3 建筑被動(dòng)節(jié)能措施
利用機(jī)械制冷方法改善室內(nèi)微氣候需要耗費(fèi)大量的能量,這時(shí)室內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到了室外,機(jī)械制冷設(shè)備的使用使整個(gè)城市更熱.因此,建筑被動(dòng)節(jié)能措施應(yīng)該成為設(shè)計(jì)的首選.
3.1 墻體與屋面
以洛杉磯為背景的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)模擬研究顯示,白色的屋頂配合樹(shù)木蔭涼可以減少18% 的空調(diào)能耗,差不多等于1 000 kW 時(shí)的電力,在建筑外部恰當(dāng)?shù)氖褂貌牧嫌兄诮档捅砻鏈囟?減少熱量吸收和存儲(chǔ),進(jìn)而減少空調(diào)能耗.某些“涼爽材料”的日照反射率可到70% ,而某些傳統(tǒng)材料的反射率只有20% .一些建筑的表面比較容易改動(dòng),如建筑的墻面就可以簡(jiǎn)單便宜的改變其反光特性,許多建筑每10 a 左右就要固定的粉刷一次,用具有高反射特性的
涂料代替深色的涂料就可以改變墻面的反光率.現(xiàn)在許多涂料在產(chǎn)品說(shuō)明上標(biāo)明涂料的反射特性.目前改變屋頂反光性能的技術(shù)和材料還不多見(jiàn),此外,屋頂?shù)孛娌牧铣Ｓ捎诒砻娣e塵材料變舊而失去反射效果.
3.2 建筑表皮綠化和屋頂種植
通過(guò)光合作用植物只能將很小一部分太陽(yáng)能量轉(zhuǎn)化成化學(xué)能量,然而,植物葉面水分的蒸發(fā)卻能夠降低葉片表面溫度,進(jìn)而降低周?chē)h(huán)境的溫度,增加空氣濕度,在城市地表綠化空間有限的情況下,可以利用建筑立面和屋頂進(jìn)行綠化,屋頂種植具有不同的功能,在視覺(jué)上,他美化了建筑的第五立面—— 屋頂,有時(shí)還可設(shè)計(jì)成屋頂花園;在技術(shù)上, 植被充當(dāng)了建筑的
隔熱層,增強(qiáng)了建筑的
保溫隔熱效果,有利于穩(wěn)定室內(nèi)氣溫.但綠化過(guò)程中需要注意以下事項(xiàng):植物應(yīng)該選擇適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻姆N類(lèi),以便減少用于保養(yǎng)維護(hù)的費(fèi)用,選擇有利于植物生長(zhǎng)的種植介質(zhì),植物的防水層必須得到保護(hù),以防止被植物的根莖穿透.綠色屋頂有助于調(diào)節(jié)建筑的室內(nèi)氣溫, 夏季,綠色屋頂?shù)谋韺託鉁乇葌鹘y(tǒng)的平屋頂?shù)?此外,冬季綠色屋頂熱量損失比較小,綠色屋頂?shù)睦錈嶝?fù)荷均比普通屋頂?shù)囊?
3.3 建筑設(shè)計(jì)中的微氣候調(diào)節(jié)技巧
合理地利用自然條件、靈活的設(shè)計(jì)手法在改善建筑氣候方面可以取得很好的效果.我國(guó)豐富多彩的各地民居中就不乏這樣的優(yōu)秀例子.當(dāng)代建筑師利用建筑的“雙層表皮”來(lái)調(diào)節(jié)微氣候; 如福斯特在法蘭克福商業(yè)銀行大廈中為部分維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了靈活的調(diào)節(jié)方法,創(chuàng)造了“可呼吸的建筑表皮”:內(nèi)部
幕墻窗開(kāi)啟的狀態(tài)下,室外空氣首先經(jīng)過(guò)外層幕墻底部的百葉、過(guò)濾設(shè)施進(jìn)入到中間層,這時(shí)的空氣是干凈無(wú)塵的,在室內(nèi)循環(huán)之后,通過(guò)外層幕墻頂部的百葉溢出,另外
雙層幕墻之間安裝可隨陽(yáng)光照射自動(dòng)調(diào)節(jié)的百葉,適時(shí)地起到遮陽(yáng)作用. 這些例子說(shuō)明,依靠建筑設(shè)計(jì)來(lái)改善建筑室內(nèi)微氣候還有很大的潛力.
4 空調(diào)設(shè)備的改進(jìn)
具有能源意識(shí)的城規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)應(yīng)該是解決夏季舒適問(wèn)題的優(yōu)先考慮.然而,城市條件下僅依靠被動(dòng)式節(jié)能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)解決不了夏季舒適問(wèn)題,許多情況下,采取機(jī)械制冷手段是必須的.然而, 各種機(jī)械制冷設(shè)備卻表現(xiàn)出不同的能耗標(biāo)準(zhǔn),因此在下列問(wèn)題上需要引起注意.
4.1 更好的制冷能效標(biāo)準(zhǔn)
不斷提升建筑空調(diào)能效水平是全球性的大趨勢(shì), 日本、美國(guó)、歐盟已明確制定了能效水平提高的目標(biāo)值和時(shí)間表, 如美國(guó)2006 年要實(shí)施的
新能源標(biāo)簽, 規(guī)定分體式空調(diào)器的季節(jié)性能效比應(yīng)達(dá)到3.52 以上, 分體式
熱泵型空調(diào)器的能效比應(yīng)達(dá)到3.81 以上; 日本1999 年4 月1 日生效的新能源法,規(guī)定制冷量小于2 500 W 的分體式空調(diào)的能效比應(yīng)達(dá)到5.27 以上; 2 500～3 200 W 的分體式空調(diào)器的能效比應(yīng)達(dá)到4.90 以上; 3 200～4 000 W 的分體式空調(diào)的能效比應(yīng)達(dá)到3.65 以上; 為確保能量利用的效率, 全球許多空調(diào)器進(jìn)口國(guó)都制定了空調(diào)能效水平的限定值, 低于限定值的產(chǎn)品不準(zhǔn)生產(chǎn)和限制進(jìn)口. 如德國(guó)和香港已明文規(guī)定對(duì)高能耗、低能效比的空調(diào)不準(zhǔn)進(jìn)口. 現(xiàn)在我國(guó)的家用空調(diào)產(chǎn)量已達(dá)2 000 萬(wàn)臺(tái)1.3 空調(diào)用電已成為國(guó)內(nèi)的耗電大戶,提升能效比才能改善國(guó)內(nèi)的電力負(fù)荷特性, 降低尖峰用電負(fù)荷比例. 以上海為例, 2000 年夏季尖峰負(fù)荷為1 046.6 萬(wàn)kW , 其中空調(diào)用電達(dá)390 萬(wàn)kW , 占尖峰負(fù)荷的38.5% . 現(xiàn)在我國(guó)每年生產(chǎn)的家用空調(diào)將使電網(wǎng)增加負(fù)荷1 500 萬(wàn)kW , 如果能效水平不提升就會(huì)給國(guó)家造成更大的投資負(fù)擔(dān).
4.2 空調(diào)節(jié)能的可提升空間
提升空調(diào)能效水平是一個(gè)系統(tǒng)工程,空調(diào)的能效水平與壓縮機(jī)、
換熱器、電機(jī)、風(fēng)機(jī)、風(fēng)系統(tǒng)、制冷劑、控制系統(tǒng)、系統(tǒng)匹配等眾多因素有非常密切的作用關(guān)系,為此各空調(diào)生產(chǎn)大國(guó)展開(kāi)了深入的研究和分析.歐盟所進(jìn)行的提升能效水平(E E R )的技術(shù)手段的研究,分析歐盟所得到的提升能效水平的3 種主要的技術(shù)解決方案:
(1)
熱交換表面積增加.例如:增加換熱器面積30% ,E E R 平均提高8% ;增加一個(gè)制冷管,E E R 平均提高10% .
(2)增加熱交換系數(shù).例如:改進(jìn)管道設(shè)計(jì),E E R平均提高8% ;使用高效風(fēng)機(jī),E E R 平均提高1% .
(3)其它情況.例如:使用電子整流電機(jī), E E R平均提高2% ;改進(jìn)壓縮機(jī)效率5% ,E E R 平均提高3% .其他各國(guó)也采納了眾多的技術(shù)手段來(lái)提高能效水平.產(chǎn)品效率的提高所采用的多種技術(shù)措施,往往會(huì)導(dǎo)致成本的增加,這個(gè)成本增加是否值得應(yīng)從整體效應(yīng)中加以評(píng)價(jià).如果將現(xiàn)在實(shí)施的強(qiáng)制型的能效限定值(E E R )標(biāo)準(zhǔn)提高10% ,變成節(jié)能評(píng)價(jià)值的能效比(E E R ),不僅減少了電力需求量,降低了電網(wǎng)峰荷,節(jié)約了電力基建投資,節(jié)電收益將超過(guò)成本增加值,其收益比可達(dá)1.43,總的結(jié)果是得大于失,利大于弊.
5 政府部門(mén)的協(xié)調(diào)和參與
5.1 地方政府參與的迫切性與必要性
近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,對(duì)能源的消耗越來(lái)越大,特別是夏季高峰用電時(shí)刻,能源緊缺現(xiàn)象就顯得十分嚴(yán)重.如2003 年杭州市在夏季高峰用電季節(jié),呼吁市民將空調(diào)設(shè)置溫度降低1 ℃,以減少城市內(nèi)的用電危機(jī).而由于熱島現(xiàn)象引起的城市高溫
強(qiáng)度遠(yuǎn)高于1℃,這就從側(cè)面說(shuō)明政府出面對(duì)城市熱島現(xiàn)象采取行動(dòng)十分必要.根據(jù)1997 資料,我國(guó)觀測(cè)到最大熱島強(qiáng)度北京為9 ℃,上海6.8 ℃,近年隨著城市快速發(fā)展和市中心
建筑密度的增大,溫差強(qiáng)度還在擴(kuò)大.因此,城市管理部門(mén)在建設(shè)“涼爽城市”中可運(yùn)用的宏觀調(diào)控手段有:完善相關(guān)立法,制定法規(guī)、發(fā)布政策;在規(guī)劃和土地使用方面進(jìn)行協(xié)調(diào)和平衡;經(jīng)濟(jì)上的激勵(lì)和抑制;制定和啟動(dòng)專(zhuān)門(mén)的計(jì)劃;
教育和宣傳.到目前為止,管理城市部門(mén)在夏季舒適或者緩解熱島效應(yīng)方面仍然做得太少.一方面熱島現(xiàn)象帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)使城市不堪負(fù)荷,另一方面,城市決策者和市民對(duì)之束手無(wú)策.本文上述討論分別從城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、制冷系統(tǒng)等方面探討了可行的對(duì)策和方法.然而,真正的難點(diǎn)在于如何使這些技術(shù)和策略得以實(shí)施并有效地發(fā)揮效果.這個(gè)過(guò)程涉及到市政部門(mén)、能源部門(mén)、生產(chǎn)企業(yè)、設(shè)計(jì)部門(mén)和廣大市民等諸環(huán)節(jié),因此不同層次的行政部門(mén)應(yīng)該做出相應(yīng)的對(duì)策.
5.2 國(guó)家層次上的參與
2000 年在歌德堡召開(kāi)的地方環(huán)境行動(dòng)國(guó)際大會(huì)(IC L E I)制定了自己的行動(dòng)綱領(lǐng):協(xié)助“城市、地區(qū)和其他地方政府制定地方條例來(lái)緩解熱島效應(yīng)”.這次國(guó)際大會(huì)聯(lián)合號(hào)召各個(gè)國(guó)家重視城市氣候惡化問(wèn)題,并提出國(guó)家政府在促進(jìn)城市氣候改善方面應(yīng)盡的義務(wù),主要如:促進(jìn)地方管理部門(mén)對(duì)熱島問(wèn)題的重視;要求各種空調(diào)制冷設(shè)備采取更有效的能耗說(shuō)明;制定能耗效能標(biāo)準(zhǔn),鼓勵(lì)高效節(jié)能產(chǎn)品,淘汰低效率產(chǎn)品;引導(dǎo)“綠色材料”的健康發(fā)展;設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)基金,啟動(dòng)專(zhuān)門(mén)計(jì)劃;向民眾加強(qiáng)宣傳力度,讓更多的人參與創(chuàng)造“涼爽城市”的行動(dòng)等.
5.3 地方層次上的參與
城市管理部門(mén)可以根據(jù)地方條件制定合適的建設(shè)法規(guī)、條例,在綠化覆蓋率、
建筑材料、
建筑節(jié)能等環(huán)節(jié)加強(qiáng)政府引導(dǎo).根據(jù)地方情況,制定比國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)更詳細(xì)的規(guī)范,規(guī)范可以包括這些細(xì)節(jié):指定建筑屋頂使用更高反射率的材料;指定街道、人行道、停車(chē)場(chǎng)鋪設(shè)材料的特性;在公共建筑投資預(yù)算中考慮使用期間的能源消耗費(fèi)用;加強(qiáng)對(duì)公共場(chǎng)所熱環(huán)境的監(jiān)督,改善車(chē)站、廣場(chǎng)、道路、停車(chē)點(diǎn)等公共場(chǎng)所的夏季舒適條件;在城市小區(qū)規(guī)劃中,制定詳細(xì)的樹(shù)木和植被規(guī)劃,科學(xué)地提高公共地段樹(shù)木種植密度;規(guī)劃、園林、林業(yè)部門(mén)盡可能地協(xié)作起來(lái),保護(hù)現(xiàn)有樹(shù)木植被不受到破壞;號(hào)召市民加入“涼爽城市”的建設(shè)行列.
6 結(jié) 語(yǔ)
中國(guó)近20 年的高速發(fā)展也帶來(lái)了不少的環(huán)境問(wèn)題.隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn),熱島現(xiàn)象及其負(fù)面作用也越來(lái)越明顯地顯現(xiàn)出來(lái).而建設(shè)一個(gè)可持續(xù)的氣候宜人的城市, 需要由城市管理者進(jìn)行多方面的協(xié)調(diào).建設(shè)“涼爽城市”是一個(gè)長(zhǎng)期的工作,各地各部門(mén)應(yīng)該未雨綢繆,提早將這個(gè)工作開(kāi)展起來(lái).
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