性。节能的着眼点,应是节省无谓损耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物的功能无关的,再考虑采取相应的措施节能。如变压器的功率损耗,传输电能线路的功率损耗都是无用的能量损耗;又如量大面广的照明容量,可采用先进技术成果使其能耗降低。

3.2.建筑电气能耗分析

3.2.1.建筑电气系统能耗点分析

在建筑电气系统中,涉及到的电气设备主要有铜母线、测量仪表、电气元件(断路器、电流互感器、电压互感器等)、电力变压器、电力电缆、配电箱柜(照明配电箱、动力配电箱柜、控制箱等)、用电设备(风机、水泵、灯具等)、应急电源(发电机、蓄电池组等)等。在上述电气设备的功率损耗是来自于导体的电阻和磁性材料中的损耗,并且主要发生在电动机、灯具等电气设备、电力变压器和所有敷设的电力电缆之中,因此我们主要分析电力变压器、电力电缆、电动机、灯具(气体放电灯等)的能耗情况。

3.2.2.电力变压器能效分析

电力变压器的损耗主要分为三个方面:空载损耗(铁损NL)、负载损耗(铜损LL)和杂散损耗。一种评价变压器能源效率比较全面的方法是总拥有费用法。

所谓总拥有费用(TOC),就是变压器的初始投资和其在使用期内的损耗费用之和。总拥有费用法是通过比较具有不同效率水平和不同价格的变压器的总拥有费用,按照总拥有费用最低来选择变压器的效率水平的。

无论对于电力企业还是非电力企业用户,都能通过此方法比较变压器的总拥有费用,从而达到节约资金的目的。

3.2.3.电力电缆能效分析

传统的设计方法按载流量选择导线截面时只计算初始投资,导线的截面选择过小,将增加电能的损耗;选择的过大,则增加初始投资。从理论上讲,增加电缆截面可将损耗减小到很小,但电缆所增加的费用几乎抵消了为追求好的配电效率而产生的节约。因此,设计人员以电缆温升、热效应及电压降的校验为选择条件来确定电缆截面,不一定是最合理的。利用总拥有费用法来确定导体电流密度的目的,就是在已知负荷的情况下,选择最佳的导线截面;或是在已选定导体截面的情况下,确定经济的负荷范围,以寻求投资的最优方案,取得最理想的经济效益。导线的经济电流密度正是这种优化设计的内容之一。

3.2.4.电动机能效分析

在建筑领域的电气设计中,大量的中小型电动机被广泛应用。电动机在总用电量中占的比重也很大,其产生的能耗也是相当可观的。因此,在建筑电气设计中,设计师必须充分考虑影响电动机效率的因素,包括与负荷无关的损耗(常量),随负荷增加的损耗(变量)及设计环节所增加的损耗的情况,分析高效电动机的节能效果以及不同的电动机系统对能耗的影响情况,才能够选择高效电机从而搭建合理的电机系统。

3.2.5.灯具能效分析

国内外有现行的建筑照明节能标准作为设计依据,在设计建筑电气中设计师必须执行合理、适当的建筑照明节能标准,分析气体放电类光源的各类镇流器的能耗情况,同时分析比较实际工程实例中各类镇流器的能耗,尽量选用新型的智能照明节电器。

4.小结

分析结果表明,在建筑电气工程中,能耗主要发生在电动机、灯具等电气设备、电力变压器和所有敷设的电力电缆之中,只要在建筑电气设计工作中遵循适用性、实际性、节能性的基本原则,就可以有效地提高能源利用率,控制建筑电气能耗。

【参考文献】

1 中华人民共和国节约能源法.1997,1l,l

2 中华人民共和国电力部.电力网电能损耗管理规定.2002,1,1

3王庆一.中国的能源效率及国际比较.电能效益.2003,9:18-27

4国际铜业协会.变压器经济效益评价方法.1998:4-20

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【关键词】 建筑体形;建筑朝向;窗墙;能耗

1 引言

建筑物的能耗分析就是通过模拟计算的手段分析上述建筑单体本身属性的改变对建筑全年能耗的影响,进而为建筑师改进建筑单体方案设计提供科学依据。此外,建筑能耗很大程度上还受不同地域的气候差异以及室内热环境设定的影响,不同室外气候条件下的建筑单体能耗分析得到的结论可能是完全相反的,因此,建筑物的能耗分析必须注明适用地区及室内热环境的设定条件。

2 建筑体形对能耗的影响

对于寒冷地区,节能建筑的形态不仅要求体形系数小,而且需要冬季太阳辐射得热多,还需要对避免寒风有利。但满足这三个要求所需要的体形系数常不一致,而后者又受到地区、朝向和风环境的极大影响。因此具体选择节能体形受多种因素的制约,包括当地冬季气温和太阳辐射强度、建筑朝向、各面围护结构的保温状况和局部风环境状态等,需要具体权衡得热和失热的情况,优化组合各因素才能确定。

体形系数的定义为单位体积的建筑外表面积,它直观反映了建筑单体外形的复杂程度。体形系数越大,相同建筑体积的建筑物外表面积越大,也即在相同条件,如室外气象条件、室温设定、围护结构设置条件下,建筑物向室外散失的热量也就越多。相关研究表明,体形系数是影响住宅能耗指标的主要因素之一。

从冬季累计耗热量的比较可以看出,板式住宅的耗热量反而小于凹形住宅。这是因为板式住宅南向立面比例较大,在冬季可获得更多的太阳辐射热量,从而降低了采暖耗热量。因此,寒冷地区的节能住宅单体外形应追求平整、简洁,如直线形、折线形和曲线形。在小区的规划设计中,对住宅形式的选择不宜大规模采用单元式住宅错位拼接,也不宜采用点式住宅拼接。因为错位拼接和点式住宅都形成较长的外墙临空长度,增加住宅单体的体系数,不利于节能。

对于非寒冷地区,如夏热冬冷地区、夏热冬暖地区,建筑物全年的能耗有部分或者大部分是来自夏季的空调电耗。因此,在建筑单体方案设计时,不仅要求建筑物单体形状利于防晒、遮阳,减少太阳辐射得热,还需考虑在室外气温低于室温时,如夏季夜间,如何利用自然通风或者是围护结构本身的散热来延长非空调时间,减少空调能耗。在南方地区,适当减少楼间距,可以形成建筑群间的相互遮挡,起到一定的遮阳效果;采用首层架空的单体建筑设计,单体建筑周边易形成较好的通风条件。此外,选择合适的建筑进深,有利于室内穿堂风的形成,在夏季,人们更乐意生活在有着较好自然通风的环境,而不是密闭的空调环境里。

冬季保暖与夏季遮阳、通风对建筑外形的要求在某些地方是存在矛盾的,如冬季的保温节能设计要求建筑外形尽可能的简单、紧凑,而夏季的节能设计则力求通过一些复杂的立面设计、结构设计来满足建筑物遮阳、自然通风的需求。因此,在建筑单体方案设计时,应该通过详细的建筑能耗模拟分析权衡这两种设计所产生的节能效果,来确定最终的建筑单体方案。

3 建筑朝向对能耗的影响

我国大部分地区处于北温带,房屋“坐北朝南”是尽人皆知的良好朝向。这是由于太阳的运行规律使得这种朝向的房屋冬季最大限度的获得太阳辐射热,同时南向外墙可以得到最佳的受热条件,而夏季则正好相反。此外,建筑朝向的设置还会直接改变建筑物周边及其本身通风状况,进而影响建筑物的能耗。常常会出现这样的情况:理想的日照方向也许恰恰是最不利的通风方向,或者在局部建筑地段(如道路、特殊地形)不可能成立。即给定地区与建筑单体形状后,由于建筑物朝向的不同,不仅建筑物本身获得的太阳辐射总得热会有差别,而且建筑物周边的通风条件也会大相径庭。

此外,建筑物朝向还会很大程度上影响建筑物周边及其自身的自然通风状况,而后者则是直接影响建筑物能耗与室内热环境的重要因素。相关的模拟计算给出,对于夏季昼夜温差较大的地区,如北方及长江中下游地区,通过加强建筑物的自然通风效果,尤其是夜间的自然通风,可以使得建筑物的夏季耗冷量指标降低近一半。从冬季的保暖和夏季降温考虑,在选择住宅朝向时,当地的主导风向是不容忽视的主要因素。从住宅群的气流流场可知,住宅长轴垂直于主导风向时,各幢住宅之间易产生涡流,影响自然通风的效果。从单幢住宅的通风条件来看,建筑物房间与主导风向垂直时效果最好,但是,从整个住宅群来看,这种情况并不完全有利,往往是建筑朝向与主导风向形成一定的角度,以便后排的建筑也能获得较好的通风条件。

4 窗墙比对能耗的影响

窗墙比是综合考虑了在某一地区不同朝向墙面冬、夏日照情况(日照时间、太阳总辐射强度、阳光入射角),冬、夏季风影响,室外空气温度,室内采光设计标准以及开窗面积,建筑能耗完成的。由于窗户的保温隔热性能相对较差,冬季散热厉害;同时如果没有辅助的遮阳设施(尤其是外遮阳),夏季白天太阳辐射将通过窗户直接进入室内;结果导致建筑的空调、采暖能耗急剧增加。

需要注意的是,近年来住宅建筑的窗墙比有越来越大的趋势,这是因为商品住宅的购买者大都希望自己的住宅更加通透明亮。考虑到临街建筑立面美观的需要,窗墙比适当大些是可以的。但当窗墙面积比超过规定数值时,应首先考虑减小窗户(含阳台透明部分)的传热系数,如采用单框双玻或中空玻璃窗(不同地区的要求不一样),并加强夏季活动遮阳;其次可考虑减小外墙的传热系数。大量的调查和测试表明,太阳辐射通过窗户直接进入室内的热量是造成夏季室内过热的主要原因,日本、美国、欧洲以及香港等国家和地区都把提高窗的热工性能和遮阳控制作为夏季防热、降低住宅空调负荷的重点,住宅建筑普遍在窗外安装有遮阳设施。因此,应该把窗的遮阳作为夏季节能的一个重点措施来考虑。

对于寒冷地区,尽管保温隔热性能较好的双玻、中空窗得到了普遍的应用,但与保温外墙相比,外窗仍是护结构保温措施中的薄弱环节。南向窗户的冬季累计得热量最大,往东西朝向逐渐递减;越过南偏东45度或者南偏西45度后,累计得热量将小于零,也即在南偏东45度至南偏东45度以外的普通中空外窗为失热构件。因此,在这些朝向范围内外立面设计中,应在满足采光要求的前提下尽量减少窗墙比。而在朝向南偏东45度至南偏西34度朝向范围内,增加窗墙比,将南偏东至南偏西有利于减少累计的采暖能耗。但同时也应注意到,在加大窗墙比的同时,建筑物的最大采暖负荷也随着迅速增加。这是因为建筑物最大采暖负荷往往出现在夜间,而此时通过窗户散失的热量要远大于外墙。也就是说,增加窗墙比有利于节能,同时也要求更大的设备容量投入,以满足最大采暖负荷增加的需要,因此窗墙比的设计还应在权衡设备初投资与因节约能耗而减少的设备运行费用的大小后给出。对于某些炎热地区,窗户也是维护结构得热的主要构件,除了控制窗墙比大小外还必须注意遮阳系统的设计,对于某些炎热地区,这甚至比提高窗户的保温隔热性能更重要。

5 结语

文章结合了当前建筑节能的必要性,分析了当前节能住宅和节能技术存在的问题,并提出了搞好住宅建筑节能设计的对策,以达到在住宅建筑设计中更好地利用自然能源,从而提高住宅建筑中的能源利用效率。

参考文献

[1] 张雄.完善建筑墙体节能技术体系[J]. 建设科技.2009(04):21~22.

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关键词 建筑能耗 建筑节能 节能措施

中图分类号:TU201.5 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2015.05.077

Building Energy Consumption Analysis in China

and Energy Saving Measures

AN Qiang

(Tangshan Qixin Museum, Tangshan, Hebei 063000)

Abstract This article illustrates the development status of Chinese building,indicates Chinese buildings are high energy consumption constructions,and indicates the measures and policies we should take.

Key words building energy consumption; building saving energy; saving energy measures

0 引言

随着我国经济的飞快发展、我国城镇化进度也迅速加大,城市建筑数量不断扩大,建筑的能源消耗占全社会能源消耗的比例也在不断提高,所以建筑节能已成为我国节能工作的重要组成部分。

1 我国建筑能耗状况

1.1 我国建筑规模发展现状

我国是人口大国,所以同样拥有巨大规模的房屋建筑。根据有关建筑资料的统计:近些年,我国每年城乡新建房建筑面积近16~20亿m2。我国现在一年内建造的房屋面积,比目前所有的发达国家在一年内建成的房屋面积的总和还要多。我国2002-2005年全国新建房屋建筑面积统计,见表1。中国房地产研究会副会长顾云昌表示,中国现在每年新建的房屋面积占到世界总量的 50%,而建筑能耗占到中国全社会能耗总量的40%。截至到2013年底,全国城乡房屋建筑面积共计近430亿m2。

表1 我国2002-2005年全国新建房屋建筑面积

在21世纪的前20年内,我国的建筑规模仍会迅猛的进展。据此估计,到2020年底的时候,我国的房屋面积将会达到686亿m2。

1.2 我国建筑能耗特点

目前,我国既有的建筑面积近430亿m2的建筑中,大多数为高耗能建筑,年能耗已接近5亿吨标煤,约占社会终端总能耗的20.7%。①近十年来,随着人们生活水平的提高,无论是住宅还是一般性民用建筑,建筑空调的应用率飞快提高,空调设备的市场售量在以年均20%的增速发展,空调的电耗比重已占到建筑能耗比重的重要部分。在2002年,我国空调的峰值负荷已超4500KW,这近乎于2.5个三峡发电站的满负荷运行。依据目前我国建筑能耗的现状发展,预计到2020年建筑能耗将达11亿吨标煤的能耗量,此能耗数量约为我国2000年的三倍以上;那时的空调峰值负荷约近乎于10个三峡发电站的满负荷运行。并且随着我国人民生活水平的不断提高,对建筑内环境的舒适性要求也会越来越高,所以暖通空调设施将会不断增多,因此建筑能耗占社会总能耗的比重会随之增大,如图2。

图2 1997-2003年建筑能耗占总能耗比例

1.3 我国建筑节能的潜力

根据我国建设部科技司的分析,到2020年底的时候,我国新增加的300亿O房屋面积中,城市将新增加130O房屋面积。假如这些新增加的建筑在现有状况下做到节能50%,则每年这些建筑约可省掉1.6亿吨标煤。我国440O的现有建筑中,城市建筑面积约达138亿m2,这些建筑的围护结构都普遍有着较差的保温隔热性、有着低效率的暖通空调系统等问题,节能的潜力相当巨大。拿城市建筑面积达60%的建筑住宅为例,现有采暖区域的城镇住宅面积约40亿m2,在2000年时,我国供暖季的平均能耗约25kg标煤/m3,假如在现有状况下做到节能50%,则每年约可省掉0.5亿吨标煤。其中空调设施是住宅能耗的重要部分,我国住宅的空调安装增加率1100万台/年,空调的电耗占建筑能耗的比重迅速上升。据此推测,近十年我国城镇增加的建筑约8亿m2/年,假如暖通空调设备全部安装,则10年用电负荷的增加将超过1亿kw,达到我国近三分之一的2000年发电能力。而如果我国大多数新建建筑按节能标准建造并且对已有建筑实施节能改造,则可使空调负荷下降40%~70%,对于一些地区甚至不用空调也可基本保证处于舒适状态。

2 我国建筑节能对策

2.1 制定推进建筑节能的政策

2.1.1 制定完善的建筑节能法规体系和节能设计标准

建筑节能不仅可以节省资源,改善环境,还可以提高生活水平,这关系到重大的公众利益和国家的可持续发展方针,所以应该由国家强制实施。为了推动节能的建设,使建筑节能工作有序的发展,应编制建筑节能相关的的实施规划和计划等。对于国家规定的如《民用建筑节能管理实施办法》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》要做到严格执行,保证建筑满足规定的节能标准,通过这样的行政政策,将建筑节能从号召转化为强制,达到全面加强、落实及管理建筑节能工作。

2.1.2 建立正规的建筑节能设计和研究机构

为加快推动建筑节能的研究、设计的步伐,强烈建议国家各地区的建设局、房管局要建立正规的建筑节能领导小组,对当地建筑节能的研究、设计、规划制定相应的目标措施和对策,并负责当地建筑节能的组织协调和监督管理工作。

2.1.3 建立可靠的建筑节能政府基金和经济保障

对于建筑节能的研究开发与设计、新材料、新技术的研究与推广应用工作,倘若没有资金支持,是无法进行的。所以要鼓励投融资制度,想尽各种方法筹集建筑节能资金,制定相应的经济鼓励政策,并不断完善建筑节能的经济激励政策,比如实行建筑节能对土地出让金收益减低,或对营业税降低等,要不断开发探索关于建筑节能的应用发展基金,采取多方面的办法来筹集建筑节能的资金,同时加大建筑节能资金的投入,从而为加快建筑节能工作提供可靠的资金保障。

2.1.4 建立规范的建筑节能技术和产品评估认证制度

由于建筑节能的技术和产品具有较强的专业性,并且和建筑的安全和使用寿命息息相关,所以必须要对建筑节能技术和产品进行严格规范和认证。而目前我国建筑节能的技术水平相对较低,性能也不很完善,相应的市场机制十分不规范,因此我们很有必要去借鉴外国的成熟技术,从而建立我国建筑节能技术和产品认证制度,成立建筑节能评估认证管理委员会或专家委员会、制定建筑节能技术和产品评估认证管理办法,从而规范我国建筑节能的技术和产品市场,以推动建筑节能技术产品的不断创新。

2.2 推广建筑节能设计技术措施

2.2.1 建筑围护结构节能技术措施

(1)墙体是护结构的主体,墙体材料的好坏对建筑能耗有着重要的影响。根据一些国外学者对建筑全寿命周期能耗评价的研究结果,可以看出对于节能建筑, 建筑材料的能耗占建筑全寿命周期能耗的比例约40% 以上。②因此推广新型节能墙体材料和可再生墙体材料对建筑节能有着重要的意义。(2)在建筑的围护结构中,外门窗的保温隔热能力是最差的,不仅门窗的传热耗热量大,而且门窗的冷风渗透耗热量也占有很大的能耗,所以加强门窗的保温绝热性对节能起着关键的作用。所以我们一来要控制窗墙面积比,对于一般建筑要求北向、(东、西)向、南向窗墙面积比应分别控制在0.2、0.3、0.35以下;二来我们要提高门窗的严密性,尽量降低冷风渗透量,提高户门和阳台门的保温隔热性,提高窗户的保温隔热性,比如可以通过增设窗玻璃层数、Low-e玻璃或其它新型节能门窗材料等。(3)对于建筑顶层房屋屋顶的隔热保温性同样要加以重视,因为它是顶层住户存在冬冷夏热的关键所在。对于类型不同的屋面要采用相应的保温材料,来取得最佳节能效果。

2.2.2 暖通空调系统节能技术措施

(1)改革城镇供热收费体制,推广分户热计量技术,以求节约能源,提高用户热舒适性,改善大气质量和生态环境。(2)空调系统的节能:首先,选择高效率、低能耗的空调设备。其次确定合理的空调方式。如高大空间采用分层空调,比全空调可节能30%~50%。再次,考虑空调系统的节能运行,如空调部分负荷时,改变系统机组运行台数,从而提高设备运行效率;过渡季节考虑尽可能利用室外空气来节省系统能耗;利用空调自控系统适应工况的变化,减少系统冷热量抵消等均能起到很好的节能效果。

2.2.3 提倡发展新能源技术

(1)太阳能作为一种取之不竭、用之不尽的清洁能源,越来越受到人们的关注。根据有关资料表示,我国有高达2/3以上的国土面积日照时间超过2200h/年,每年得到太阳辐射能量在502万kJ/O以上,这为利用太阳能提供了良好的条件。(2)地热源技术。地源热泵技术是通过输入系统少量的高品位能源,从而达到能量从低温热源转移到高温热源的手段。利用热泵技术冬季供热,夏季供冷,达到建筑空调的效果。(3)建筑废热(冷)回收技术。根据有关资料实测,大型建筑排风所带出室外的能量约占总能耗的30%~40%,如果应用热回收技术对这些排风的能量加以回收,可使空调系统的能耗下降7%左右,有着很好的节能效果。

3 结语

正处于城镇、工业都迅猛发展时期的中国,已有建筑规模和年新建建筑增加规模都很大,而建筑节能达标的建筑比例甚低,所以我国建筑节能的潜力是巨大的,因此积极推动我国建筑节能技术措施,对改善我国人民的居住环境、减少能耗、环境保护、保持国家可持续经济发展都有着十分重要和长远的意义。

注释

篇8

【摘要】时代在变化,经济在发展,人民的生活水平也在不断的提高。节能、环保意识逐渐被人民提倡和接受。在追求舒适的生活质量的同时,人们开始思考在建设房屋的同时怎样才能做到节能和保暖。使用什么样的建筑材料才能降低采暖期能耗是从事建筑行业的技术人员进一步探究的课题。节能建筑成为一个新名词出现在我们的实际生活当中,它有怎样的发展趋势;它对采暖期能耗有着怎样的作用;它是否具有可持续发展的重要意义,这是我们应该重视并认真讨论的,以下将对具体内容进行分析。

【关键词】节能建筑;采暖期;环保;可持续发展

1 节能建筑的发展形势

所谓节能建筑,就是在满足人们生活质量和舒适生活环境的前提下采用保温的新型建筑材料来达到节能、环保的目的。对于节能建筑,我们首先应该做到的是分清什么样的建筑材料是节能的,怎样构建才能保暖透气,理论是附在文字上的,让节能建筑回归到现实生活中才会具有实际的意义。

建筑能耗是我国能耗结构中占据比例最大的,与西方发达国家相比,我们在建筑能耗上无论是电力消耗还是采暖期能耗都远远落后于他们。从这一方面来说,我们在节能建筑的建设方面虽说有很大的发展空间和前景,但是我们应面对的最大问题是有节能的意识。人们只有真正意识到节能建筑的重要性才能从根本上、从现实中去改变自己的思想,从而去实现房屋建筑的节能、环保。在我国大中城市,节能建筑早已有所发展,像北京、上海、天津等城市的建筑节能比例早已达到了国家政策要求的标准。但很多中小城市的建筑节能标准还远远落后于我国在2010年实现50%的建筑节能率标准,这不仅源于技术上的落后,更体现在节能意识上的淡薄。

2 节能建筑对降低采暖期能耗的作用

2.1 采用透气性好又保温的墙体材料

建筑结构的主体就是墙体的设计。目前我国的建筑主要以新型材料空心砌块为墙体的主要建筑材料,这种材料的保温性能差,远远不能达到节能的标准。为此我们要采用高效保温材料与传统的砌块外墙相结合的方式,是保温和节能的最佳拍档。一般在我国,人们都已经习惯用空调来调节夏冬两季的温差,这不仅不节能,反而消耗了大量的能源,同时对空气也造成了一定程度的污染,这一系列的连锁反应主要在于是否运用节能建筑材料和是否具备节能意识上,如何提高墙体保温隔热结构的能力,使之降低空调的能量消耗,从而实现节能环保已是我国目前重中之重。

2.2 对屋顶进行绿化设计,加强屋面的保温和节能

这种屋面设计造价低、保温好,也接近了节能的标准,而且不容易老化。如果对屋面进行绿化设计的话,既美观又能达到环保的特效。采用处理过的可利用的循环水系统既可以浇灌屋顶上的绿色植物,又可以用来清洗道路,前期的费用有可能很高,但从长远来看,这种技术的运用造价是相当廉价的,同时还降低了能源的消耗,是水资源得到了有效的循环利用,何乐而不为呢?

2.3 采用低辐射、气密性高的门窗设计提高节能的可能性

门窗的缝隙所用材料往往是保暖节能最容易忽视的细节。正因为是容易被忽视所以说更能起到很大作用的细节。目前使用聚氨酯发泡作为窗口之间缝隙的填缝是一种很好的办法,既降低了房屋设计的费用,同时降低了采暖期能量的消耗。在不影响视觉观赏的前提下,也可以对玻璃进行适当的处理。其次,房屋门的设计上也应注意怎样才能做到保暖和透气,寒冷及严寒地区都应设计门斗,两道门的设计更符合常规保暖、节能的要求。

3 节能建筑对可持续发展的意义

3.1 采用新型材料作为节能建筑的新能源

我国人口多,地域广袤,资源相对其他国家也较丰富,但人均资源占有量却远远低于世界人均占有率。在这样一种国情下,可持续发展就有了实际的必要性。例如用太阳能来代替电热水器,用风能代替电能,用天然气、沼气代替煤气。总之用可再生资源来替代不可再生资源,俗话说“细水长流”,降低稀有资源的利用率,在保暖的同时又节约了能源的消耗,更达到了降低成本的效果。

3.2 可持续发展的政策是需要长期坚持的

节能建筑必将是未来的发展趋势,这就需要建筑方面的技术人员在设计时除了给人带来经济、适用、安全、美观之外,应更多的去传播一种节能观和环保意识,这对于一个飞速发展的民族是至关重要的。就像走路时别忘了停步欣赏一下路边的风景,人在前进的道路上回首看看自己的不足才能在以后的征途中不走弯路、错路。

4 采取对策实现节能建筑降低采暖期能耗

4.1 政府应制定相应的法律法规去规范建筑节能的标准。这样一项政策的出台具有了强制性的意义,对于建筑建设中应用什么样的节能材料,不应用什么样的能耗材料,应有一个大致的范围。超出范围就应该有相应的处罚办法,这样既可以规范行为,久而久之人们的节能意识也会有所增强。

4.2 具有一定传播性的传播机构应大力宣传各种在建筑节能方面新技术的开发、新材料的运用,从而起到宣传建筑节能降低能耗的作用。提高全民的节能意识,跟上时代的发展,更新理念,使之认识到节能建筑对于我们个人乃至整个社会的实际效益。

4.3 建筑商是建筑房屋的主体。在建筑节能方面,他们的觉悟是关键。商人不应只看利益,而是用一种长远的眼光来对待,毕竟节能建筑是未来建筑建设的历史趋势,要想长久的发展下去,增强自身的节能意识、树立正确的节能观念是至关重要的。

总而言之,我们应有危机意识,能源是有限的,资源是稀有的。我们的子孙后代是不断繁衍下去的。从现在开始树立起来的节能观、环保观对于社会的可持续发展是不可忽视的。

参考文献

[1]李仕国,王烨.中国建筑能耗现状及节能措施概述[J].环境科学与管 理.2008.( 02)

[2]李巧宁.节能建筑存在的问题与评价[J].陕西建筑.2008.( 12)

[3]陈莉,祁彦科.节能省地型住宅可持续性评价研究[J].低温建筑技术.2009.( 02)

[4]王磊.中国房屋建筑能耗问题及对策[J].城市住宅.2008.( 10)

篇9

【关键词】能耗数据库;建筑节能;应用

随着城市化进程的不断深入,我国建筑数量正在以一个极快的速度在增长,继而导致能耗的日益加剧,在此背景下,合理利用能源便成了世界各国人们普遍关注的焦点,可持续发展等理论被相继提出。发达国家在该方面起步较早,几乎全部制订了符合本国情况的建筑节能标准,并取得了一定的成效。我国是能耗大国,更应重视并做好相关工作,下面将针对绿色建筑能耗数据库在建筑节能中的应用展开探讨。

1.建立能耗数据库的意义

我国建筑物数量众多,采用人工的方式对其能耗情况进行一一调查和统计将是一件十分繁琐的工作,所以,结合具体需要,编制绿色建筑能耗数据软件并将其应用到工作实际中便显得尤为重要了。将建筑能耗当作一个单独的统计项目,然后通过对不同建筑能耗的系统累加,便能得到某个地区的建筑能耗信息,进而得到我国建筑能耗整体情况,如此一来,无论是能源结构调整工作,还是一系列能源政策的制定,均有了理论依据和现实基础。总而言之,建立健全独立的、科学的建筑能耗统计体系,发展绿色建筑能耗数据库,已经刻不容缓,这也是我国建筑节能事业的重要组成部分,具有十分重要的现实意义[1]。

2.能耗数据库的开发与应用

2.1能耗数据库的开发

绿色建筑能耗数据库是一种工具,能够实现对建筑能耗信息的有效统计、整理以及分析。该类软件不仅有助于政府能源管理工作的高效开展,而且有助于国家宏观政策的正确制定,为上述二者提供了强大的、准确的数据支持。这也是开发该类软件的一个主要目的。开发该类软件时,一方面要确定合理的数据库管理系统,另一方面要确定相应的开发应用程序,只有如此,才能使其后续使用、管理更为便利,才能使其具有更好的可扩展性,最终满足各种复杂的统计需求和变化。

关系型数据库管理系统(Paradox等)对管理者要求较高,要求他们具有一定的程序设计基础,这样才能做好相应的管理工作,因而存在一定程度局限性。微软研发的Access 数据库管理系统则有效规避了上述缺憾,所以,本文将采用桌面型数据库管理系统Access2000为研究对象[2]。现阶段,国内应用最为广泛的3大数据库开发工具如下:一,Borland Delphi;二,MicrosoftVisual Basic;三Sybase PowerBuilder 。其中,Delphi 这一开发工具,实现了可视化技术、Object Pascal 语言二者的有机结合,提供了更加稳定、可靠的访问平台,所以,本文将采用Delphi6.0来实现对绿色建筑能耗数据库的开发。该软件的关键功能模块主要包括以下几种:一,系统登录模块,该模块有两大功能,一是登录权限管理,二是操作权限管理;二,基本表数据维护模块,可实现对能耗数据的相关处理,如统计、输入以及删改等;三,动态查询模块,可实现对一系列绿色建筑能耗信息的即时查询、有效查询;四,数据报表模块,能以报表这种形式将建筑能耗信息输出、打印[3]。

该图从整体的角度对能耗数据库整理样本数据以及计算能耗指标的一系列过程进行了大概描述。

绿色建筑物能耗数据库系统可为多种类型建筑(民用建筑、商用建筑、公共建筑等)提供准确的能耗统计服务。需要指出的是,没有十全十美的软件系统,所以,在实际应用环节,应根据统计调查的数据和资料,对该软件系统进行持续的调整和完善,减少其漏洞,增加并强化其功能。基于这种理念,在开发绿色建筑能耗数据库的过程中,应将数据库、应用程序这两部分隔离开来,即采用“分别设计、各自开发”的模式,如此一来,便能保证整个软件系统具有良好的扩展性,如统计方案中的某一个统计指标需要调整,便可对应用程序中的功能模块进行相应的改变,从而实现上述需要。由于调整范围较小,因而节省了大量的人力、物力和财力,具有十分重要的现实意义[4]。

2.2能耗数据库的应用

本文基于绿色建筑能耗数据库对某市的民用建筑展开了一系列全面、深入的能耗调查,并将所得数据、信息准确录入绿色建筑能耗数据库的基本表中,然后利用其统计功能以及计算功能得到了相关民用建筑的具体能耗信息,如此一来,用户或者操作者便可通过数据库人机界面(即数据库应用系统)即时调看相关信息(如动态信息、统计图以及数据报表等),并可将这样信息打印、输出。利用绿色建筑能耗数据库,用户或者操作者可以获取以下信息:一,每日的实际耗能量;二,每月的实际耗能量;三,每年的实际耗能量等[5]。

在该绿色建筑能耗数据库的帮助下,能够将各类能耗信息通过统计图这种形式随时输出,如此一来,相关单位或个人便可由统计图直观而快速地掌握某些建筑的实际耗能情况。获得相关能耗统计信息后,还应对其展开系统化的、多角度的分析,如在分析民用建筑能耗信息的基础上,便可准确掌握城市民用建筑的整体用能构成情况,包括电的耗用及比例、煤气的耗用及比例、天然气的耗用及比例以及液化石油气的耗用及比例等,这些信息、数据是极为重要的,是该城市开展能源结构综合调整的现实依据和理论基础[6]。

图2为能耗统计软件的统计图窗口,打开之后,选择并输入查询条件(如城市名称以及查询日期等),该软件便会进行相关的内部处理,并以统计图这种直观形式将指定的各种信息在屏幕上显示出来,如果查询者需要,还可将其打印、输出,相当便捷、实用[7]。

3.结束语

在应用绿色建筑能耗数据库的过程中,尤其要做好总体能耗指标的相关处理,如全面的统计、精准的计算以及高效的管理等。基于现实对能耗数据库的强烈需求,本文设计并开发了一款绿色建筑能耗数据库,然后以某市为应用研究对象,并对其所属的各类民用建筑的能耗情况展开了全面而系统的收集和计算工作,最终得到了这些建筑翔实而准确的一系列能耗信息。这直接证明了该款软件的强大功能,无论在人机界面方面,还是在数据处理能力方面,又或者在数据管理功能方面,均表现出了良好的实用性,为建筑节能工作的顺利开展、高效开展奠定了坚实的基础。相信随着绿色建筑能耗数据库的不断发展,其功能将会愈加成熟和强大,将会在我国能源结构政策调整方面发挥出十分积极而关键的作用。

参考文献:

[1]杨修明,赵辉,陈杰,姚清. 美国发展绿色建筑的政策、技术解析及思考[J]. 建筑节能. 2012(12).

[2]杨修明,赵辉,廖中川,廖会志. 重庆市民用建筑能耗统计工作现状及思考[J]. 重庆建筑. 2013(02).

[3]谢厚礼,林学山,陈红霞. 重庆地区建筑节能产业发展现状调查分析[J]. 墙材革新与建筑节能. 2011(07).

[4]谷丽霞,张耀中. 基于绿色理念的建筑规划节能设计[J]. 北京农业. 2013(12).

[5]江澜,翟理名. 解析低碳概念下的建筑设计应对策略[J]. 城市建筑. 2013(10).

篇10

建设行为中各方的利益冲突:一方面,政府、大型社会公共机构或者“实体垄断行业”作为公众的一方,对建设行为有着较为长

远的考虑;另一方面,企业、地产投资商以及单个的家庭则从私人利益出发,更多地考虑短期效益。但关键的问题是没有单独的

一方能决定一切,无论是在政策领域还是在建筑领域。

贾倍思

1996

年起任职香港大学,致力于建筑设计、城市住宅与建筑历史方向的研究。在

担任博士生导师和建筑设计教师的同时,还先后担任香港大学建筑学教研组组长,

建筑研究与创新国际协会(CIB)W104“开放建筑”工作组的联合协调人。

毕业于南京工学院和苏黎世联邦理工学院,分别取得建筑学学士、硕士、博士学位。

通过在苏黎世的博士后研究课题完成了对瑞士住宅的考察。先后参与和承担了数

十项基于中国大陆及香港的住房适应性和可持续性研究项目。在国际和国内期刊

上发表80

多篇论文。自2008

年起,兼任BE(鲍姆施拉格-埃伯勒香港建筑设

计有限公司)董事和建筑师;和上海-埃伯勒建筑设计公司董事。

快速城市化进程下的城市肌理

urban Tissues in rapid urbanization

快速的城市化进程促使超尺度街区的超大项目的开发。从介于建筑和城市之间的街区尺度来看,我们开始重新思考怎样设计

“大的建筑”。普通的开发趋向于关注内向,即根据一种内在逻辑来组织开发项目,例如安全性、销售以及结构效率等,结果是我

们日常生活的城市被分割成岛屿状――大尺度、内向的超级街区。随着超大尺度的城市化,当历史的形式概念不再适宜组织城市与

建筑的协调性时,什么样的建筑理论、设计策略和方法可以保持城市各部分的联系,适于城市生长和发展的涵容量以及适宜性?

Renee Chow

加州大学伯克利分校副教授,并成立URBIS原理研究工作室。目前担任环境设计

和城市设计本科课程副院长。

从2005~2010年,一直从事设计理论的研究,2009年荣获“十佳建筑教育”称

号,并多次获得美国建筑师学会颁发的研究及项目大奖。

贾倍思

高舒适、低能

――中国大量住宅设计的目

high Comfort & low energy Consumption:

Goals of large Quantity residential Design in China

对开放建筑的理解

今天这个时代,建筑的意义已经和传统不太一样,或者说我们不再像以前那么需要建筑本身来传达某种信息,

“建筑是一种行为,而不是形式”,我们的城市只需要少量的纪念碑式的建筑;第二就是建筑技术已经使建筑从

整体厚重的体量发展到以轻质的组件装配而成,更加通透开放(图1,2),越来越强调资源的管理,设备的组合,

关注建筑和材料的全生命周期;第三现在的经济环境中对持续变化的需要,使得建筑与功能分离,因为功能的变

化比形式的变化快得多。

“开放建筑”把建筑变成一个平台,而不是一个结果或者作品,在平台上“舞蹈”的是生活和人。建筑无论

如何都必须解决两个问题,“长”和“变”――一方面建筑的时间寿命要尽量长,另外一方面要尽快地适应需求

和环境的变化。

“开放建筑”就是要让建筑和人互动,解决长效和快速的功能变化的矛盾。最简单的方法就是把建筑分成两

个部分:一个是“支撑体部分”,主要是结构、公共空间(包括交通核心筒),基本上是不动的;另外一个部分是“填

充体和灵活构件”,比如说里面的隔墙、材料、装修、设备等(图3)。谈到设备的更换就更快了,一般来说室

内装修可以十年不换,可是设备两三年就要换。那么这种分离的优点是可以保证长效:长期有效的结构部分有很

长的寿命,不影响和限制功能的变化;里面这些构件的变化也不会影响建筑本身的寿命――不会因为室内的分割

和功能过时,使得非要把整个建筑重新进行拆建,所以首先在设计上要把建筑分出不同的层级。

再从理论上说“开放建筑”的一些特点。首先,开放建筑具有灵活性、预期性,鼓励不同的使用者,包括设

计师和专业人士在建筑使用中还能继续参与建筑的改造。开放建筑是在保持与整体环境的联系性的同时体现自己

的特点和目的,特别强调和城市整体的融合,而不是标榜自己是“地标”。

“开放建筑”也试图将建筑能否适应环境的变化,能否把这种能源和资源的使用效率融入到建筑中去,作为

评价建筑好坏的标准。这和传统的评价标准不太一样。

开放建筑的经典案例

早期开放建筑可追溯到柯布西埃,他的很多建筑方案虽然没能实现,但不妨碍我们参考。比如他在1929年

为阿尔及尔做的城市设计(图4),这个城市几乎就是一栋建筑,建筑有几公里长,沿着建筑下面做了高速公路,

然后上面就是一层一层的平台,并没有任何装饰,里面是风格不同的房子,这是把建筑作为基础设施来做,建筑

图1图2图3

图4图5图6图7

图8图9图10

图11图12

和高速公路已经没有区别了。他手稿里画的这些房子有他自己的风格,有的是中东的,有的是中世纪的,他想设

计的只是一个平台,实际上就是一个基础设施,任何人到里面都可以买一块平台自己去加建,建什么都可以,这

是比较早把建筑作为一种平台了,而不是作品和案例。

开放建筑到了上世纪六七十年代得到重视,特别是在欧洲,原因很简单,第一个是住宅“量”的问题得到解决,

开始强调“质”。希望这些建筑时间能够长一点,六十年或者一百年。

那么再看一下历史上的案例。比如说斗兽场(图5)的功能只持续了一百年到一百五十年,作为一种娱乐,

这种功能持续时间很短,但是其结构却持续了两千多年。还有图6作为意大利的历史遗迹还在保护,左边的小城

实际上不是一个小城,只不过是利用了以前的斗兽场建的房子。右边像一个公共空间,实际上不是公共空间,只

不过把斗兽场周边或本身变成了房子(图7)。这种实例很多,比如说罗马的神庙可以变成基督教的教堂,结构

都没什么变化(图8)。

结构主义设计师赫兹伯格(H.Hetzberger)说过:一个建筑如果存在一百年就很不错了,可是我们如何做一

个建筑能够存在两千年?两千年的建筑功能早就过时了,可是结构还将继续下去,所以设计适应性结构比设计建

筑重要。赫兹伯格做了很多漂亮的建筑,也有一些低造价的房子。

是一栋联排式住宅的底层平面,有不同的使用方式,没有汽车时是书房,有汽车时是小汽车房,汽车大

的话车库还可以更大。结构很简单,但是有很多功能上的变换,住户还能够参与建造(图10)。图11是一对年轻

的夫妇,丈夫在下面修车库的部分,妻子端一杯酒,这是人跟建筑的互动关系,即使将来离婚了也会是一段美好

的记忆。

开放建筑设计的方法有几方面:一是可操作的适应性;二是把建筑当做基础设施来看待;三是把建筑当做联

系体,而不是当成地标;四是尽量做到轻而通透;最后和环境融为一体。实际上中国建筑一直是一种开放建筑的

概念,表现的可能是室内也可能是室外,看这张图(图12)通过屏风把床围起来,也可以打开一半,可以看到四

图14图15

图13

图17

图16

图18

图19

图20

个人的关系:有人在偷看,有人在偷听。这四个人的关系是靠什么建立的?当然他们有社会关系,但这个时刻他

们的行为和思想完全可通过屏风来控制。如果屏风完全打开,这四个人的关系可能就不是这样。这里可以看到人

和环境的关系,就是把环境变成动态,里面人的生活也可能发生变化。

乌德勒支式住宅(又名施罗德住宅)是建筑史上的著名案例,它革命性地把室内外打通了,把墙从围合构件

变成了独立的构件(图13)。楼下空间没有太多变化,主要是楼上的空间。施罗德太太有两个女儿和一个儿子,

她的丈夫死了,她的理想就是自己当老师,教育好三个孩子。楼上是他们的生活空间,红色的地方都是灵活隔断,

可以完全打通。那么在晚上睡觉的时候可以分成三个房间,给两个女儿和一个儿子,施罗德太太住在很小的角落

里,但她有一个大阳台。白天基本上三四个人在转角窗这,施罗德太太背对窗坐在这后面,孩子经常来向她请教。

图21图23

图22

她的想法是通过这个推拉墙来控制三个孩子的生活,谁要是想偷懒,早晨不起床,对不起,你的房间突然没了(图

14)。她就靠这个来建立家庭的生活,让家庭不仅生活下去而且生活得更好(图15)。图16是建筑师韦尔特和

施罗德太太的照片。韦尔特设计了很多著名的家具。他是有妇之夫,爱上了业主,然后他就住在这个房子里,睡

在底层的车库。楼上他是不上来的,建筑师和业主的关系永远不会改变。

坂茂的九宫格住宅也做得非常好,可以作为一个亭子用,也可以作为九间房用,全是靠推拉墙,跟日本的传

统有关系(图17,18)。在中国除了鲍家声老师还有很多建筑师在尝试,比如张雷也做了一些职工宿舍,我们只

看到外表上的多样性,实际上里面也非常多样(图19)。每户都有大的平台,平台是室外空间,由住户自己设计,

可以是一间,也可以是两间(图20),表现在立面上也是多样的。虽然最后实现的情况并不太理想,多样性都取

消掉了,但整个概念上是存在的,房子以后如果换一种管理方式,这种概念还是可以实现的。

总结一下,开放建筑和普通建筑最大的区别就在于:首先,开放建筑强调时间和空间的关系,而不像普通建

筑强调形体和空间的关系;第二,开放建筑强调多样性和个性,而非强调共性;第三,开放建筑讲求设计的策略性,

而非措施性;第四,开放建筑强调的是多单元的结合,而非是一个大的单体;第五,开放建筑是主动的,而不是

被动的。要把建筑当做可操作的界面,不要当做终极的产品;它并不直接设计生活,只是设计一个形成某种美好

生活的可能性。最后,表现在结构性能上,开放建筑更加是结构性的,而非构成的。

BE

开放建筑案例

BE

设计公司起源于德国、瑞士和奥地利三国交界处,当地环境非常简单,曾非常贫穷,二次大战以后变

成欧洲最富裕的地方。这里的人过着很简单的生活,知道怎么样在极端的阿尔卑斯山的艰苦条件下保护和利用

资源(图21)。BE

的设计基本上继承了这个理念,最大化利用有限的材料和有限的条件。罗巴赫住宅是2004

年世界绿色住宅的获奖作品。它是密度非常高的公共住宅,价格较低,但周围环境不错。规划上尽可能让每户

都有一个开敞的朝向,建筑布局相互错开,有点空间能看到外面(图22)。因为密度高了就影响到私密性,而

满足私密性就没有好的通风和采光,调节这个矛盾的方法就是采用灵活的立面。可以让住户自己调节立面,关

了外墙就有私密性,天气好不需要私密性时可以打开外墙(图23)。平面结构简单,里面没有做户型套型的分割。

图24a图24b

图26

图25

图27

BE 的设计考虑到建筑在城市里面怎样和传统建筑相结

合(图24a),他们希望结合到这种程度――总平面上基本

上看不到BE 建筑,这就是开放建筑强调的建筑要和周围融

为一体(图24b)。而郊外的设计手法就完全不一样了,怎

样和地形结合是最重要的。BE 不同建筑的平面可以表现在

这些图里,不需要标注,读者自己就可以看出BE 的建筑在

什么地方(图25)。

长效建筑对BE 来说就是百年建筑。怎么样让一个建筑

变成一个一、二百年的建筑?首先它必须是一个好建筑,坏

建筑淘汰得快,更谈不上长效;然后要有灵活性;要节能;

要经济。好建筑的条件是多方面的,首先要因地制宜,充分

利用当地的条件;第二是比周围的建筑好;第三要有精良的

建造和工艺水平。BE强调设计的重点放在公共空间、外墙系

统(图26)、结构和楼梯间(图27)。不需要太考虑功能,

因为功能会变。

一般来说我们把经济型住宅的楼梯当作消防梯来做,而

BE 认为,越是便宜的房子楼梯越重要,因为楼梯是唯一的公

共空间。楼梯要做好首先要注意采光,最好的就是天窗采光。

BE 花在楼梯设计的时间远超过任何户型和套型的设计,这跟

我们以前的概念是不一样的。

苏黎世高工电子科学实验楼获得了2010年奥地利的建筑

奖,同时也是绿色建筑(图28),它的体型很简单,但设施

变换灵活,两个小时就可以把一个房间拆了扩大,里面所有

的空调和电马上就可以调配到位,能适应科研楼内多种活动

的需求。因为封闭式的或者开敞式的很多办公楼不允许抽烟,

要抽烟就必须到马路上,因此建筑外部四面都有走廊,任何

一个房间的人都可以到外面来抽烟、休息或者几个人到阳台

说一下话,而不干扰其他人,很简单的办公实验楼设计得非

常人性化。

BE 所有的建筑都有灵活性的开敞平面,中间是楼梯和电

梯井,包括一个中庭,四周主要是服务空间,接着是第一层

结构,外面是第二层结构,两层结构之间基本上是开敞的,

用户可以自由分户或分室调整(图29)。最外面是一种可活

动的外墙。BE设计的很多住宅都采用相同的理念,而且基本

上都行之有效,价格又比较低。但你要是问设计师,这栋建

筑里有多少套房间,每套有没有厕所和厨房,他们只能说不

知道,因为下面分户的问题是由开发商做的,这跟当地的建

筑职业这种一次设计、二次设计的关系结合得也很好。BE在

上世纪90 年代初推出了这种设计理念(图30),一下就被

当地所接受,并很快在欧洲其他地方推广开来。

BE 最成功的地方是集合住宅的平面形态,当地文化很容

易接受,而且有很多好处,比如说低能耗,材料消耗也低,

因为外墙面少,用地效率也高,空间变化很灵活。形态设计

的成功比单栋建筑的成功更重要,因为它更有推广价值。

节能在BE 建筑设计里很重要。首先要做到建筑设计上

的节能,而不是单纯靠技术节能。图31 的表格显示了全年的

温度。全年只有春天或秋天不需要采暖也不需要空调,因为

温度都在20°C ~25° C 之间。如果温度低于20°C 就需要采暖,

图29图28

图30

图33图34图35

图38b MOMA三期(斯蒂文・霍尔设计)图38a 北京万国城MOM A一、二期(BE 设计)

图32图31

图36

图37

图39

高于25°C 就需要空调。我们的想法就是通过建筑设计来改变

这个曲线。如果曲线能像图32 所示,冬天只有十二月或者一

月需要短时间的采暖,或者夏天只在七八月短时间需要制冷,

大部分室内温度都保持在20°C ~25° C 之间,节能效果就达

到了。建筑师要解决的就是将夏季空调和冬天采暖的时间降

到最少。

建筑节能设计的概念方法可以用图33 来表示。节能设计

要确定一个舒适度的标准,否则就很难比较不同建筑的节能

效果。图33 左下这些内容就是关于节能建筑建筑师所该做的

所有事情。如果所有的事情都做到了,夏天还是热,冬天还

是冷,这时你才需要空调和采暖技术,至于采用太阳能还是

烧煤这都不是建筑师的问题,而是工程师的问题,但建筑师

至少可以减少工程师的负担。建筑师主要做的墙壁,包括结

构布局、形体系数、窗户的可调整性、气密性、墙的保温性、

天花的保温性以及玻璃的性能等(图34)。这几个方面都考

虑到了,在寒冷地区,建筑也可以不需要任何采暖。BE 公司

总部(图35)在奥地利阿尔卑斯山的办公楼就是一个最好的

例子,没有任何采暖和空调,但即使是圣诞节放假两星期,

室内依然温暖如春。

图36表示各个方面的节能效果,蓝色主要是夏天节能效

果,红色主要是冬天节能效果。形体系数对于夏天节能可能没

有太明显的效果,但是如果要是在炎热地区,遮阳对节能就非

常有效。这个表对建筑师来说非常重要。BE还有自己开发的

设计软件辅助建筑设计,比如选择不同的遮阳,全年的节能效

果表现马上就可以体现出来,你可以知道自己在做什么,对环

境和能耗有什么样的影响(图37)。

BE 设计的北京万国城MOMA 一期交付差不多快六年了

(图38a)。当时北京并没有居住建筑的能耗数据,所以就用

了苏黎士的数据做能耗比较(图39)。左侧是苏黎士和MOMA

同样住宅标准的能耗,中间是苏黎士绿色建筑的能耗,右边是

北京MOMA(指一期和二期)的能耗。实际上BE的所有建筑

都有能耗的分析(图40)。我不清楚MOMA 三期(图38b,斯

蒂文・霍尔设计)的节能保温数据,但看看窗墙比,我大概也

有数了。

BE 在上海做了一个住宅项目,开发商对节能很感兴趣,

但他一定要什么都亲自做实验。我们的方案有大面积遮阳。平

面保持BE一贯的简单风格,结构和形体也很简单(图41)。

开发商也建了一栋样板楼(图42),其中一个实验就是窗墙比,

除了一个起居室是大窗户,其他都是直条的窗户。朝北窗户就

更小了,基本上是从台面到一人高一点。朝北除了厨房厕所,

还有一个餐厅。

上海是冬冷夏热的地区,从热工上考虑,外面的阳台和遮

阳系统不能和建筑有结构的连接,最好是有自己独立的结构,

挂在主体结构性外墙上,这样就不会造成冷桥。但规范规定有

基础的任何一个构件都是要算面积的,开发商为此花了很多时

间和精力,搭了很多人情去和建筑主管部门交涉,工期也往后

拖延了。一般开发商只为卖房子,我们是为了节能,如果这个

房子能卖出一个好价钱还行,否则哪个开发商会愿去做这种傻

事呢?但如果这个东西真的好,还是有很多人愿意出高价去买,

图40

图41

就像我们在北京的MOMA 一、二期,采用地源热泵整体造价增加了10%,而且为了达到节能指标,保

证室内空气品质,连窗户都不能开,但最后价格卖到比同类产品高出50%,甲方还是赚回来了。所以

我觉得做任何事情都是这样,挑战传统都会遇到阻力和困难,但总得有人去做,否则这个社会就没法

进步。

再谈经济问题,很多人只谈建筑不谈经济,实际上好的建筑一定是美观、功能、经济等达到平衡。

要保证建筑的经济性,第一是简单形体;第二是把钱花在重要的地方――公共空间和支撑体系部分,

就是在保证建筑能存在一二百年的方面一定要多花钱,包括立面。建筑立面的寿命是50 年,更新一遍

的价格也很昂贵,所以 BE非常注重立面设计,一定要50年都像新的一样。以MOMA 为例,一、二期

的旁边是三期,大家可以比较一下,哪个更像旧房子?

图42图43 Sebastianstrasse一套白色外观和滑动玻璃面板特色的图44 上地MOMA可滑动的立面

住宅项目

图45 日内瓦联合国卫生组织艾滋病中心的办公楼

第三是尽最大可能利用当地的资源和条件。建筑师做设计一定要了解当地的材料及当地工人的情

况,不要给他们造成太多的困难。最后,不要使用我们不了解的技术,建筑一方面是要有创新,另一

方面要非常慎重。怎么做?一是通过小住宅做实验。住小住宅的人一定有钱,因为他可以买一块地盖

自己的房子,请建筑师做。BE的观念是说既然你有钱,你能不能为大众做贡献?不是说要他捐钱,而

是拿他的小住宅做点实验,如果失败了就马上花钱弥补一下,不算太大的问题。有了经验才能推广。

比如说双层玻璃推拉幕墙,BE做了很多幕墙,怎么把幕墙也做得节能是我们的课题,我们也做了很多

实验。双层推拉玻璃里面跟一般住宅一样有窗户和阳台,只是外面包了一层推拉的玻璃,给住户更多

的选择,就像衣服一样,既能保护人体温度舒适度,也可以根据气候变化很灵活地打开和添加,不会

限制人活动的方便性,同时又能体现人的个性。

图43 是首先采用这种革新想法的奥地利的一栋小住宅,只有两户人家,最先采用了这种新型可滑动

玻璃幕墙,实验成功后,我们设计的日内瓦机场、联合国卫生组织办公楼这些大型公建也采用了这种幕墙。

北京上地MOMA的项目(图44),当时在中国的住宅中几乎没有人用过,主要原因是项目密度太大,

对视问题很严重。BE 的应对策略是采用这种可滑动的玻璃幕墙,玻璃是半透明的,外面看不到里面,但光

线可以进来,用户可通过滑动开合调节自己的私密性,外层的玻璃幕墙距内层有实际密闭保温功能的真正

的窗户之间有40cm 的距离,类似窄通道双层皮幕墙,如果控制得好还可以产生更好的保温隔热效用。

图45是在日内瓦联合国卫生组织艾滋病中心的办公楼。办公楼的功能非常复杂,因为研究艾滋病