公共建筑调研范文
时间：2023-12-16 15:24:20
公共建筑调研篇1
【关键词】公共建筑；空调节能；设计措施
【Abstract】Pointed out that the current status of air conditioning energy consumption in public places， and discuss all aspects of energy conservation to analyze issues in order to achieve air-conditioning systems of public buildings for energy efficiency targets.
【Key words】Public buildings；Air conditioning energy conservation；Design measures
随着人们生活水平节节升高，相对应的建筑能源损耗也在逐渐增加，在提倡节能环保的当下，这种现象很不协调，所以对于这些能源损耗如何进行节省的研究非常具有必要性。而空调系统中的损耗又是建筑能源损耗中的重头戏，随着空调系统的逐渐普及，节能措施刻不容缓。作为消耗品质较高的能源电能的空调系统，在一些电力紧张地区更是会造成地区能源的供求矛盾。本文结合当今公共场所空调系统损耗的现状，提出相关减少空调系统能源损耗的专业措施。
1. 当前公共场所空调系统损耗现状
随着经济发展腾飞的速度，一栋栋公共建筑如雨后春笋般从城市中不停拔地而起。众所周知，公共建筑损耗是建筑能源损耗中的主要原因。而在公共建筑的电能损耗中，空调系统的损耗是无可争议的主角。空调系统用电占到整个电能损耗的一半之多，而空调系统所采用的电能基本上是不可能再生的，在世界能源越来越稀缺的大格局下，对于在公共建筑中的空调系统节能问题的研究无法回避。
2. 减少空调系统损耗的措施
2.1调节室内温度设定。公共建筑的一大特点就是，人流量非常的密集，进出建筑的频率高。以夏季制冷为例，公共场所人员进出导致外界热风不停涌入室内，而室内的空调系统温度设定较低，导致了室内空调长时间的处于制冷工作状态，而如果能够适当的根据人流量来调节空调设定的温度，完全可以有效的减少许多的损耗。那么从反面来说，不调节室内温度会怎样呢？比如在冬季的时候，有时候阳光照射会比较充足，如果室内温度设定不变，那么就容易造成过热的情况。因此，根据季节和天气的变化来调整室内空调的设定温度，避免出现冬天过热，夏天太冷的现象，这是一个一举两得的好办法。
2.2合理配置空调设备。由于建筑各部分的作用和工作内容都各不相同，使用的时间也不太一样，所以运行负荷都是不同的。其中这些负荷主要由制冷机产生，制冷机的能源消耗占到了整个空调系统的一半之多，所以对于制冷机的能源使用效率的提高具有重要战略意义。在实际的运行过程中，低负荷运行的时间比高负荷运行多的多。如果一直使用大主机运行，不仅增加了损耗，还减少了主机的寿命。所以可以采用大主机结合小主机的运行方式来节能，高峰期时采用大主机，低负荷运行时采用小主机。智能的操作运行既可以延长主机的寿命，更可以达到减少制冷机消耗的目标。
2.3空调系统的维护。空调系统是一个自动化程度高的系统，在我们日常的运行过程中容易出现许多的问题。一些小的细节问题不容易发现，一旦影响了设备的正常运行，势必会增加许多不必要的损耗。所以应该做好维护工作。在日常的维护中，要细心发现问题，过滤器一般宜一个月内清理一次，阻力达到规定的数值要进行更换。定期要对空调箱，风机进行清扫工作。冷却水系统也是空调系统中需要定期维护的环节，需要经常的对冷却水和冷冻水的温度和水量进行检测，提高对水质的管理，定期处理水中杂质沉淀后产生的水垢，不然出现水管腐蚀现象就后悔莫及了。
2.4加强人员管理素质。使用技术措施往往是在提出减少能耗时人们第一个想到的，所以通常忽略了在人员管理上的潜在力量。不得不提的是，我国目前的物业管理水平远远低于国际水平，所以导致了能源消耗异常的高。空调系统的损耗离不开机器的运行、管理、维护上，而进行这些环节的通常是我们管理人员。一个经过设计再怎么完美节能的空调系统，如果人员管理的不到位，那节能就是空谈。日常工作中的管理任务非常重要。因此，要提高全体人员的节能积极性，提高管理人员的技术水平，加强对负责机器日常管理人员的监督，严格的遵守相关的规定，使管理人员对空调系统的日常管理做到多细心、多检查、多清理。
2.5日常管理措施。对设备，要有计划的定期进行专业维护；将运行的数据进行比对，善于发现问题；多根据室外自然风的冷却能力或结合太阳被动采暖的能力来调整设备；人流量负荷较大时，安装二氧化氮检测仪，控制自然风入口阀门；保证室内空气流通，注意环境卫生。对管理人员，要严格规定好每个人的岗位和职责范围，制定奖惩制度；制定巡查相关方案，明确巡查路线、内容，记录巡查情况；常备设备说明书，普及设备相关知识；制定紧急情况处理方案；严格执行正确的设备操作规程，保证设备安全正确运行。
3. 结束语
公共建筑调研篇2
关键词：公共建筑，空调系统，能效比
1.公共建筑空调系统能耗现状目前，我国建筑总能耗约占社会终端能耗的20.7%。其中，北方城镇建筑采暖和农村生活用煤约为1.6 亿吨标煤/年，占我国2004 年煤产量的11.4%；建筑用电和其它类型的建筑用能（炊事、照明、家电、生活热水等）折合为电力，总计约为5500 亿度/年，占全国社会终端电耗的27%～29%，大型公共建筑的节能迫在眉睫。论文参考网。
调查结果表明，我国大型公共建筑的单位面积耗电量为住宅的10～20 倍，能源浪费现象严重，有很大的节能潜力。对于南方地区的公共建筑能耗中，空调系统的能耗约占建筑总能耗的50％～60％，故空调系统的节能是公共建筑节能的关键。目前，我国中央空调系统的冷水机组主要以电力为主，其单位面积能耗因建筑所处的气候区以及建筑类型有所差异。例如，北京中央空调系统单位面积平均耗电量约为20～120kWh/（m2·年）。论文参考网。其中，政府办公建筑能耗约为30kWh/（m2·年），甲级写字楼约为20～70 kWh/（m2·年），酒店约为30～70kWh/（m2·年），大型商场约为70～150 kWh/（m2·年）。其中冷源一般为10～50kWh/（m2·年），而输配系统（水系统和风系统）电耗却高达10～70kWh/（m2·年），可见输配系统的运行能耗是目前中央空调系统的能耗大户；重庆市公共建筑中央空调系统单位面积能耗也不等，有的高达160W/m2，有的只有76W/m2，平均值为129 W/m2，其中商场和酒店的平均能耗占建筑总能耗的比例分别为34.59％和34.13％；上海公共建筑中央空调系统单位面积能耗平均值为127 W/ m2；武汉市公共建筑中央空调系统单位面积能耗平均值为115.6W/m2；均高于日本东京的公共建筑中央空调系统单位面积能耗平均值112.8W/m2。
2.我国空调能效的评价指标在20 世纪80 年代后期，宾馆酒店建筑兴起，由于这类建筑普遍采用了中央空调系统，故能耗大幅度增加。为了降低此类建筑的能耗，中国建设部于1993 年9 月27 日颁布了节能标准，并于1994 年1 月强制性实施。此项政策是通过在设计阶段采用适当的方法，从而达到降低或控制宾馆能耗的目的。此政策根据宾馆建筑的不同等级和外部环境，提出了建筑围护结构、空调系统和自动控制系统的要求。
目前，我国对于空调系统能效的评价只是停留在对空调系统的部分设备的能效限制。比如，我国于2004 年颁布实施的“单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级GB19576-2004”标准中对风冷式、水冷式空调机能效比以及能源效率等级指标均作了规定；又如：于2001 年颁布实施的“蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组GB/T18430.1-2001”中也已对风冷和蒸发冷却式以及水冷式的往复活塞式机组、涡旋式机组、螺杆式机组、离心式机组的制冷性能系数作了限定；于2001 年颁布实施的“蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组户用和类似用途的冷水（热泵）机组GB/T18430.2-2001”中提出了机组名义制冷量较小的水冷式、风冷式、蒸发冷却式的制冷机组的制冷系数限值；还在2004年颁布实施的“冷水机组能效限定值及能源效率等级》GB19577-2004”中也对不同冷量范围的冷水机组的能源效率或能源效率等级指标作了规定。另外，在2005 年颁布实施的“公共建筑节能设计标准GB50189”中也只对单个空调设备的能耗限值作了规定，例如对一些冷水（热泵）机组制冷性能系数（COP）；冷水（热泵）机组综合部分负荷性能系数；单元式机组能效比；溴化锂吸收式冷水机组性能系数等分别作了限定。周边全年负荷系数PAL、空调能量消耗系数CEC 等节能指标可以用于设计院在进行空调系统的设计时验算之用。针对房间空调器，我国发展与改革委员会、国家质量监督检验检疫总局、国家认证认可监督管理委员会于2004 年11 月29 日联合了《房间空调器能源效率标识实施规则》。
3.空调工程设计能效比空调工程设计能效比指空调工程的设计总冷负荷与整个空调工程所有耗电设备的耗电总功率之比，可用来衡量整个空调系统的能效状况。该指标的建立是以空调系统整体为着眼点，这正是DEER 区别于其它评价空调设备能效指标的特点。空调工程设计能效比DEER 可用来评价整个空调工程在设计阶段的设计水平，判断其是否达到节能设计标准
对提高空调工程的整体设计水平有一定的促进作用。
4. 空调工程设计能效比的计算方法4.1 空调工程的组成除VRV 直接蒸发冷却空调系统外，间接供冷的空调系统（空调工程）均可划分为冷源系统（包括冷源机组和冷却水系统）、水系统（指冷冻水系统）、风系统（包括所有的末端送风设备）三个子系统。论文参考网。
4.2空调工程设计能效比（DEER）的计算空调工程设计能效比（DEER）的计算式：
DEER=ΣQ / ΣN （2.1）
式中：ΣQ——空调工程的设计总冷负荷, kW
ΣN——空调工程耗功率，kW
其中：ΣN=N1+N2+N3+N4+N5
N1 ——电机驱动压缩机的冷水（热泵）机组、单元式空气调节机、多联式空调（热泵）机组在额定制冷工况下输入电功率之和，kW；
N2 ——直燃型溴化锂吸收式冷（温）水机组额定制冷工况下单位时间燃料耗量的折算电功率（按照表2.1）、燃烧系统风机及溶液泵配用电机铭牌功率之和，kW；
N3 ——冷却水泵、冷却塔风机配用电机的铭牌功率之和，kW；
N4 ——冷冻水泵配用电机的铭牌功率之和，kW；
N5 ——空调系统组合式空调机组、新风机组所含风机及空调系统配置的其他风机的配用电机铭牌功率，以及风机盘管的铭牌输入功率之和，kW。
4.3空调工程子系统设计能效比的计算子系统的设计能效比DEERi = 空调系统的设计总冷负荷/子系统i 的额定耗电功率总和 (i=1，2，3) （2.2）
表1 不同燃料耗量与电功率的换算表
燃料名称 柴油 天然气 单位 kg/h m3/h 燃烧值 42652 kJ/ kg 38931 kJ/ m3 单位燃料折合的电功率 1kg/h =3.64kW 1m3/h =3.33 kW
公共建筑调研篇3
这段时间为了筹备夏季的演出季，北京中山公园音乐堂又忙活了起来。不过与往年不同的是，今年他们和音乐堂前厅的玻璃墙较起了劲。
施工工人说：“我们正在贴建筑隔热膜，这里玻璃特别多非常热，贴完这种膜以后，能起到节能隔热的效果，在夏天估计能降五到八度。”
中山公园音乐堂朝南的前厅全部由玻璃搭建，每年夏天阳光直射，这里就成了实实在在的大暖房。为了缓解闷热难耐的状况，音乐堂只好把空调开到最足，但不仅效果不明显，还浪费了大把的能源。
清华大学建筑节能研究中心的一份最新研究报告显示，我国2万平米以上的大型公共建筑面积占城镇建筑面积的比例不到4%，但是能耗却占到建筑能耗的20%以上，其中单位面积耗电量更是普通民宅的十到十五倍。以北京中山公园音乐堂为例，每年约演出260场，电费在50万元左右。
北京中山公园音乐堂总经理徐坚说，作为一个公共场所，一千多人在看演出的时候，不可能让大家汗流浃背地来看演出，还是要保证这种舒适的温度。
由于更多从舒适性着眼，绝大多数大型公共建筑在维护上缺乏对能源利用的整体规划，中央空调一个人也是开，一百个人也是开是很多商场、剧院、写字楼的现状。
清华大学建筑节能研究中心专家认为，空调是最主要的，能占到大型公共建筑总能耗的40%。
此外，建筑设计上的诸多不合理因素也导致了大型公共建筑能耗高居不下。北京和平宾馆外墙全部是高能耗的玻璃幕墙，每年宾馆为此都要负担一笔不菲的制冷费。而且随着空调的老化，客人投诉房间太热的情况也时有发生。
清华大学建筑节能研究中心专家指出，玻璃幕墙如果没有很好地进行遮阳、采光的调节以及通风，(能耗)甚至比普通的(墙体)高50%以上。
建筑节能专家认为，大型公共建筑的节能潜力巨大。新建建筑通过技术和设计的配套有望节能50%，而既有建筑也普遍有20%到30%的节能潜力。关键是通过实时监控，了解建筑物分时、分项的用能情况。
公共建筑调研篇4
关键词：办公建筑；空调制冷系统；显热排热；潜热排热；现场实测
中图分类号：TU119 文献标识码：A
文章编号：1674-2974（2015）11-0125-08
目前中国每年城镇新建公共建筑约3～4亿m2，既有公共建筑约40亿m2.根据现有的一些大城市的能耗实测资料，城市建筑中大型公共建筑的建筑总面积虽不足民用建筑总面积的5%，但特大型高档公共建筑的单位面积能耗约为城镇普通居住建筑能耗的10～15倍，一般公共建筑的能耗也是普通居住建筑能耗的5倍之多，公共建筑能耗巨大约占民用建筑总能耗的12%～14%[1].值得引起关注的是，公共建筑的全年能耗中大约有50%～60%消耗于空调制冷与采暖系统，因此与之对应的公共建筑空调制冷系统排热量亦不容小觑[2].来自建筑空调制冷系统的大量排热在城市大气空间进行直接排放，势必会改变建筑范围甚至城市范围内热湿环境，加剧城市热岛效应；同时，城市热岛效应的加重使得城市高温出现频率加大甚至造成高温灾害，为维持室内舒适度，空调系统运行时间更长并且承担负荷更大，使空调设备运行状况恶化而导致能效比降低及空调能耗增加，此时空调制冷设备需要从室内抽取更多热量并直接排放更多的冷凝热至室外大气环境，造成建筑周围热环境进一步恶化，如此形成恶性循环，降低人体日常活动范围内的热、湿舒适度，最终违背了人们对工作和生活水平提高的意愿[3-5].
针对建筑空调排热的研究在近年逐渐引起了各国学者的关注，并已开展了一系列研究.国外，Masson[6]提出城镇能源收支模型TEB（Town EnergyBalance）是对城市环境中建筑人为排热进行模拟的早期尝试，该模型对目标建筑的负荷计算过于简化；Kondo等人[7]研究了城市冠层内人为排热和大气温度两者之间的关系，对空调设备显热和潜热排热比例作出1∶1的简单假设；Bueno等人[8]运用热阻热容网络模型RC（Resistance-Capacitance Network Model）建立建筑与城市环境间的能量流动关系并对图卢兹市排热与气温进行计算，研究发现夏季商业区热排放平均值为220 W/m2而导致气温升高1 ℃左右；Salamanca等人[9]应用气象研究预测模型WRF（Weather Research & Forecasting Model）与多层建筑能耗模型的耦合模型对城市区域夏季连续10天的高温气候下空调系统排热对大气温度的影响，研究发现空调排热使城市部分区域近地2 m内的平均气温升高大于1 ℃.国内，张弛等人[10]进行夏季空调排热对上海市温度影响的定性研究，通过假设空调密度与楼层高度相对应而发现温度高低与空调排热分布的一致性良好，说明空调排热是造成上海城市高温的主要因素之一；乐地[11]、杜国付[12]、吕楠[13]等人应用CFD模拟技术对复杂城市区域建筑热环境进行数值模拟，并分析冷却塔周围的气流分布和温度分布，以及冷却塔冷凝排热对周边环境的影响.以上已有的国内外研究工作大多属于建筑人为排热对城市热气候影响的数值模拟研究，一方面缺乏充足的现场实测数据作为支撑，另一方面对建筑人为排热从建筑类型和排热方式、热量类型缺乏细致的定量研究，因此很难更准确地把握建筑人为排热和城市局地热湿气候形成之间的互动关系.
本文分别选取具备典型南、北方城市气候特点的深圳市和北京市市区的4座大型办公建筑作为具体研究对象，采用现场实测的研究方法，对上述建筑的空调制冷系统各设备的运行参数进行持续动态的实测测试，实现了对建筑空调制冷系统排热的定量分析，使得城市区域范围内建筑人为排热与城市热环境互动关系的研究具有实际意义.
1 城市区域内典型办公建筑空调制冷系统
排热实测
1.1 深圳实测建筑及空调制冷系统概况
本实测研究中选取位于深圳市福田中心区西侧的某国家机关业务综合楼作为实测办公建筑1，对该建筑空调制冷系统排热特性进行连续实测.选取连续实测时间为2013年8月5日（周一）至8月11日（周日）整一周的时间，在此实测期间，深圳处于典型夏季高温天气以晴天为主，但受海洋气候影响，个别测试日为暴雨天气，测试期间室外最高温度持续35 ℃以上.
该建筑为典型办公建筑，由主楼和附楼两个部分组成.其中主楼为办公大楼，建筑层高4.5 m，共22层；附楼为集会议厅、报告厅及娱乐室为一体的多功能建筑，建筑层高5 m，共4层.空调制冷机房位于主楼负二层，冷源系统为3台离心式中央空调冷水机组，其中2台额定制冷量为3 686 kW的机组于工作日运行，另1台额定制冷量为1 230 kW的机组用于周末备用运行.冷却水系统共有5台玻璃纤维机械通风横流式冷却塔，安装于附楼楼顶，冷却塔具体安装位置的俯视图如图1中①～⑤位置所示，其中②～⑤号冷却塔水流量为500 m3/h，对应于2台额定制冷量较大的冷水机组，①号冷却塔的水流量为350 m3/h，对应于另外1台额定制冷量较小的冷水机组.为满足建筑各部分不同功能要求，整个建筑的空调系统分为以下两个系统：集中空调系统，主楼1～4层以及附楼1，2层为定风量系统，5～19层（除12层）为变风量系统；VRV空调系统：主楼12层、20～22层以及附楼3，4层采用VRV空调系统.
1.2 北京市实测建筑及空调制冷系统概况
本研究还选取了位于北京市区内采用不同空调制冷方式的3座办公建筑2～4作为研究对象.每座办公建筑均选取某一个典型工作日进行连续动态实测，在此实测期间，北京处于典型夏季高温晴天天气，测试期间室外最高温度持续30 ℃以上.
各实测建筑基本情况及相应空调制冷系统相关参数如表1所示.
1.3 实测内容及仪器
为研究建筑空调制冷系统的排热规律以及对建筑周围大气热湿环境所产生的影响，对所有与空调制冷系统排热有关的参数进行实测，深圳和北京的测试参数和内容方法相同，主要包括大气温湿度、冷却塔进、出风口温湿度及风速、制冷机组冷却水及冷冻水的供、回水逐时温度及流量.在室外露天测试空气温度时，为防止太阳辐射影响而采取了相应遮阳措施.其中，大气温、湿度由温湿度自计仪测得，以实测办公建筑1为例，实测测点选取距冷却塔边缘30 m、附楼楼面以上1.5 m处，如图1中⑦点位置所示；冷却塔进风口空气温、湿度由温湿度自计仪测得，测点选取每台冷却塔进风口前2 m处；冷却塔出风口风速由热线风速仪测得，冷却塔出风口空气温、湿度由温湿度自计仪测得，测点均布置在每台冷却塔风机吸入侧的收缩段喉部断面上并按等面积环分布，如图2中所示；冷却水及冷冻水的进、出口温度由热电偶温度采集自计仪测得；冷冻水及冷却水流量采用超声波流量计测量.
以实测办公建筑1为例，测试参数及仪器如表2所示.实测建筑1的俯视图以及空调系统测点布置图如图1～图2所示.
2 实测结果与分析
2.1 冷却塔进出风口空气温、湿度实测结果
对于实测办公建筑1，在整一周的实测期间内，室外大气以及冷却塔每个进、出风口测点空气的温度和相对湿度实时测试值均可通过相应测点处的温湿度自计仪直接获取，对于工作日期间多台冷却塔同时运行的情况，此处冷却塔的进、出口空气温湿度值是指所有冷却塔进出口空气温湿度的平均值，温湿度值随时间变化曲线如图3～图4所示.
从图3中的空气温度变化曲线看到，在连续一周空调制冷系统运行的白天时间段内，大气温度平均值33.51 ℃，冷却塔入口和出口空气温度平均值分别为32.21 ℃及32.63 ℃，环境大气温度高于冷却塔进、出口空气温度，而冷却塔的出口空气温度较进口空气温度升高幅度较小仅为0.42 ℃.其中工作日12：00-16：00期间，冷却塔排出口空气对周边大气产生较为明显的排冷降温作用.根据大气温度及冷却水温度的实测值，在此期间大气温度较高，使得入塔空气温度与入塔冷却水温两者温差值较小，甚至出现入塔水温低于入塔空气温度的情况，最终导致冷却塔出口空气温度低于入塔空气温度.
图4为空气相对湿度变化曲线，由于冷却塔式室外机主要以潜热方式向外排热，进出塔空气的相对湿度值变化很大.在白天空调系统运行期间，冷却塔入口空气相对湿度平均值为67.7%，经过与塔内冷却水进行热质交换后，冷却塔出塔口空气的相对湿度平均值基本稳定在94.4%，以接近饱和的状态排出塔外；而在空调系统关闭期间，冷却塔进、出口空气的相对湿度大体一致.室外大气的相对湿度在白天时间段的平均值为40.5%，明显低于冷却塔排出口空气几近饱和的相对湿度平均值，因此冷却塔排出的湿空气对塔周围湿环境的改变很明显.
2.2 空调制冷系统排热的实测结果
根据如表2所示的各实测参数的测试数据，按公式（1）～（3）中所列冷却塔全热排热、显热排热及潜热排热计算公式对冷却塔每个出风口的排热量进行计算，最后经汇总可得到整一周实测期间内办公建筑1的空调制冷系统单位建筑面积总全热、总显热及总潜热排热量随时间变化曲线，如图5所示.
如图5中所示，在工作日，该办公建筑1的空调系统运行时间为8：00-17：00，在2台额定制冷量为3 868 kW离心式冷水机组先后开启初期，空调制冷系统的单位建筑面积排热量存在较大波动而峰值达到138 W/m2，运行稳定后，空调制冷系统单位建筑面积全热排热量变化也趋于稳定在82.75 W/m2上下波动，其中潜热排热的变化规律与全热排热大致相同，其单位建筑面积的实测平均值达到81.8 W/m2；而单位建筑面积的显热排热平均值很小仅为0.95 W/m2，并在某些时刻因为冷却水入塔温度低于空气入塔温度而出现显热值负值的情况.在测试期间，空调制冷系统的潜热排热总值占总排热量的98.85%，而空调显热排热仅占总排热量的1.15%.
在周末日，该办公建筑中仅剩少量办公室及部分娱乐空间需要开启空调，此时仅开启一台额定制冷量为1 230 kW的小型离心式制冷机组及对应一台水流量为350 m3/h的冷却塔，如图5所示，空调排热值较稳定，单位建筑面积全热排热的日平均实测值保持在20.24 W/m2，大约相当于工作日的22.2%，其中单位建筑面积潜热排热日均实测值为19.62 W/m2，所占全热排热的比例为96.94%，而单位建筑面积显热排热日均实测值为0.62 W/m2，仅占全热排热的比例为3.04%.
2.3 建筑空调制冷系统排热与大气温湿度关系的实测分析
为分析显热和潜热排热分别随主要影响因素大气温度和相对湿度变化规律，根据4座办公建筑空调制冷系统在实测期间运行时的大气温湿度实测数据，并利用如表2所示实测参数的测试数据按公式（1）～（3）计算得到各办公建筑在对应时间的单位建筑面积显热和潜热排热量随时间变化值，变化规律分别如图6～图7所示.
图6～图7中，虽然各建筑实测期间对应的室外气候条件各异，同时各建筑设计冷负荷指标及空调制冷系统型式也不尽相同，但4座实测办公建筑的空调制冷系统单位建筑面积显热排热量和潜热排热量都呈现随室外大气温度和相对湿度升高而降低的一致趋势.这是由于随着室外大气温度及相对湿度值升高，入塔空气干、湿球温度与入塔水温的温差值减小，空气水界面的水蒸气分压力差值减小使冷却塔内部热湿交换驱动力下降，导致冷却塔热质交换效率降低，显热及潜热换热量减小.
图6中建筑1，2，4空调制冷系统单位建筑面积的显热排热值在-15～15 W/m2范围内，而建筑3空调制冷系统单位建筑面积显热排热值出现负值且数值较大约为-30～-70 W/m2.分析原因是建筑3实测当日空调运行期间内室外大气温度平均值偏高为34.5 ℃左右，入塔空气温度和室外大气温度接近为33.9 ℃，同一时间段内冷却水进塔水温的实测平均值仅为31.4 ℃而明显低于入塔空气温度.根据热质交换原理，湿式冷却塔的散热方式主要是接触传热和蒸发散热，此时塔内水和空气产生的接触换热使得空气向水传热，因此空气温度下降明显，而蒸发散热主要表现在空气侧水蒸气含量的增加，由此所引起的空气温度变化却很小，因此，经过塔内热质交换过程，该建筑的出塔空气温度实测平均值为27.2 ℃反而低于入塔空气温度，并且进出口空气温差较大为7.3 ℃，因此建筑3的单位建筑面积显热排热呈现较大负值.
图7中建筑1，3，4空调制冷系统单位建筑面积的潜热排热平均值在75～130 W/m2范围内，而建筑2空调制冷系统单位建筑面积潜热排热值为160 W/m2较大于其他建筑.分析其原因是该建筑除常规的办公房间外还包括多个洁净实验室，其空调冷负荷值大于其他一般办公建筑，因此相应该建筑空调制冷系统全热排热量及占全热排热量绝大比例的潜热排热量也偏大于其他建筑.
2.4 建筑空调制冷系统全热排热及制冷量与大气温湿度关系的实测分析
为分析办公建筑空调系统全热排热、制冷量在室外大气温度和相对湿度两个参数共同影响下的分布规律，根据4座办公建筑空调制冷系统在实测期间运行时的大气温湿度实测数据，以及利用如表2所示的实测参数的测试数据按公式（1）和（5）计算得到的各办公建筑相应时间内单位建筑面积全热排热量及制冷量随时间变化值，变化规律的三维分布图如图8～图9所示.
从整体分布规律来看，当室外气候条件从低温低湿到高温高湿变化时，冷却塔传热传质性能下降，冷却塔出水温度进而偏高，从而导致建筑空调制冷系统的冷凝效果减低，最终使得实测办公建筑空调制冷系统的单位建筑面积制冷量及全热排热量也随之下降.
从具体数值来看，正如前面所分析，由于办公建筑2的空调冷负荷值较其他办公建筑偏大，因此办公建筑2的空调制冷系统单位建筑面积全热排热量及制冷量均大于其他办公建筑1，3，4.另外，各办公建筑空调制冷系统的单位建筑面积全热排热量均大于对应的单位建筑面积制冷量，并且由于各实测办公建筑的空调制冷机组实际运行性能参数不同，这4座办公建筑实测期间单位建筑面积全热排热量与制冷量平均值的比值也不同，大致在1.29～1.56范围内，为体现建筑空调制冷系统向大气排热效率，此处提出建筑空调制冷系统大气排热效率比HRER（heat rejection efficiency ratio）的概念，并可按如下公式进行描述：
HRER=Q.T/Q.E.（6）
式中：Q.T为空调制冷系统单位建筑面积全热排热量，W/m2；Q.E为空调制冷系统单位建筑面积制冷量，W/m2.由公式（6）可知，大气排热效率比HRER的数值越大，则表明建筑空调制冷机组制取单位制冷量时向室外排放的热量越多，反映了该建筑为维持建筑内部热舒适环境要求所需向外界的排热对大气热湿气候带来的影响越大.
3 结 论
1）在连续一周空调制冷系统运行的白天时间段内，出塔空气温度平均值较进塔空气温度平均值升高幅度较小仅为0.42 ℃，甚至在某些时段内由于受到入塔冷却水温偏低的影响，使出塔空气温度不升反降而对周边大气产生较为明显的排冷降温作用；而冷却塔出风口空气的相对湿度平均值为94.4%左右，几乎呈饱和状态向外排出，使塔周围空气的相对湿度明显升高.总体上冷却塔排热对建筑周围大气相对湿度的改变大于温度.
2）采用冷却塔作为排热设备的建筑空调制冷系统主要以潜热排热方式向室外排放，实测办公的建筑空调制冷系统全热排热日均值在85～106 W/m2范围内，其中潜热排热所占比例为95%～98.85%，显热排热所占比例很小仅为1%～5%；而在休息日的全热排热日平均实测值仅为工作日的22.2%.并且在入塔冷却水温度低于入塔空气温度的时间段内，由于出塔空气温度明显低于入塔空气温度而导致显热排热值出现较大负值.
3）室外高湿高热气候条件不利于建筑空调制冷系统向外排热排湿.4座实测办公建筑的空调制冷系统单位建筑面积的全热、显热和潜热排热量都呈现随室外大气温度和相对湿度升高而降低的一致趋势.由于各建筑冷负荷设计指标、空调制冷系统性能参数及实测期间室外气候条件各不同，各实测建筑空调制冷系统排热的数值大小和变化幅度也不同，并提出利用大气排热效率比HRER的定义来反映建筑空调制冷系统排热对大气热湿气候带来的影响程度大小.
致谢：深圳市建筑科学研究院开放课题“多用途建筑区域热气候与热岛强度评估方法的研究与模型建立”（YN2012001-1）的项目经费资助.
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公共建筑调研篇5
关键词：DEST模拟 办公建筑建筑能耗 优化策略;
中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
夏热冬冷地区又被称为过渡地区，该地区有着夏季闷热，冬季湿冷，气温日较差小，年降水量大，日照偏少，四季分明等气候的特点。公共建筑中的办公建筑与旅馆建筑相比空间一般比较大，使用时间比较短，能耗受办公方式和作息时间的影响比较大，空间的布置方式和划分由于其功能多元化、向综合国际多用途综合办公楼方向发展、也由于其本身功能的复杂性和设计的多样性，使其空调能耗非常高，远大于住宅。办公建筑与商业建筑相比空间相对较小，自然通风和采光占的比重很大，建筑高度一般比较大。与体育建筑相比建筑的使用时间比较固定，室内人员、照明、设备负荷是稳定的。本文分析研究夏热冬冷地区办公建筑，通过对既有建筑能耗的对比分析，指出建筑的不足之处，并提出对建筑的改造办案和策略，使该办公建筑能够满足实现《公共建筑节能规范》规定的节能率为50%目的。
2工程概况
该办公建筑位于杭州市，面积6482㎡，地上10层，建筑高度37.6m。并且建筑为以工业企业为主的集团行政办公楼，基本功能以办公为主，部分为出租餐饮，主要功能房间包括办公室、多功能厅、会议室、餐厅、数间职工宿舍、设备用房等。办公建筑初始模型，护结构基本参数与《公共建筑节能设计标准》中作为基准建筑的围护结构保温参数相同，基准建筑围护结构参数见表1。
表1基准建筑的围护结构参数
护结构部位 传热系数k(w/m2·k) 遮阳系数
屋面 1.605
外墙（包括非透明幕墙） 2.185
外窗 5.7 0.8
室内参数的控制是根据《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）规定通风次数或是室内温度等，具体见表2，在本文以后进行的模拟中，如果没有特别指明。都是采用这个室内控制参数。冬夏季换气次数均取1.0次/h。
表2办公建筑室内控制参数
3 建筑在自然状态下的模拟分析
对夏热冬冷地区办公建筑采用能耗分析计算。分析统计房间度小时数和自然室温小时数。
不同朝向房间的自然状况对比以标准层最中间层（5层）考虑，以下时间段为分析界点：小于18℃；18～26℃；大于26℃；高于36℃（极端温度）。计算统计见表3。
表3建筑第5层房间度小时数和自然室温小时数统计
再选取冬夏季典型气象日。 (1) 1月1日、8月1日中间层房间24小时自然室温和室外温度曲线图，见图1、图2。
图11月1日 中间层房间24小时自然室温和室外温度曲线图
图28月1日 中间层房间24小时自然室温和室外温度曲线图
通过上述模拟计算知：1）处于同一楼层的不同朝向房间室内热情况不同，西向房间的热环境很差，考虑西向的隔热。
2）冬季采暖度小时数东向最大；夏季空调度小时数西向最大。说明南向房间室内热情况最好，东向房间的热环境也差需要保温，同时需要隔热。
3）各朝向自然室温大于26 ℃的小时数远远大于室外温度的这种情况。夏季大多时间室内过热，浙江地区需要开启空调。满足室内人员的舒适感。
4 总结
对夏热冬冷地区办公建筑的改造可从围护结构入手，对不同围护结构设计分析，考虑到的围护结构的分类及其构造设计和原则并通过节能计算的手法，基于前面研究可以对夏热冬冷地区既有办公建筑具体改造设计分析。并且可以采用通风变量的变化和采光遮阳的方法进一步研究讨论，达到《公共建筑节能规范》规定的节能率为50%目的。不仅在工程建造上具有实际意义，而且理论上也为夏热冬冷地区公共建筑围护结构节能提供可参考的设计策略。
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公共建筑调研篇6
文章编号：1674-2974（2015）11-0125-08
目前中国每年城镇新建公共建筑约3～4亿m2，既有公共建筑约40亿m2.根据现有的一些大城市的能耗实测资料，城市建筑中大型公共建筑的建筑总面积虽不足民用建筑总面积的5%，但特大型高档公共建筑的单位面积能耗约为城镇普通居住建筑能耗的10～15倍，一般公共建筑的能耗也是普通居住建筑能耗的5倍之多，公共建筑能耗巨大约占民用建筑总能耗的12%～14%[1].值得引起关注的是，公共建筑的全年能耗中大约有50%～60%消耗于空调制冷与采暖系统，因此与之对应的公共建筑空调制冷系统排热量亦不容小觑[2].来自建筑空调制冷系统的大量排热在城市大气空间进行直接排放，势必会改变建筑范围甚至城市范围内热湿环境，加剧城市热岛效应；同时，城市热岛效应的加重使得城市高温出现频率加大甚至造成高温灾害，为维持室内舒适度，空调系统运行时间更长并且承担负荷更大，使空调设备运行状况恶化而导致能效比降低及空调能耗增加，此时空调制冷设备需要从室内抽取更多热量并直接排放更多的冷凝热至室外大气环境，造成建筑周围热环境进一步恶化，如此形成恶性循环，降低人体日常活动范围内的热、湿舒适度，最终违背了人们对工作和生活水平提高的意愿[3-5].
针对建筑空调排热的研究在近年逐渐引起了各国学者的关注，并已开展了一系列研究.国外，Masson[6]提出城镇能源收支模型TEB（Town EnergyBalance）是对城市环境中建筑人为排热进行模拟的早期尝试，该模型对目标建筑的负荷计算过于简化；Kondo等人[7]研究了城市冠层内人为排热和大气温度两者之间的关系，对空调设备显热和潜热排热比例作出1∶1的简单假设；Bueno等人[8]运用热阻热容网络模型RC（Resistance-Capacitance Network Model）建立建筑与城市环境间的能量流动关系并对图卢兹市排热与气温进行计算，研究发现夏季商业区热排放平均值为220 W/m2而导致气温升高1 ℃左右；Salamanca等人[9]应用气象研究预测模型WRF（Weather Research & Forecasting Model）与多层建筑能耗模型的耦合模型对城市区域夏季连续10天的高温气候下空调系统排热对大气温度的影响，研究发现空调排热使城市部分区域近地2 m内的平均气温升高大于1 ℃.国内，张弛等人[10]进行夏季空调排热对上海市温度影响的定性研究，通过假设空调密度与楼层高度相对应而发现温度高低与空调排热分布的一致性良好，说明空调排热是造成上海城市高温的主要因素之一；乐地[11]、杜国付[12]、吕楠[13]等人应用CFD模拟技术对复杂城市区域建筑热环境进行数值模拟，并分析冷却塔周围的气流分布和温度分布，以及冷却塔冷凝排热对周边环境的影响.以上已有的国内外研究工作大多属于建筑人为排热对城市热气候影响的数值模拟研究，一方面缺乏充足的现场实测数据作为支撑，另一方面对建筑人为排热从建筑类型和排热方式、热量类型缺乏细致的定量研究，因此很难更准确地把握建筑人为排热和城市局地热湿气候形成之间的互动关系.
本文分别选取具备典型南、北方城市气候特点的深圳市和北京市市区的4座大型办公建筑作为具体研究对象，采用现场实测的研究方法，对上述建筑的空调制冷系统各设备的运行参数进行持续动态的实测测试，实现了对建筑空调制冷系统排热的定量分析，使得城市区域范围内建筑人为排热与城市热环境互动关系的研究具有实际意义.
1 城市区域内典型办公建筑空调制冷系统
排热实测
1.1 深圳实测建筑及空调制冷系统概况
本实测研究中选取位于深圳市福田中心区西侧的某国家机关业务综合楼作为实测办公建筑1，对该建筑空调制冷系统排热特性进行连续实测.选取连续实测时间为2013年8月5日（周一）至8月11日（周日）整一周的时间，在此实测期间，深圳处于典型夏季高温天气以晴天为主，但受海洋气候影响，个别测试日为暴雨天气，测试期间室外最高温度持续35 ℃以上.
该建筑为典型办公建筑，由主楼和附楼两个部分组成.其中主楼为办公大楼，建筑层高4.5 m，共22层；附楼为集会议厅、报告厅及娱乐室为一体的多功能建筑，建筑层高5 m，共4层.空调制冷机房位于主楼负二层，冷源系统为3台离心式中央空调冷水机组，其中2台额定制冷量为3 686 kW的机组于工作日运行，另1台额定制冷量为1 230 kW的机组用于周末备用运行.冷却水系统共有5台玻璃纤维机械通风横流式冷却塔，安装于附楼楼顶，冷却塔具体安装位置的俯视图如图1中①～⑤位置所示，其中②～⑤号冷却塔水流量为500 m3/h，对应于2台额定制冷量较大的冷水机组，①号冷却塔的水流量为350 m3/h，对应于另外1台额定制冷量较小的冷水机组.为满足建筑各部分不同功能要求，整个建筑的空调系统分为以下两个系统：集中空调系统，主楼1～4层以及附楼1，2层为定风量系统，5～19层（除12层）为变风量系统；VRV空调系统：主楼12层、20～22层以及附楼3，4层采用VRV空调系统.
1.2 北京市实测建筑及空调制冷系统概况
本研究还选取了位于北京市区内采用不同空调制冷方式的3座办公建筑2～4作为研究对象.每座办公建筑均选取某一个典型工作日进行连续动态实测，在此实测期间，北京处于典型夏季高温晴天天气，测试期间室外最高温度持续30 ℃以上.
各实测建筑基本情况及相应空调制冷系统相关参数如表1所示.
1.3 实测内容及仪器
为研究建筑空调制冷系统的排热规律以及对建筑周围大气热湿环境所产生的影响，对所有与空调制冷系统排热有关的参数进行实测，深圳和北京的测试参数和内容方法相同，主要包括大气温湿度、冷却塔进、出风口温湿度及风速、制冷机组冷却水及冷冻水的供、回水逐时温度及流量.在室外露天测试空气温度时，为防止太阳辐射影响而采取了相应遮阳措施.其中，大气温、湿度由温湿度自计仪测得，以实测办公建筑1为例，实测测点选取距冷却塔边缘30 m、附楼楼面以上1.5 m处，如图1中⑦点位置所示；冷却塔进风口空气温、湿度由温湿度自计仪测得，测点选取每台冷却塔进风口前2 m处；冷却塔出风口风速由热线风速仪测得，冷却塔出风口空气温、湿度由温湿度自计仪测得，测点均布置在每台冷却塔风机吸入侧的收缩段喉部断面上并按等面积环分布，如图2中所示；冷却水及冷冻水的进、出口温度由热电偶温度采集自计仪测得；冷冻水及冷却水流量采用超声波流量计测量.
以实测办公建筑1为例，测试参数及仪器如表2所示.实测建筑1的俯视图以及空调系统测点布置图如图1～图2所示.
2 实测结果与分析
2.1 冷却塔进出风口空气温、湿度实测结果
对于实测办公建筑1，在整一周的实测期间内，室外大气以及冷却塔每个进、出风口测点空气的温度和相对湿度实时测试值均可通过相应测点处的温湿度自计仪直接获取，对于工作日期间多台冷却塔同时运行的情况，此处冷却塔的进、出口空气温湿度值是指所有冷却塔进出口空气温湿度的平均值，温湿度值随时间变化曲线如图3～图4所示.
从图3中的空气温度变化曲线看到，在连续一周空调制冷系统运行的白天时间段内，大气温度平均值33.51 ℃，冷却塔入口和出口空气温度平均值分别为32.21 ℃及32.63 ℃，环境大气温度高于冷却塔进、出口空气温度，而冷却塔的出口空气温度较进口空气温度升高幅度较小仅为0.42 ℃.其中工作日12：00-16：00期间，冷却塔排出口空气对周边大气产生较为明显的排冷降温作用.根据大气温度及冷却水温度的实测值，在此期间大气温度较高，使得入塔空气温度与入塔冷却水温两者温差值较小，甚至出现入塔水温低于入塔空气温度的情况，最终导致冷却塔出口空气温度低于入塔空气温度.
图4为空气相对湿度变化曲线，由于冷却塔式室外机主要以潜热方式向外排热，进出塔空气的相对湿度值变化很大.在白天空调系统运行期间，冷却塔入口空气相对湿度平均值为67.7%，经过与塔内冷却水进行热质交换后，冷却塔出塔口空气的相对湿度平均值基本稳定在94.4%，以接近饱和的状态排出塔外；而在空调系统关闭期间，冷却塔进、出口空气的相对湿度大体一致.室外大气的相对湿度在白天时间段的平均值为40.5%，明显低于冷却塔排出口空气几近饱和的相对湿度平均值，因此冷却塔排出的湿空气对塔周围湿环境的改变很明显.
2.2 空调制冷系统排热的实测结果
根据如表2所示的各实测参数的测试数据，按公式（1）～（3）中所列冷却塔全热排热、显热排热及潜热排热计算公式对冷却塔每个出风口的排热量进行计算，最后经汇总可得到整一周实测期间内办公建筑1的空调制冷系统单位建筑面积总全热、总显热及总潜热排热量随时间变化曲线，如图5所示.
如图5中所示，在工作日，该办公建筑1的空调系统运行时间为8：00-17：00，在2台额定制冷量为3 868 kW离心式冷水机组先后开启初期，空调制冷系统的单位建筑面积排热量存在较大波动而峰值达到138 W/m2，运行稳定后，空调制冷系统单位建筑面积全热排热量变化也趋于稳定在82.75 W/m2上下波动，其中潜热排热的变化规律与全热排热大致相同，其单位建筑面积的实测平均值达到81.8 W/m2；而单位建筑面积的显热排热平均值很小仅为0.95 W/m2，并在某些时刻因为冷却水入塔温度低于空气入塔温度而出现显热值负值的情况.在测试期间，空调制冷系统的潜热排热总值占总排热量的98.85%，而空调显热排热仅占总排热量的1.15%.
在周末日，该办公建筑中仅剩少量办公室及部分娱乐空间需要开启空调，此时仅开启一台额定制冷量为1 230 kW的小型离心式制冷机组及对应一台水流量为350 m3/h的冷却塔，如图5所示，空调排热值较稳定，单位建筑面积全热排热的日平均实测值保持在20.24 W/m2，大约相当于工作日的22.2%，其中单位建筑面积潜热排热日均实测值为19.62 W/m2，所占全热排热的比例为96.94%，而单位建筑面积显热排热日均实测值为0.62 W/m2，仅占全热排热的比例为3.04%.
2.3 建筑空调制冷系统排热与大气温湿度关系的实测分析
为分析显热和潜热排热分别随主要影响因素大气温度和相对湿度变化规律，根据4座办公建筑空调制冷系统在实测期间运行时的大气温湿度实测数据，并利用如表2所示实测参数的测试数据按公式（1）～（3）计算得到各办公建筑在对应时间的单位建筑面积显热和潜热排热量随时间变化值，变化规律分别如图6～图7所示.
图6～图7中，虽然各建筑实测期间对应的室外气候条件各异，同时各建筑设计冷负荷指标及空调制冷系统型式也不尽相同，但4座实测办公建筑的空调制冷系统单位建筑面积显热排热量和潜热排热量都呈现随室外大气温度和相对湿度升高而降低的一致趋势.这是由于随着室外大气温度及相对湿度值升高，入塔空气干、湿球温度与入塔水温的温差值减小，空气水界面的水蒸气分压力差值减小使冷却塔内部热湿交换驱动力下降，导致冷却塔热质交换效率降低，显热及潜热换热量减小.
图6中建筑1，2，4空调制冷系统单位建筑面积的显热排热值在-15～15 W/m2范围内，而建筑3空调制冷系统单位建筑面积显热排热值出现负值且数值较大约为-30～-70 W/m2.分析原因是建筑3实测当日空调运行期间内室外大气温度平均值偏高为34.5 ℃左右，入塔空气温度和室外大气温度接近为33.9 ℃，同一时间段内冷却水进塔水温的实测平均值仅为31.4 ℃而明显低于入塔空气温度.根据热质交换原理，湿式冷却塔的散热方式主要是接触传热和蒸发散热，此时塔内水和空气产生的接触换热使得空气向水传热，因此空气温度下降明显，而蒸发散热主要表现在空气侧水蒸气含量的增加，由此所引起的空气温度变化却很小，因此，经过塔内热质交换过程，该建筑的出塔空气温度实测平均值为27.2 ℃反而低于入塔空气温度，并且进出口空气温差较大为7.3 ℃，因此建筑3的单位建筑面积显热排热呈现较大负值.
图7中建筑1，3，4空调制冷系统单位建筑面积的潜热排热平均值在75～130 W/m2范围内，而建筑2空调制冷系统单位建筑面积潜热排热值为160 W/m2较大于其他建筑.分析其原因是该建筑除常规的办公房间外还包括多个洁净实验室，其空调冷负荷值大于其他一般办公建筑，因此相应该建筑空调制冷系统全热排热量及占全热排热量绝大比例的潜热排热量也偏大于其他建筑.
2.4 建筑空调制冷系统全热排热及制冷量与大气温湿度关系的实测分析
为分析办公建筑空调系统全热排热、制冷量在室外大气温度和相对湿度两个参数共同影响下的分布规律，根据4座办公建筑空调制冷系统在实测期间运行时的大气温湿度实测数据，以及利用如表2所示的实测参数的测试数据按公式（1）和（5）计算得到的各办公建筑相应时间内单位建筑面积全热排热量及制冷量随时间变化值，变化规律的三维分布图如图8～图9所示.
从整体分布规律来看，当室外气候条件从低温低湿到高温高湿变化时，冷却塔传热传质性能下降，冷却塔出水温度进而偏高，从而导致建筑空调制冷系统的冷凝效果减低，最终使得实测办公建筑空调制冷系统的单位建筑面积制冷量及全热排热量也随之下降.
从具体数值来看，正如前面所分析，由于办公建筑2的空调冷负荷值较其他办公建筑偏大，因此办公建筑2的空调制冷系统单位建筑面积全热排热量及制冷量均大于其他办公建筑1，3，4.另外，各办公建筑空调制冷系统的单位建筑面积全热排热量均大于对应的单位建筑面积制冷量，并且由于各实测办公建筑的空调制冷机组实际运行性能参数不同，这4座办公建筑实测期间单位建筑面积全热排热量与制冷量平均值的比值也不同，大致在1.29～1.56范围内，为体现建筑空调制冷系统向大气排热效率，此处提出建筑空调制冷系统大气排热效率比HRER（heat rejection efficiency ratio）的概念，并可按如下公式进行描述：
HRER=Q.T/Q.E.（6）
式中：Q.T为空调制冷系统单位建筑面积全热排热量，W/m2；Q.E为空调制冷系统单位建筑面积制冷量，W/m2.由公式（6）可知，大气排热效率比HRER的数值越大，则表明建筑空调制冷机组制取单位制冷量时向室外排放的热量越多，反映了该建筑为维持建筑内部热舒适环境要求所需向外界的排热对大气热湿气候带来的影响越大.
3 结 论
1）在连续一周空调制冷系统运行的白天时间段内，出塔空气温度平均值较进塔空气温度平均值升高幅度较小仅为0.42 ℃，甚至在某些时段内由于受到入塔冷却水温偏低的影响，使出塔空气温度不升反降而对周边大气产生较为明显的排冷降温作用；而冷却塔出风口空气的相对湿度平均值为94.4%左右，几乎呈饱和状态向外排出，使塔周围空气的相对湿度明显升高.总体上冷却塔排热对建筑周围大气相对湿度的改变大于温度.
2）采用冷却塔作为排热设备的建筑空调制冷系统主要以潜热排热方式向室外排放，实测办公的建筑空调制冷系统全热排热日均值在85～106 W/m2范围内，其中潜热排热所占比例为95%～98.85%，显热排热所占比例很小仅为1%～5%；而在休息日的全热排热日平均实测值仅为工作日的22.2%.并且在入塔冷却水温度低于入塔空气温度的时间段内，由于出塔空气温度明显低于入塔空气温度而导致显热排热值出现较大负值.
3）室外高湿高热气候条件不利于建筑空调制冷系统向外排热排湿.4座实测办公建筑的空调制冷系统单位建筑面积的全热、显热和潜热排热量都呈现随室外大气温度和相对湿度升高而降低的一致趋势.由于各建筑冷负荷设计指标、空调制冷系统性能参数及实测期间室外气候条件各不同，各实测建筑空调制冷系统排热的数值大小和变化幅度也不同，并提出利用大气排热效率比HRER的定义来反映建筑空调制冷系统排热对大气热湿气候带来的影响程度大小.
公共建筑调研篇7
关键词：公共建筑，节能设计，广州
中图分类号：TU3 文献标识码：A
1.公共建筑能耗现状
在社会能耗的三大板块中，建筑能耗几乎占总量的一半，在当代，公共建筑随经济发展日益增多，耗能量巨大。建筑能耗除除建设过程中消耗的大量资源、能源还包括使用过程中的空调系统能耗、照明系统能耗、冷热水供应能耗以及其它动力系统能耗，同时对环境也产生很大影响（如图1）。据统计显示，仅空调系统一项的年消耗能源费用就高达150元/平方米。其中，用户部分是很难统一调节的，因此，在经济、环境允许的条件下，建筑设计建造过程中尽可能有意识地采用节能技术、手段是必要的。
一个建筑适宜的节能设计是在不过多提高建造成本的基础上进行的，以总体上降低能源消耗量为最终目的，同时也不能牺牲舒适度和降低综合性能。
2. 广州中国出口商品交易会新馆节能设计基准
广州处于我国东南沿海区域，在热工分区上属于夏热冬暖地区。该地区为亚热带湿润季风气候，属于湿热型气候。气候特征表现为夏季炎热漫长，冬季温和短促，表现极不明显，与北方相比甚至可看做是无冬季，长年高温高湿；气温的年较差和日较差都小；太阳辐射强烈；雨量充沛。《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）规定了该区内公共建筑在建筑、热工、空调、采暖、通风和照明设计等方面应当采取的节能措施和应该控制的建筑能耗，使其与未采取节能措施前的建筑能耗相比，在至少保证原有的室内热舒适环境的前提下，全年空调和采暖总能耗减少50%。
为使建筑师有更加广阔的创作空间，综合评价建筑整体的节能特性，不拘泥于建筑围护结构各个局部的热工性能，该标准引入了“围护结构热工性能权衡判断”的方法，将所设计的实际建筑与一个作为能耗基准的节能参照建筑（参照建筑是一个与所设计建筑在形体、结构等方面完全一致，围护结构满足标准的基本节能要求的假想建筑，作用是为所设计的实际建筑定下了空调采暖能耗的限值）作比较，当实际建筑物的能耗不超过参照建筑时，就判定实际建筑是符合节能设计指标要求的。
在模拟中引入两种对比建筑：
基准建筑：二十世纪八十年代左右做建的不节能建筑，作为节能的对比建筑；
参照建筑：与本工程所设计的实际建筑在形体、结构、朝向等方面完全一致，围护结构满足《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）规定性指标要求的，属于节能50%的建筑。用以判断本工程实际建筑围护结构设计是否满足标准要求。
3.节能设计过程
根据规范规定的要求，对设计方案进行了围护结构（含屋顶、各个朝向的钢筋混凝土墙、填充墙、窗户以及遮阳措施等）的热工计算，计算结果如下表所示：
通过计算，由上表得出初始设计方案的围护结构不满足《标准》规定性指标的要求，需要进行围护结构热工性能权衡判断。依据权衡判断结果提出修改建议。在进行权衡判断时，用能耗计算软件DeSTⅡ计算参照建筑和设计方案全年的空调采暖负荷，进行能耗模拟。标准按照《公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）》的推荐设置参照建筑和设计方案空调系统中的公共参数：
室内环境：冬季为20℃，夏季为26℃，采暖空调系统运行时间为7：00～18：00；
室内负荷：加以考虑人员、灯光以及设备的散热负荷；
采暖空调季节：1月1日～12月31日。
建筑能耗模拟分析流程如下图所示（其中，参照建筑的建筑形式、结构与朝向都与设计方案相同）：
按照规范的规定指标和建筑中的实际参数，分别在逐时能耗模拟软件中设置参照建筑和设计方案建筑这两个模型的建筑构件，其热工性能等参数如下表。
从表中可以看出，设计方案的采暖空调总能耗小于参照建筑的采暖空调总能耗，满足《公共建筑节能设计标准》中的规定指标，节能约为50%。
4.节能技术手段
公共建筑的节能设计是在不影响正常使用的条件下实施手段简单，成本低，节能效益可计量，投资回收期短、回报高。在本项目中主要涉及到以下技术、手段：
中央空调低成本改造技术――空调能耗占公共建筑总能耗的百分比能达到40%～60%。应用中央空调自动控制技术，或主机房模糊变频控制技术，以及新风换气技术，能够在空调系统部分有效节约能源且成本较低。
建筑物给排水系统节能――在公共建筑内安装节水器具（如节水型马桶、红外感应型水龙头、节水型淋浴器，或者安装节水阀）和利用冷却塔的排污水冲厕和进行绿化灌溉的空调冷却水节水技术。
照明节能技术――节能照明灯具（如T8型荧光灯）的使用和应用照明自动控制系统，如自动定时或感应开闭灯光，根据照度自动调整亮度，变换预设的场景亮灯模式等，有效地节电节能。
电气节能――安装改善电力品质设备，可有效改善公共建筑的用电质量，节能效率可达8%～15%。大能源消耗电梯扶梯部分，采用电梯动能回馈节能，其变频调速器通过电动机将电梯减速，或是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，通过有源能量回馈器将大电容中储存的电量极少消耗地回送电网，从而达到节电目的；扶梯节能控制，即在扶手电梯的入口处增加载客感应器，通常节能效率为20%～60%。
结语
我国经济的发展使得大型的公共建筑也如雨后春笋般地出现，能源消耗大户急剧增多，城市能源匮乏、环境恶化。在目前节能减排的倡导下，公共建筑的节能设计或改造成为城市发展研究的关键点之一。需要强调的是，公共建筑节能设计并不是独立地设计建造绿色节能型建筑，而是在普遍的建筑中，在经济、环境允许的条件下，有意识地尽可能多地采用节能部分设计，降低能源消耗速度，优化人居环境，推动城市的可持续发展。本文以广州中国出口商品交易会新馆为例对公共建筑的节能设计过程、方法、技术等低成本建造模式进行探讨，以期为以后的建筑节能与绿色城市建设提供一定的参考。
参考文献
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[2] 陈洁圆. 商业建筑节能设计探讨[J].建筑科学，2009（15）：80.
[3] 郑程升. 西安市某大型商场能耗模拟分析与节能措施的研究[D]. 陕西：西安建筑科技大学，2013.
公共建筑调研篇8
关键词：学生公寓；户型单元设计；公共空间配置
随着国民经济的持续增长，人民生活水平的不断提高，教育越来越成为全民重视的领域。几年以来，各高校不断地扩招，使更多的学子有机会进入高等学府深造，但同时也带来了高校现有配套设施短缺、老化的状况与急剧增长的学生需求之间的矛盾。近几年来，我们设计了大量的学生公寓，下面结合大连理工大学学生公寓的建设，来阐述主要设计特点。
道路结构
学生公寓区的两条南北向主干道与校园路网直接相同，简洁、合理、顺畅。能使校园东面学生直接、便捷的与校园的教学科研区相联系，利于学生进行学习和科学研究。学生公寓区段停车数量虽然很大，但不向办公楼那样集中，机动车考虑沿街分散布置，主要布置在博士生、留学生公寓区和公共设施附近。自行车的停放，考虑到学生使用方便，以及保养与管理均采用就近设置原则。
功能布局
学生公寓由研究生、留学生及博士生公寓区、公共设施及活动场地组成。各种公寓的建筑布置，符合类型学的原理，分组明确，有韵律，秩序感强。
研究生公寓由6幢九层和1幢十一层L型及带状公寓组成，占地面积较大，布置在基地的最南端，靠近教学区，去教室、图书馆、体育馆和运动场等地非常方便。博士生公寓布置在基地的中部，为4幢11及12的板式小高层组成。食堂布置在中部穿插在公寓之中，服务便利，与内外部联系方便。留学生公寓布置在基地最北端，有1幢18层板式高层和1幢16层L型高层组成。
建筑空间与景观规划
为了创造与原有校园相协调，但又有新特点的，以人为本的、层次丰富的校园新景观。本规划方案避免了在学生公寓区内采用强烈轴线、独自为政的处理手法，而是采用了平铺渲染、自由流畅、贴切宜人的手法，即：由小高层的研究生公寓向高层留学生公寓过度，由低到高、自然生长、逐渐增量的视觉景观层次。既与原有校区的城市机理相协调，又有它独特的个性亮点，体现了21世纪的时代风格。
研究生公寓采用L型平面结构，沿着道路延伸布置，具有舒适的围和感。两个学生餐厅分别镶嵌在研究生和博士生公寓区之内，成为线形居住空间与道路衔接的功能性节点，既方便了学生用餐，又有利于学生停留，成为空间识别、认知的重要场所。
学生公寓建筑群采用L型平面结构相对布置，形成了高容量居住空间与空间环境的合理渗透，成为室外停留与活动的良好空间。由西面看学生公寓区，气势宏伟，形体挺拔，韵律感强，对开放的空间起了限定的作用，构成了校园东侧的边界线。从中深深体会到现代化校园的感觉，从西侧的路望去，高大建筑群，为校园添加了一道亮丽的风景线。
建筑单体设计
由于整个学生公寓区要安排学生多，容量很大，处理好集合居住空间的关键是不同类型的户型设计单元。我们的指导思想是强化居住单元的合理性，丰富设计细节，通过合理的公共空间配置，组织好居住单元的集合存在模式。
由于每间公寓要求的环境条件较高、学生居住时间较长，每户仅一室，因此每户均要有良好的日照、采光和通风等生活环境，学生在一起需要交流空间增加大家的研究与讨论。针对不同的学生类型设计了不同的单元。研究生采用4人间的模式，采用双层床模式。首先，上层保留学生睡觉的功能，增设台灯、吊柜、书架，便于学生自由阅读和控制照明。其次下层空间进行多功能组合设计，将衣柜、书柜、电脑工作台（书桌）等不同家具单体整合成一个工作学习空间。电脑工作台底部还可以安装方向滑轮，学生可以根据需要转动工作，而且还提供了日后移动摆放的可能性。博士生为两人间配置，每间有独立的卫生间，两个房间之间配有一个小活动厅；留学生为单人间，独立卫生间，相邻两个房间配有小活动厅。这样，研究生人均建筑面积达到10.1平方米，博士生为16.7平方米，留学生为15.6平方米。
在建筑单体设计中，各自类型的建筑特点鲜明，研究生学生公寓整体型平面为L型布局，在整个校园中建立了一种新的空间秩序。屋顶采用局部高起的处理手法，强调了空间的构成关系，更强调了流动的韵律，而且流畅的屋顶与庭院间穿插的绿化，从周边的建筑看下来，更丰富了建筑的第五立面。立面设计中，强化了单元布置中封闭阳台的处理，使整个立面在横向形体的伸展中，加入了竖向的建筑要素，建筑立面的材质以面砖和涂料为主，在立面设计强化细节的交接关系。
在留学生、博士生公寓设计中，采用L型平面形式，在有限的面宽空间中争取了最大的南向日照房间，同时也使整个形体最大可能地与环境交融。整个建筑体量较大，但通过L型体，在平面及进入关系上合理的消解了巨大的尺度感，巨大的构建与精细单元细节共同营造了空间特色，在各层平面中加入了洗衣房及厨房等必要的服务房间。单元卫生间设计精巧，在小尺度内解决了使用问题。在公共空间处理中，重点处理了入口及进入方式的空间设计，在1#楼和2#楼的处理中，巧妙利用一个连接体来处理两个楼之间的高差。在连接体的两层空间中设计了多功能厅、健身房及咖啡厅来满足不同的人群需求，同时增加了形体变化，丰富了空间，满足了不同功能要求。
在博士生公寓与研究生公寓之间插入的两个食堂，设计中平面功能布局上深受现代主义的影响，要求设计对功能和理性的尊重更突出，注重合理的功能和流线的安排，强调逻辑化分区和逻辑化界面。同时，对交流的要求，设计上采用了玻璃幕墙和通透的立面等，活跃建筑的生活氛围。在建筑内部空间布局上，强调对行为心理的引导，形成人看人的互动场面。
食堂在功能构成上将餐厨面积比控制在1：0.7左右，餐饮区平面采用以“一”字型与厨房平行布置。餐厅的入口设在人流集中、交通便利的地方，与校园到相结合。后勤办公及货物出口设在相对隐蔽的地方，与就餐人流分开。在餐厅的座位排布中，考虑学生的人体尺度和心理要求。餐厅强调秩序感和和领域感，在满足功能和人交往的同时，又能有自己的空间领域。
立面作为建筑内外空间的过渡区域，建筑的界面也是建筑师关注的焦点。与自由、交往的思想相适应，新的食堂强调界面的开敞性、通透性和可停留性。沿建筑外面设置不同的过度灰空间。利用通高度柱廊、玻璃雨篷等。具有半露天地性质，能挡风遮雨，既有开放的视野，又具有领域归属感，将人流从外部空间引向内部空间，并为学生提供短暂逗留、等候的空间。从形式上丰富了建筑的立面形象，增加了建筑的趣味性和景观，在人为心理上，它为学生提供了一个等候交流的场所，增加了建筑空间层次，形成了人性化的空间。同时，与周边的公寓楼形成了反差，成为环境识别、认知的重要特征。