長沙某大學(xué)校園建筑能耗實(shí)測與綠色校園建設(shè)分析

1、桀i泡M 長沙某大學(xué)校園建筑能耗實(shí)測與綠色校園 建設(shè)分析湖南大學(xué)土木工程學(xué)院周慧 李念平 倪吉 胡麗君 魏小清摘要：大學(xué)校園建筑普遍存在功能多樣、系統(tǒng)復(fù)雜、能耗大的特點(diǎn)。美國與歐洲有關(guān)綠色校園及生態(tài)校園的成功經(jīng)驗(yàn)表明，綠色校園建筑不僅能保證學(xué)生及教師健康、高效的學(xué)習(xí)工作，還能有效的降低能耗費(fèi)用及運(yùn)行成本，整體建筑成本也大大下降，本文通過對(duì)長沙市某大學(xué)校園建筑的能耗情況進(jìn)行調(diào)查實(shí)測，進(jìn)一步分析其進(jìn)行綠色校園建設(shè)的必要性和可行性。關(guān)鍵詞：綠色校園 實(shí)測調(diào)查 綠色特征1引言近年來，隨著我國高校教育制度的改革，大學(xué)校園的建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)高峰期，校園建筑從1978年的330萬itf發(fā)展到2001年的近2.

2、6億itf 1。鑒于其特定的功能，校園建筑不僅人員密 集，能源消耗大，且在建設(shè)環(huán)境、建筑策劃、使用管理諸方面也有其獨(dú)特的需求和特色。歐 美有關(guān)綠色校園及生態(tài)校園建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)表明，要想實(shí)現(xiàn)校園建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，必須考慮應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地及資源綜合利用的目標(biāo)， 促進(jìn)資源的高效利用和循環(huán)利用。然而我國在校園建筑能耗方面的研究還沒有全面展開，且研究水平地域差別大。因此，我國各地區(qū)進(jìn)行關(guān)于校園建筑能耗狀況以及節(jié)能潛力的研究是十分必要的。本文通過對(duì)具有冬冷夏熱氣候特征的長沙市一所大學(xué)校園建筑的建筑特征、能耗結(jié)構(gòu)及各終端能耗進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查及測試，分析總結(jié)了長沙高校校園建

3、筑的能耗特征及存在的問題，提出綠色節(jié)能改造的建議，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析闡明建設(shè)節(jié)能、環(huán)保、生態(tài)的綠色校園的必要性與可行性。2能耗實(shí)測數(shù)據(jù)分析為了獲取準(zhǔn)確、詳實(shí)的校園能源使用情況， 2007年10月12月，筆者對(duì)長沙市某大學(xué)進(jìn) 行現(xiàn)場實(shí)測和能耗調(diào)查， 獲得相關(guān)建筑特征、 各終端能耗及2006年度各項(xiàng)能源逐月消耗情況 等基礎(chǔ)資料。2.1學(xué)校概況圖1校園景觀鳥瞰圖2該校位于長沙市岳麓山山麓，校內(nèi)各功能區(qū)規(guī)劃布置緊湊合理，見圖 1。此次選取校內(nèi) 12幢具代表性建筑對(duì)其進(jìn)行調(diào)查研究，總面積為169536m、竣工時(shí)間集中在1980至2003年間,其中建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土為主，其比例達(dá)到66%,此外

4、約有34%的建筑為磚混結(jié)構(gòu)，4 %得為其他結(jié)構(gòu)。2.2當(dāng)?shù)貧夂驐l件長沙市屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，季節(jié)變化明顯，冬寒夏熱，四季分明。年平均氣溫16.817.2C,最熱月平均溫度29.3 C ,夏季極端溫度高達(dá)42.7 C。最冷月平均溫度為4.6 C, 冬季極端溫度達(dá)-11.3 C。夏季日平均氣溫在30c以上約有85天，氣溫高35c的炎熱日，約 有30天。全年相對(duì)濕度維持在 70 % 80 %之間3,屬于典型的夏熱冬冷地區(qū)。長沙市歷年 平均溫度及相對(duì)濕度見表 1。表1長沙市歷年月平均溫度及相對(duì)濕度4月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月平均溫度 (C)3.33.611.220.

5、822.927.530.427.324.818.415.46.9相對(duì)濕度 (%)8482848282847880828280792.3學(xué)校用能情況能耗概況該校能源供給方式為電力及管道天然氣。為便于統(tǒng)一比較計(jì)算， 將各類能源的一次能源熱量值換算成統(tǒng)一能量單位GJ。一次能源熱量換算值為：電能(3.6X10-3GJ/kWh) 5,管道天然氣(46.047X 10-3GJ/m3) 6。圖2為逐月能耗變化圖，可以看出，電力能耗高峰冬季集中 在1月份，而夏季集中在9月份；供冷、供暖季節(jié)的能耗高于過渡季節(jié)，夏季能耗高于冬季。夏季能耗高峰時(shí)間段與氣象最熱時(shí)間段有所出入，主要原因在于7、8月為暑假，學(xué)生大部分離

6、校，用電量減少。而天然氣主要為該校新建食堂使用，除2、9月停業(yè)修整期，其它各月用量較為平均。圖2學(xué)校逐月能耗變化圖終端電耗分布顯然，電力消耗在該?？偰芎闹兴急戎刈畲?。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該校的電力消耗設(shè)備主要為空調(diào)器、照明、計(jì)算機(jī)、飲水機(jī)、電風(fēng)扇、電采暖器、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、電梯、生活水泵等。在 全年電能的消耗中，各種能耗的比例見圖3,。其中將計(jì)算機(jī)、飲水機(jī)、電采暖器及電風(fēng)扇的 能耗計(jì)入辦公能耗中，電梯和生活水泵的能耗算作其他能耗。從圖3中我們發(fā)現(xiàn)，空調(diào)能耗占電能消耗的絕大多數(shù)達(dá) 65.5%,照明、辦公及其他能耗依次降低，分別為 14.8%、14.4%和 5%。圖3電能消耗比例圖空調(diào)設(shè)備情況顯然，空調(diào)消耗在

7、總的電力消耗中所占比重最大。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該?；静捎梅煮w式壁掛以及柜式空調(diào)機(jī)，無集中式空調(diào)系統(tǒng)，其空調(diào)設(shè)備統(tǒng)計(jì)情況見表2。其中，空調(diào)器的使用主要集中在由行政辦公、圖書館、會(huì)議廳以及培訓(xùn)中心等組成的公共活動(dòng)區(qū)。表2空調(diào)設(shè)備統(tǒng)計(jì)表空調(diào)類型臺(tái)數(shù)容量(Kvy年實(shí)際耗能量(KW悻)1216238.14257191.2287127.89138121.2349108.045116688.641555.125595352.4能源使用的現(xiàn)存問題電力與水的能耗指標(biāo)過高該校2006年度單位面積電耗、水耗情況見表3。2006年度長沙市大型科研教育類建筑抽樣能耗調(diào)查情況顯示，該類建筑單位面積電耗、水耗分別為13269k

8、Wh/m2.a、5.9 m3/m2.a7?？梢?，該校單位面積電耗及水耗均處于較高水平，其中單位面積水耗指標(biāo)為同類建筑水耗指標(biāo)的3倍多，節(jié)能潛力巨大。表3 2006年度單位面積電耗、水耗情況建筑面積2(m)2006年電 耗(MWh2006 年, .一3水耗（m）單位面積電耗,2、(kWh/m.a )單位面積水耗(m/m2.a )169536335203323296197.719.6日?；具\(yùn)行能耗量大雖然因春節(jié)假期，校內(nèi)的行政辦公與教學(xué)工作基本停止，故該校2月的電力與水的消耗量均為全年最低值，分別為：2560MWh1218968 m3,可以看出，學(xué)校用于維持日?；具\(yùn)行(路燈、景觀射燈、清潔沖洗

9、用水等)能源消耗不容小覷。3綠色校園建設(shè)潛力分析美國學(xué)者諾伯特萊希納曾經(jīng)提出“綠色建筑”設(shè)計(jì)的3個(gè)層面網(wǎng)：首先應(yīng)該考慮通過建筑設(shè)計(jì)減少對(duì)于采暖、降溫和照明的需求，即合理的建筑空間和形態(tài)設(shè)計(jì)； 其次在合理的 前提下盡可能利用自然能源提供建筑的需求(太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿?，即被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)層面；只有在前2個(gè)層面都不能滿足需求的情況下才用機(jī)械設(shè)備來滿足要求。針對(duì)該校的實(shí)際情況， 可先由節(jié)電、節(jié)水的綠色節(jié)能改造出發(fā)，逐步實(shí)現(xiàn)綠色校園的建設(shè)。加強(qiáng)垂直綠化和屋頂綠化雖然該校綠化建設(shè)已取得一定成效，但仍未引入屋頂綠化，垂直綠化所占比重亦不夠。垂直綠化和屋頂綠化具有占地少，綠化面積大，見效快，遮蔭效果顯著等

10、特點(diǎn)，因此應(yīng)盡可能地利用可供綠化的墻面、圍墻、護(hù)欄、屋頂?shù)龋訌?qiáng)屋頂綠化和垂直綠化，在提高校園環(huán) 境質(zhì)量的同時(shí)，改善建筑外墻及屋頂?shù)臒峁ば阅?。室?nèi)空調(diào)溫度的設(shè)定該?；静捎脝误w壁掛式或柜式空調(diào)機(jī)，分散控制雖然比較靈活，但電能的浪費(fèi)嚴(yán)重， 據(jù)調(diào)查顯示，該校大部分辦公室夏季設(shè)定溫度為2024C,冬季為2628C。美國國家標(biāo)準(zhǔn)局認(rèn)為把夏季設(shè)定溫度從 24c改為26.7C ,約可節(jié)名能量15 %，冬季設(shè)定溫度從24.426.7C, 改為2122C ,約可節(jié)能18 %9。可見，為降低能耗，在滿足工作學(xué)習(xí)要求和人體健康的情況下 空調(diào)房間室內(nèi)溫度設(shè)定，夏季應(yīng)盡可能提高，冬季應(yīng)盡可能降低。另外建議會(huì)議室、會(huì)客

11、室、閱覽室再增加紅外線感應(yīng)器，即室內(nèi)沒有人時(shí)，如果這些房間忘記關(guān)閉空調(diào)，紅外線感應(yīng)器檢測到房間沒有人，也照樣可以自行關(guān)機(jī)。充分利用水資源.一據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該校未采用任何循環(huán)用水措施， 且每日的日常生活排水、 排污都進(jìn)入了湘 江，造成極大的環(huán)境污染。實(shí)際上，采用建設(shè)屋面雨水集蓄與回用系統(tǒng)和中水的再生利用技術(shù)，這些污水經(jīng)沉淀和過濾等簡易處理后還可用于非飲用水，如消防用水、地面沖洗用水、 綠化用水、廁所沖洗水。開展污水回用技術(shù)， 具有開源節(jié)水和減輕水污染的雙重功能，同時(shí)也是培養(yǎng)廣大師生員工的節(jié)水意識(shí)的實(shí)例。太陽能的利用太陽能光電板建議在學(xué)校建筑的屋頂和玻璃墻上鋪設(shè)光電板，可為校內(nèi)低壓網(wǎng)絡(luò)及部分日常用電

12、提供能量。以清華大學(xué)超低能耗示范樓南側(cè)立面上安裝的301rf的光電玻璃為例：其峰值發(fā)電功率可達(dá)3千瓦10。太陽能熱水器采用太陽能熱水器可解決校內(nèi)一部分熱水供應(yīng)壓力，且其經(jīng)濟(jì)效益明顯，表4為以該校一棟7層的宿舍樓(共252間寢室)的太陽能改造方案為例，通過對(duì)太陽能與常規(guī)能源技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析對(duì)比，算得不足3年就可收回投資。表4太陽能與常規(guī)能源方案經(jīng)濟(jì)分析對(duì)比表太陽能加熱電加熱初投資223200241800一每噸熱水成本6.1732.67年節(jié)約費(fèi)用64438投資回收期2.56 2.763.5風(fēng)能的利用該校位于湘江畔，常年有源源不斷的江風(fēng)吹來，長沙市多年平均風(fēng)速2.6m/s,主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，可以考慮

13、利用風(fēng)力渦輪為學(xué)校提供一部分能源。以往的風(fēng)力發(fā)電常因風(fēng)速過低而限制發(fā)電效率，現(xiàn)有可變速運(yùn)行的同步風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，在風(fēng)速低至2.5m/s條件下仍可保證高效率發(fā)電11。 4結(jié)語大學(xué)校園是個(gè)功能分區(qū)復(fù)雜的微型社會(huì)，包括各院系集中布置的教學(xué)區(qū)及實(shí)驗(yàn)樓，由行政辦公、圖書館、以及培訓(xùn)中心等組成的公共活動(dòng)區(qū)，由學(xué)生公寓、食堂、配套服務(wù)設(shè)施等 組成的生活區(qū)，產(chǎn)研結(jié)合的科技園區(qū)，以及體育運(yùn)動(dòng)區(qū)和公共綠化區(qū)。由于建筑使用群體一致且流動(dòng)性大，各功能分區(qū)的單體建筑間既相互獨(dú)立又相互影響，這是綠色校園建筑區(qū)別于其他綠色建筑的最大特點(diǎn)。因此綠色校園的建設(shè)決不是單個(gè)綠色建筑的簡單疊加，而應(yīng)綜合考慮校園總體規(guī)劃與建筑設(shè)計(jì)。 綠

14、色校園建筑應(yīng)遵循可持續(xù)發(fā)展原則，體現(xiàn)綠色平衡理念，通過科學(xué)的整體設(shè)計(jì)，集成綠色配置，自然通風(fēng)、自然采光、低能耗圍護(hù)結(jié)構(gòu)、太陽能利用、中水利用、綠色建材和智能控 制等高新技術(shù)。具有選址規(guī)劃合理， 資源利用高效循環(huán)，節(jié)能措施綜合有效，建筑環(huán)境健康舒適，廢物排放減量無害， 建筑功能靈活適宜等特點(diǎn)。不僅滿足了教育者和受教育者的生理和心理需求，而且對(duì)綠色環(huán)境的沖擊最小，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，節(jié)約能源，充分展示了人文與建筑、環(huán)境與科技的和諧統(tǒng)一。 參考文獻(xiàn) 1 葉琳.節(jié)約型大學(xué)校園建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì).山西建筑，2007.102 Google Earth 3建設(shè)部.夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).北京：中國建筑

15、工業(yè)出版社，2001中華人民共和國國家統(tǒng)計(jì)局 .中國統(tǒng)計(jì)年鑒-2006.北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社， 2006國家技術(shù)監(jiān)督局.電學(xué)和磁學(xué)的量和單位.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994中華人民共和國.城市燃?xì)夥诸?北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993長沙市建設(shè)委員會(huì).長沙市節(jié)能監(jiān)管體系建設(shè)實(shí)施方案，2007諾伯特萊希納.建筑師技術(shù)設(shè)計(jì)指南一一采暖降溫照明M.第2版，張禾h等譯.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.陳麗茹.高層建筑空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)的探討.能源與環(huán)境，2004,(3)10江億.清華大學(xué)超低能耗示范樓實(shí)踐.房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2005.7譚恢曾.風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電.湖南電力，2002. 02資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料精選，適合職場人士使用借鑒參考。資料