新疆大型公共建筑节能研究

【摘 要】新疆地处气候严寒地区，冬季需要进行供热。大型公共建筑能耗数量巨大，浪费严重，耗能高。调差表明，新疆地区大型公共建筑每年耗电量占到了该地区城镇总能耗的1/3，每平米公共建筑的年耗电量大概为普通居民住宅每平米的10-20倍。所以，加大公共建筑的节能研究迫在眉睫。本文主要介绍了大型公共建筑的定义、发展简史、新疆公共建筑的能耗消耗状况、节能建筑设计以及节能建筑的改造。

【关键词】 新疆大型公共建筑；建筑节能；

中图分类号：TE08文献标识码：A

一、大型公共建筑相关理论概述

1.1大型公共建筑的定义

公共建筑主要包含办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通讯建筑以及交通运输建筑。

a.办公建筑：写字楼、办公楼、行政大楼等。

b.商业建筑：商场、百货大楼、银行、交易中心等。

c.旅游建筑：宾馆、酒店、娱乐会所等。

d.科教文卫建筑：科技馆、博物馆、医院、大剧院、体育馆等

e.通讯建筑：程控交换机房、数据中心等

f.交通运输建筑：机场、车站、地铁等

不同规模的公共建筑，其室内人员、灯光和办公设备的密度不同，全年的用能特点和能源消耗总量也不同。根据建筑的用能特点，将公共建筑划分为普通公共建筑和大型公共建筑。大型公共建筑是指建筑面积超过2万平方米且采用集中空调系统的各类星级酒店、大中型商场、高级写字楼、车站机场及体育场馆等。普通公共建筑则是指建筑面积在2万平方米以下或建筑面积超过2万平方米但未采用集中空调的各类办公建筑、科研教学和医疗建筑等。

1.2GB50189标准目的

GB50189标准目的，在保证系统室内环境参数条件下通过：

a.改善围护结构的热工性能。

b.优化采暖和通风空调系统设计。

c.提高空调采暖设备和照明设备效率。

使公共建筑全年采暖、通风和空调及照明的总能耗与基准建筑相比降低50%，

基准建筑八十年度初的公共建筑。

1）透明幕墙：可见光可直接透射入室内的幕墙，非透明玻璃幕墙。

2）窗墙比：窗户洞口面积与房间立面单元面积之比。

3）体形系数：f =建筑物外表面积 /建筑物体积。

体形系数与建筑造型有关，体形系数越大，传热损失也就越大，故建筑外形尽可能简单，减少过多凹凸面设计。

4）综合部分负荷性能系数(IPLV)：

基于冷水机组在各种负荷下运行时间比例，进行加权计算的综合部分负荷运行效率。

IPLV=2.3%xA+41.5%xB+46.1%xC+10.1%xD

5）可见光透射比：

透过透明材料的可见光(380～780纳米)光通量与投射在其表面上的可见光光通量之比太阳光谱300～2500纳米

二、公共建筑发展简史

建筑的产生是为了解决居住问题，原始人群时期《易系辞》：上古穴居而野处，后圣人易之为宫室。《礼记.礼运》：昔者先王未有宫室，冬则居营窟，夏则居橧巢。在周口店山顶洞人居住过的洞穴中，发现赤铁矿染红的石株，说明原始人已有爱美的观念和原始的宗教意识。仰韶文化遗址；功能分区（居住区、制陶窑场和公共墓地等）；西安半坡遗址聚落房屋布局以“大房子”（12.5mx14m）为中心展开；“大房子”可能是氏族公共活动（氏族会议、节日庆祝、宗教活动等）的场所。另外，居住区的周围有一条深宽各5-6米的壕沟，是防卫用的。居住区内和沟外分布着窖穴，是氏族的公共仓库。居住区沟外的北边是公共墓地，东边是窖场。

三、大型公共建筑能耗现状分析

本次对新疆大型公共建筑能耗调查采用普查和重点调查相结合的方式。作者于10月1日至5日期间，在新疆乌鲁木齐中心城区20座典型建筑入户调查（其中15座是属于大型公共建筑），深入了解了几类大型公共建筑的能耗情况。

其中综合性商务楼指的是汇集商业、办公、娱乐、居住等多种功能的建筑物单体或建筑群，而其他三种类型建筑——写字办公楼、商场、宾馆饭店、教学楼则功能相对较为单一，通常为单体建筑。

四、各类型建筑能耗特点及差异 

1.1商场类建筑

商场营业时间每天长达12个小时以上，且全年营业。由于内部发热量大，空调开启时间也较其它公共建筑长，调查中了解到乌鲁木齐市一些商场的制冷机从3月下旬开启运行到11月上旬。因此其单位面积的电耗在大型公共建筑中是最高的。

1.2宾馆饭店类建筑

宾馆饭店类建筑与商场和写字楼不同，虽然营业时间长，但由于受到旅游季节变化和入住率波动的影响，多数时间是在部分负荷下工作。

通过查阅资料文献，我发现一般旅游城市的宾馆饭店用电量跟旅游淡季旺季关系密切，在旅游旺季，空调系统需长期运行，总体上来看是宾馆类建筑的用电高峰期，而当旅游淡季时用电量则较低。总体来看用电高峰和其他大型公共建筑同样，出现在夏季和冬季。宾馆类建筑风机盘管功率虽小，但数量多，且一般宾馆冬夏均采用风机盘管系统，故其耗电量也不容忽视。

1.3 办公楼类建筑

办公楼类建筑，全年使用时间约为250天，每天工作8小时，设备全年运行时间为2000小时左右。由于人员数量决定电脑等设备的开启数量，室内照明相对固定，故写字办公楼类建筑室内热扰与人员数量密切相关。

 对于大型公共建筑而言，能源消耗情况非常复杂。建筑物的空调、照明、办公设备耗电三者性质不同。例如空调系统用电决定于运行方式和物业管理水平，而照明和办公设备用电则在很大程度上和建筑使用者的节能意识有关。对上述三者应采用不同的政策和管理手段。由于建筑物实际能耗和使用条件、入住率、设备效率衰减等诸多因素相关，只有实现建筑内各耗能环节分项计量，才可能真正把实际各类系统的能耗状况和合理的用能配额相比较，确定差异如何形成，明确进一步的节能潜力。

五、新疆地区新建大型公共建筑节能设计

由于新疆是我国的北方省份，位处我国高纬度地区，全年大部分时候温度都比较低，特别是冬季天气更加严寒，为此全疆所有县都必须进行采暖，全年365天中其采暖时间接近半年。新疆地区的采暖方式主要有热水采暖和蒸汽采暖两种；新疆夏季和南方城市类似，气候炎热，年降水量少，日照时间长。鉴于新疆特殊的气候环境和国家节能减排策略的推进，为减少建筑耗能，新疆特开展公共建筑节能行动，在公共建筑的设计上以冬季的防寒为主，兼顾夏季的隔热的分针执行。

1.1体形系数

何为大型公用建筑的体形系数，它指的是大型公共建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。体形系数越小表示与大气接触的外表面积与建筑总体积的比值就越小，这样建筑与外部大气的传热减少，因而，在大型公共建筑的设计时要设计体形系数小的建筑减少其外表面与室外空气的接触。新疆地区属于严寒地区，与外界的传热系数大，其对体形系数应该要小于0.4。

1.2门窗节能技术

门窗因其隔热能力较差，是建筑与外界大气传热的一个重要途径。门窗缝隙是冷风渗透的主要通道，改善门窗的绝热性能是节能工作的一个重点。首先要控制窗墙比，北向、东（西）向、南向窗墙比应分别控制在 0.2、0.3、0.35；其次，要提高门窗气密性，减少冷风渗透，加强户门和阳台门的保温，改善窗户保温效果，如增加窗玻璃层数、加膜或采用各种新型建材节能窗等。

1.3屋面节能技术

在节能设计中重视顶层住房冬冷夏热问题，根据不同的屋顶采用与之相适应的的保温材料。

六、新疆地区既有大型公共建筑节能改造

对新疆既有的大型公共建筑进行节能改造难度大、任务重、任务急。既有大型公共建筑的节能改造有利于大幅度降低城市的运作成本，有效地提高城市的综合竞争力，这对缓解城市能源紧张具有不可估量的作用。新疆地区公共建筑节能整体解决方案的主要技术途径包括：空调通风系统、智能照明系统、系统负荷匹配、围护结构系统、可再生能源利用技术、分项计量。

七、总结

大型公共建筑能耗数量巨大，浪费严重，耗能高。解决这个问题不仅要对新建的大型公共建筑的节能设计严把死守，而且对既有的公共建筑进行节能改造。要做好节能诊断和规划，全面考虑建筑的实际情况和使用要求，综合运用各项节能技术来降低建筑的能耗。同时也要重视基础数据的分析和后期的运行管理。

参考文献：

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[3]赵靖. 大型公共建筑节能诊断与评价技术体系研究[D].天津大学,2010.

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