3 建筑被動節(jié)能措施
利用機械制冷方法改善室內微氣候需要耗費大量的能量,這時室內的熱量轉移到了室外,機械制冷設備的使用使整個城市更熱.因此,建筑被動節(jié)能措施應該成為設計的首選.
3.1 墻體與屋面
以洛杉磯為背景的一項計算機模擬研究顯示,白色的屋頂配合樹木蔭涼可以減少18% 的空調能耗,差不多等于1 000 kW 時的電力,在建筑外部恰當?shù)氖褂貌牧嫌兄诮档捅砻鏈囟?減少熱量吸收和存儲,進而減少空調能耗.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,如建筑的墻面就可以簡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)品說明上標明涂料的反射特性.目前改變屋頂反光性能的技術和材料還不多見,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
通過光合作用植物只能將很小一部分太陽能量轉化成化學能量,然而,植物葉面水分的蒸發(fā)卻能夠降低葉片表面溫度,進而降低周圍環(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行綠化,屋頂種植具有不同的功能,在視覺上,他美化了建筑的第五立面—— 屋頂,有時還可設計成屋頂花園;在技術上, 植被充當了建筑的
隔熱層,增強了建筑的
保溫隔熱效果,有利于穩(wěn)定室內氣溫.但綠化過程中需要注意以下事項:植物應該選擇適應當?shù)貧夂虻姆N類,以便減少用于保養(yǎng)維護的費用,選擇有利于植物生長的種植介質,植物的防水層必須得到保護,以防止被植物的根莖穿透.綠色屋頂有助于調節(jié)建筑的室內氣溫, 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)睦錈嶝摵删绕胀ㄎ蓓數(shù)囊?
3.3 建筑設計中的微氣候調節(jié)技巧
合理地利用自然條件、靈活的設計手法在改善建筑氣候方面可以取得很好的效果.我國豐富多彩的各地民居中就不乏這樣的優(yōu)秀例子.當代建筑師利用建筑的“雙層表皮”來調節(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結構設計了靈活的調節(jié)方法,創(chuàng)造了“可呼吸的建筑表皮”:內部
幕墻窗開啟的狀態(tài)下,室外空氣首先經(jīng)過外層幕墻底部的百葉、過濾設施進入到中間層,這時的空氣是干凈無塵的,在室內循環(huán)之后,通過外層幕墻頂部的百葉溢出,另外
雙層幕墻之間安裝可隨陽光照射自動調節(jié)的百葉,適時地起到遮陽作用. 這些例子說明,依靠建筑設計來改善建筑室內微氣候還有很大的潛力.
4 空調設備的改進
具有能源意識的城規(guī)劃和建筑設計應該是解決夏季舒適問題的優(yōu)先考慮.然而,城市條件下僅依靠被動式節(jié)能還遠遠解決不了夏季舒適問題,許多情況下,采取機械制冷手段是必須的.然而, 各種機械制冷設備卻表現(xiàn)出不同的能耗標準,因此在下列問題上需要引起注意.
4.1 更好的制冷能效標準
不斷提升建筑空調能效水平是全球性的大趨勢, 日本、美國、歐盟已明確制定了能效水平提高的目標值和時間表, 如美國2006 年要實施的
新能源標簽, 規(guī)定分體式空調器的季節(jié)性能效比應達到3.52 以上, 分體式
熱泵型空調器的能效比應達到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 的分體式空調的能效比應達到5.27 以上; 2 500～3 200 W 的分體式空調器的能效比應達到4.90 以上; 3 200～4 000 W 的分體式空調的能效比應達到3.65 以上; 為確保能量利用的效率, 全球許多空調器進口國都制定了空調能效水平的限定值, 低于限定值的產(chǎn)品不準生產(chǎn)和限制進口. 如德國和香港已明文規(guī)定對高能耗、低能效比的空調不準進口. 現(xiàn)在我國的家用空調產(chǎn)量已達2 000 萬臺1.3 空調用電已成為國內的耗電大戶,提升能效比才能改善國內的電力負荷特性, 降低尖峰用電負荷比例. 以上海為例, 2000 年夏季尖峰負荷為1 046.6 萬kW , 其中空調用電達390 萬kW , 占尖峰負荷的38.5% . 現(xiàn)在我國每年生產(chǎn)的家用空調將使電網(wǎng)增加負荷1 500 萬kW , 如果能效水平不提升就會給國家造成更大的投資負擔.
4.2 空調節(jié)能的可提升空間
提升空調能效水平是一個系統(tǒng)工程,空調的能效水平與壓縮機、
換熱器、電機、風機、風系統(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系,為此各空調生產(chǎn)大國展開了深入的研究和分析.歐盟所進行的提升能效水平(E E R )的技術手段的研究,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% ;增加一個制冷管,E E R 平均提高10% .
(2)增加熱交換系數(shù).例如:改進管道設計,E E R平均提高8% ;使用高效風機,E E R 平均提高1% .
(3)其它情況.例如:使用電子整流電機, E E R平均提高2% ;改進壓縮機效率5% ,E E R 平均提高3% .其他各國也采納了眾多的技術手段來提高能效水平.產(chǎn)品效率的提高所采用的多種技術措施,往往會導致成本的增加,這個成本增加是否值得應從整體效應中加以評價.如果將現(xiàn)在實施的強制型的能效限定值(E E R )標準提高10% ,變成節(jié)能評價值的能效比(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)電收益將超過成本增加值,其收益比可達1.43,總的結果是得大于失,利大于弊.
5 政府部門的協(xié)調和參與
5.1 地方政府參與的迫切性與必要性
近年來,隨著我國經(jīng)濟發(fā)展,對能源的消耗越來越大,特別是夏季高峰用電時刻,能源緊缺現(xiàn)象就顯得十分嚴重.如2003 年杭州市在夏季高峰用電季節(jié),呼吁市民將空調設置溫度降低1 ℃,以減少城市內的用電危機.而由于熱島現(xiàn)象引起的城市高溫
強度遠高于1℃,這就從側面說明政府出面對城市熱島現(xiàn)象采取行動十分必要.根據(jù)1997 資料,我國觀測到最大熱島強度北京為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,溫差強度還在擴大.因此,城市管理部門在建設“涼爽城市”中可運用的宏觀調控手段有:完善相關立法,制定法規(guī)、發(fā)布政策;在規(guī)劃和土地使用方面進行協(xié)調和平衡;經(jīng)濟上的激勵和抑制;制定和啟動專門的計劃;
教育和宣傳.到目前為止,管理城市部門在夏季舒適或者緩解熱島效應方面仍然做得太少.一方面熱島現(xiàn)象帶來的負面效應使城市不堪負荷,另一方面,城市決策者和市民對之束手無策.本文上述討論分別從城市規(guī)劃、建筑設計、制冷系統(tǒng)等方面探討了可行的對策和方法.然而,真正的難點在于如何使這些技術和策略得以實施并有效地發(fā)揮效果.這個過程涉及到市政部門、能源部門、生產(chǎn)企業(yè)、設計部門和廣大市民等諸環(huán)節(jié),因此不同層次的行政部門應該做出相應的對策.
5.2 國家層次上的參與
2000 年在歌德堡召開的地方環(huán)境行動國際大會(IC L E I)制定了自己的行動綱領:協(xié)助“城市、地區(qū)和其他地方政府制定地方條例來緩解熱島效應”.這次國際大會聯(lián)合號召各個國家重視城市氣候惡化問題,并提出國家政府在促進城市氣候改善方面應盡的義務,主要如:促進地方管理部門對熱島問題的重視;要求各種空調制冷設備采取更有效的能耗說明;制定能耗效能標準,鼓勵高效節(jié)能產(chǎn)品,淘汰低效率產(chǎn)品;引導“綠色材料”的健康發(fā)展;設立專項基金,啟動專門計劃;向民眾加強宣傳力度,讓更多的人參與創(chuàng)造“涼爽城市”的行動等.
5.3 地方層次上的參與
城市管理部門可以根據(jù)地方條件制定合適的建設法規(guī)、條例,在綠化覆蓋率、
建筑材料、
建筑節(jié)能等環(huán)節(jié)加強政府引導.根據(jù)地方情況,制定比國家級標準更詳細的規(guī)范,規(guī)范可以包括這些細節(jié):指定建筑屋頂使用更高反射率的材料;指定街道、人行道、停車場鋪設材料的特性;在公共建筑投資預算中考慮使用期間的能源消耗費用;加強對公共場所熱環(huán)境的監(jiān)督,改善車站、廣場、道路、停車點等公共場所的夏季舒適條件;在城市小區(qū)規(guī)劃中,制定詳細的樹木和植被規(guī)劃,科學地提高公共地段樹木種植密度;規(guī)劃、園林、林業(yè)部門盡可能地協(xié)作起來,保護現(xiàn)有樹木植被不受到破壞;號召市民加入“涼爽城市”的建設行列.
6 結 語
中國近20 年的高速發(fā)展也帶來了不少的環(huán)境問題.隨著城市化進程的推進,熱島現(xiàn)象及其負面作用也越來越明顯地顯現(xiàn)出來.而建設一個可持續(xù)的氣候宜人的城市, 需要由城市管理者進行多方面的協(xié)調.建設“涼爽城市”是一個長期的工作,各地各部門應該未雨綢繆,提早將這個工作開展起來.
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