淺談大型場館節能改造新措施

摘 要：本文針對有效抑制大型科技場館內環境容易隨著外部環境的變化而產生波動的問題展開分析，針對大型科技類場館節能改造新措施進行可操作性研究，并得出一套適宜被動式節能策略的過程模型。

關鍵詞：大型科技類場館；節能改造；被動式技術

中圖分類號：F407 文獻標識碼：A

1 被動式節能技術概述

被動式建筑設計理念就是盡量不使用常規能源，只利用自然界的陽光、風等可再生資源，從規劃、設計等環節配合以實際環境特征進行改善和創造出舒適健康的居住條件。它所強調的是：設計方法要根據當地氣候條件進行合理組織，充分考慮建筑居住功能和形式要求等。

在國內外很多傳統建筑中也有較多采用被動式節能設計策略，雖然地理位置不同，但在相似氣候條件下的建筑形式卻很相似。正如“形式追隨氣候”的說法一樣，即使這論斷不完全正確，但是在物質資源匱乏的條件下，想要擁有舒適健康的環境，就得依靠建筑本身來實現，這就使得建筑必須和外界環境相融合，最大限度的利用自然為人類提供的物質條件，減小氣候對建筑熱環境的不利影響。和被動方式相對應的是主動是建筑技術，主動式建筑技術是依靠對可再生資源的直接利用或者通過機械設備對可再生資源利用為建筑內部供冷或供暖。被動式節能技術的合理運用可以為建筑所有者和使用者帶來很大好處：

（1）運行能耗：全年較低的能源消耗。

（2）投資：生命周期成本低，經濟回報高，相對于未來能源價格的上漲又有很高的經濟獨立性，這些將導致更高的使用率和滿意度，隨之而來的是較高的建筑價值和較低的風險。

（3）舒適性：更好的熱舒適性，減少對產生噪聲的機械設備的依賴。

（4）工作效率：增加的日照，高質量館內光環境可以提高生產效率。

（5）維護費用：減少對機械系統的依賴，從而降低建筑維護成本。

（6）環保：降低對不可再生能源利用和對化石燃料的依賴。

2 大型場館節能改造新措施

2.1 被動式太陽能建筑采暖

被動式太陽能建筑無需機械設備就能獲得太陽能采暖，而主動式則相反。被動式太陽能采暖是將建筑朝向和周圍自然、人文環境進行合理組織分布，對外部體形和內部空間做相應的技術處理，同時恰當的選擇建筑材料進行結構構造來獲得熱量，解決冬季建筑物采暖問題。按對傳熱獲取方式的不同，被動式太陽能建筑采暖分為直接式、間接式、混合式。

（1）直接式

直接式是被動式采暖系統中最簡單的形式。這種方式與一般建筑外形相似，外部藝術處理靈活，不需額外增加特殊集熱裝置，最容易推廣。房間本身是一個集熱、儲熱體。夏季太陽光透過南向玻璃窗進入館內，地面和墻體吸收儲蓄熱量，表面溫度逐漸升高，吸收的熱量部分以對流方式供給館內空氣，部分以輻射方式與其它周圍結構內表面進行熱交換，還有一部分則由墻體和地板把熱量傳入館內儲存起來。冬季沒有日照時，吸收的熱量釋放出來，加熱館內空氣，維持室溫，其余熱量傳遞到館外。直接式獲取太陽能集熱方式，適用于與立面結合，能夠創造出簡約、現代的立面效果。

（2）間接式

在采暖期，間接式有附加陽光間和特朗伯集熱墻兩種較實用形式。特朗伯集熱墻是近些年發展起來的一種外墻集熱系統。特朗伯墻是將集熱墻向陽外表面涂以深色的選擇性涂層加強吸熱并減少輻射散熱，它吸收了最古老的利用厚厚的熱惰性建筑材料來維持館內溫度的做法，但是又具備自身更輕便和較高熱效率及更主動的適應氣候變化的能力，使得該墻體成為集熱器和儲熱器。冬季白天，通過被加熱的空氣間層中的空氣，經由墻頂和底部透氣孔向館內供暖。冬季夜間主要依靠墻體白天自身的蓄熱向館內傳遞熱量，維持館內溫度。

（3）混合獲取方式

綜合以上通過窗體直接吸收熱量的直接式和運用陽光收集器的間接獲取太陽能方式，使房間內部更加有效的吸收太陽輻射熱，促進館內熱量的高效可控循環。

2.2 提高窗戶玻璃的隔熱能力

窗戶是建筑物內外熱交換最活躍的部位，窗戶可以造成熱損失為建筑墻體的5～6倍。窗戶能耗是整個建筑能耗的2/5，由此可見控制好玻璃門窗的傳熱是整個建筑節能的重要環節。

（1）選用合適的窗墻比

現代建筑往往為了美化裝飾加大窗洞口面積，造成功能性正常適用的情況下，建筑內部機械耗能增加。從節能角度考慮，窗口大小的選擇應該根據建筑朝向、建筑使用功能、外部景觀的欣賞等因素進行綜合客觀地考慮應用。

（2）選擇合適的門窗構造

從表1可以看出，增加窗戶的玻璃層數，同時利用空氣夾層可以有效改善窗戶隔熱效果，提高節能率。從傳熱學方面解釋，增加一層外窗戶玻璃，傳熱量相應減少40%。

（3）節能玻璃的使用

玻璃的材料各有特點，在采光要求高、由被動式太陽輻射采暖需求的建筑中，使用透明玻璃是較好的選擇；在需要解決過高的亮度比所造成的眩光問題的建筑中和需要避免太陽輻射造成制冷負荷增加的地區可以使用熱反射玻璃；另外吸熱玻璃和光譜選擇型玻璃較為靈活，能在采光和得熱控制中較好平衡。

結語

本文通過對被動式建筑技能策略進行系統的闡述，使被動式建筑在讀者面前有一個整體的認識和解讀。筆者近幾年對被動式建筑的理論學習和實地考察發現，被動式節能策略不僅適用于新建建筑，對既有大型場所的改造項目也同樣適用，節能空間非常大，節能效果相當明顯。

參考文獻

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[2]張國強，尚守平，徐峰.可持續建筑技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.