1、既有公共建筑低能耗改造技术策略探究摘要：分析我国既有公共建筑能耗现状，借鉴国内外理论研究和改造案例，提出针对既有公共建筑低能耗改造的技术策略，从而为以后的实际改造工程提供一定的技术指导。 关键词：既有公共建筑;低能耗改造;技术策略 中图分类号： TU111 文献标识码： A 文章编号： 引言：近几年来，能源危机成为每个国家发展中面临的重要问题，对于我国来说也不例外，工业能耗、交通能耗和建筑能耗已成为我国能源消耗的三大门户行业，建筑能耗约占全社会终端总能耗的 30%。其中我国既有公共建筑能耗非常高，单位建筑面积年耗电量是住宅建筑的 10 倍20 倍，是欧洲、日本等发达国家同类建筑单位面积耗电量的
2、 1.52 倍。由于公共建筑的高能耗指标，意味着改造 1的公共建筑相当于改造1015的住宅，同时由于对某一个公共建筑的改造远比改造多户家庭容易，以及公共建筑中大部分为政府办公或城市标志性建筑，对其进行改造有着良好的示范和推广作用，所以既有公共建筑的低能耗改造将成为未来节能工作的重要内容之一。 1、既有公共建筑能耗问题与研究现状 我国目前既有公共建筑的单位面积能耗高，能源消费大部分为电力，其中空调、照明、动力设备是主要耗能设备，占到建筑能耗的 80%左右，空调系统占 35%以上。大部分外围护结构的热工性能不高，门窗的保温性能、气密性能都有待提高，目前在执行国家节能规范的前提下，外围护结构传热系数
3、依然比欧洲国家大 20% 40%，透过外围护结构的能耗损失占整个建筑能耗损失的 50%以上。可再生能源的利用在这一领域几乎为空白。了解目前既有公共建筑的现状和能耗特性对于其改造技术策略的选择有重要的参考意义。 我国对于既有建筑的改造最早是居住建筑的改造，而对于既有公共建筑低能耗改造的研究起步较晚，有些仍停留在类似于居住建筑改造中的墙体保温或供暖系统等某单一系统的改造上。目前随着我国应用于新建建筑中的绿色建筑技术的不断发展和完善，既有公共建筑的低能耗改造技术策略也应得到扩展和完善。因此本文在借鉴国内外经验和绿色建筑技术的基础上，对既有公共建筑低能耗改造技术策略做简单的探讨。 既有公共建筑低能耗改
4、造技术策略 既有公共建筑相对于新建建筑而言，除了选址朝向、体形系数等因素已成为事实，很难更改之外，其他方面的能耗与新建公共建筑有着相当大的共性，因而对于既有公共建筑的低能耗改造可以充分的借鉴目前比较成熟绿色建筑技术。接下来从四个方面来对既有公共建筑低能耗改造的技术策略进行分析。 2.1 建筑设计优化节能 因为大部分的既有公共建筑改造是由于原有的建筑功能或性能不能满足人们日益增长的需求，或是为了满足这种需求需要以巨大的能耗为代价来进行的。因而在对建筑各系统进行改造之前，应该在最大限度保留原有建筑的前提下，对原有建筑设计按照现在的需求进行优化节能，使其最大化的利用自然资源。从目前既有公共建筑能耗来
5、看，在设计优化中最需要关注的就是自然采光和自然通风两个方面。在自然采光方面，除了比较传统的侧窗采光之外，在改造中也可以借鉴和采用目前绿色建筑中比较常用的天窗采光、采光天井、光折板和光导管等新技术，来尽可能的满足人们的光环境需求；在自然通风方面也可以采用通风天井、通风烟筒、中庭可开启门窗以及机械辅助通风等诸多方式。其目的在于从建筑设计上来尽可能的减小建筑对外在能源设备系统的依赖。其中德国议会大厦的改造就是这方面的一个不错范例。 在自然采光方面，改建后的德国议会大厦通过透明的穹顶和倒锥体的反射将水平光反射到下面的议会大厅，议会大厅两侧通过内天井补充自然光线，这些基本上保证了议会大厅内的照明，减少了
6、平时的人工照明。穹顶内设置的一个随日照方向自动调整方位的遮光板可以防止热辐射和避免眩光。同时日落之后，穹顶把室内的灯光向外放射，使其成了发光体，有如一座灯塔，成为柏林市独特的景观。在自然通风方面柏林国会大厦也设计得也很巧妙。议会大厅通风系统的进风口设在西门廊的檐部，新鲜空气进来后经过大厅地板下下的风口，低速而均匀地散发到大厅内，然后再从穹顶内倒锥体的中空部分排到室外。大厦的侧窗均为双层窗，两层之间为遮阳装置，侧窗的通风既可以自动调节也可人工控制。从而使大厦的大部分房间可以得到自然通风和换气，空气的换气量可根据需要进行调整，每小时可达到 5 次。 2.2 围护结构优化节能 在建筑设计优化之后，需
7、要进行的就是围护结构优化节能，围护结构的低能耗改造主要指外墙体、外门窗、屋面等的改造。 1) 外墙体。外墙体是与外界环境接触面积最大,也是改造最为困难的部分。虽然目前墙体节能技术很多，但目前对于既有公共建筑改造来说应用的比较多的是外墙外保温技术。保温层一般采用热阻值高，即导热系数小的高效保温材料，其导热系数一般小于 0.05W/mK，应根据设计计算，具有一定厚度，以满足节能标准对该地区墙体的保温要求。同时对外墙的改造应尽可能对热桥部分重点改善传热系数, 分析隔热重点, 以提高墙体的保温隔热性能, 提高舒适性。 2) 屋面。屋面不仅是主要失热构件，也是受太阳辐射最直接的构件，对于围护结构的节能优
8、化有着重要的作用。屋面的低能耗改造要注意选用合适的保温材料，不宜选用密度很大、导热系数较高和吸水率较大的材料。与此同时，屋面形式也是低能耗改造的重要内容之一，常见的屋面改造形式包括：平改坡、架空屋面、倒置式屋面、蓄水屋面、吸湿散热屋面、干铺保温材料屋面、遮阳屋面、浅色坡屋面以及种植屋面等等。对于不同地区和改造对象以及目的的不同，应因地制宜的选用合适的屋面改造形式和材料。比如从经济性角度来说平改坡较为实用，从生态环保角度来说种植屋面更受欢迎，但其要考虑到既有公共建筑的屋面承载力和其所处地域环境等，在夏热冬冷和夏热冬暖地区比较常见。 3) 外门窗。外门窗是围护结构中热工性能较差的部分，一些公共建筑
9、门窗面积占建筑面积的比例超过 20%, 因而透过门窗的能耗是围护结构能耗损失中的重要部分。对于能耗的影响主要有两个因素，即为窗户传热和空气渗透，热量主要通过窗框、玻璃、窗页与窗框的缝隙散失。因此对于外门窗低能耗改造主要包括三方面的内容。一是密闭程度的提高，玻璃窗的密封程度可以影响到全年的节能效率 4% 6%，因此在改造中可以在窗框与外墙连接部位填充玻璃棉或发泡剂等绝热材料，外侧用密封胶对缝隙进行密封，阻断窗框与外墙之间缝隙进入冷风，这是施工中要格外注意的部分；二是，玻璃窗的改造，在可更换窗户的前提下要选择节能效果比较好的窗框和玻璃，如中空玻璃、Low-E 玻璃等。如不可更换，可考虑在原有玻璃上
10、贴上隔热安全膜的做法等；三是与窗结合的遮阳系统的改造，除了上述考虑选用本身具有遮阳功能的玻璃之外，还可以结合合适的遮阳措施，如遮阳百叶、活动式遮阳板等。 2.3 设备系统优化节能 对于设备系统的低能耗改造，是在建筑本体优化节能（建筑设计优化以及围护结构优化）的基础之上进行的，主要侧重设备系统对于能源的利用效率以及智能化和自动调节等方面。 1) 空调系统。目前大部分既有公共建筑采用的空调设备能效低，本身能耗大，系统运行浪费严重，有的采用的单体外挂式空调在破坏建筑外立面整体感的同时也加剧了能耗的负担，因而空调系统的低能耗改造刻不容缓。空调系统的能耗改造主要有两个方面: 一是降低供给空气处理设备冷量
11、和热量的冷热源能耗；另一个是降低给房间送风和输送空调循环水, 风机和水泵所消耗的电能。因此对于空调系统的低能耗改造主要有以下几种：风机和水泵的低能耗改造、中央空调自动控制技术、主机房模糊变频控制改造以及新风换气技术等。 2) 照明系统。在公共建筑的用电结构中，照明系统用电比例约为1/3，仅次于空调系统。就公共建筑照明系统而言，其低能耗改造是在充分利用自然光基础上进行的，主要措施有以下几个方面：选用高效光源、节能型灯具及附件；选择合适的照度标准、布灯方案和照明方式；改进照明控制方式，可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点等以及照明系统的智能化控制等措施。 3) 电梯系统及其他设备节能。公共建筑中
12、的电梯电能消耗约占总电耗的 10%，据资料显示，目前全国正在使用的 60 多万台电梯中，节能电梯仅占 1.92%。近年来发展的采用变频调速控制及其它多种节能技术的节能电梯，能耗仅为常规电梯的 40%-50%，节能潜力巨大。例如电梯动能回馈节能技术，其原理就是变频调速器通过电动机将电梯减速，使轿厢和对重平衡块的质量差带来的电梯运行时的机械能转变成电能，存储在变频器直流环节的大电容中，然后将载其回送给电网。 2.4 可再生能源开发利用 对于既有公共建筑的低能耗改造，在节流的同时亦要开源，因而可再生能源的利用将成为其重要的组成部分。加强太阳能、地热能、风能、生物能的转换技术在既有公共建筑低能耗改造上
13、的应用，利用其和电能形成复合型的能源系统将是未来建筑低能耗改造的发展趋势。比如在公共建筑的低能耗改造中可以充分利用太阳能光电屋顶、太阳能光电墙、地源热泵系统等等。因此，对于既有公共建筑的低能耗改造，不同地域应根据实际情况对可再生能源进行充分的开发利用。 结语 既有公共建筑的低能耗改造是一项复杂的系统工程，决不能一概而论，必须 针对每一个项目进行细致的分析、计算，以上的技术策略并不是全适用于所有项目，也不是应用的技术策略越多，改造后的公共建筑能耗越低。对既有公共建筑的低能耗改造，应该在认真分析其能耗特点和现状的基础上，选择对其最合适的技术策略的优化组合，从而使其性价比好同时又便于实施。既有公共建筑低能耗改造在加强技术策略研究的同时，也应加强对其在使用过程中的运行与管理方面的监督，制定相应的规范和标准，适当采取经济激励政策，使其有计划、有步骤地进行，从而尽快的实现我国的建筑节能目标。 参考文献 1朱欢.真正的福斯特建筑.世界建筑.1990(10):40-45. 2GB50189-2005，公共建筑节能设计标准S. 3叶雁冰：我国既有公共建筑的节能改造研究J.工业建筑,2006,(1).
