大型商業建筑節能降耗研究

田芳，賈萍，陳國臣

（河北工程大學建筑學院,河北 邯鄲 056038）

0 引言

大量商業建筑隨著經濟的發展和人們生活水平的提高不斷涌現。目前我國建筑節能處于起步階段，大部分商業建筑處于高能耗的狀態。本文通過對商業的建筑設計和機械設備兩方面進行研究，提出降低商業建筑能耗的措施，從而改善城市環境質量，減少環境污染和能源浪費。

1 現狀分析

目前我國建筑能耗占全社會總能耗的30%左右，商業建筑面積占全國建筑面積的25.4%，而且這個比例還在不斷增長。商業建筑能耗居高不下主要有兩個原因：①大型商業建筑建筑面積大，客流量大，照明電器和機械設備密度高，多采用中央空調控制室內溫度，能量傳輸距離長，能量轉換設備多；②大型商業建筑每天運營的時間長而且全年幾乎都在運行沒有節假日。

商業建筑與其他建筑相比單位面積能耗高，節能潛力巨大，因此商業建筑節能改造成為一項越來越重要的課題。

2 建筑設計節能分析

在建筑設計行業，許多建筑師不太了解建筑物理和能量節約方面的知識，認為節約建筑能量是設備工程師考慮的問題，與他們無關。由于建筑節能節約意識的缺乏，建筑設計時造成了很大的能量損耗，單純靠彌補機械設備難以從本質上提高建筑物的熱工性能，這樣會導致很大的能量浪費。建筑師必須一開始就知道節約能量的重要性，并且在設計階段就從整體上降低建筑的能耗，這將具有事半功倍的成效。

2.1 建筑總平面

2.1.1 總平面設計

商業建筑的總平面布置，要適用冬季日照，減少夏季炎熱和充分利用自然通風。因此要對商業建筑的總平面布置以及建筑平、立、剖面形式和太陽輻射、自然通風等氣候因素對商業建筑能耗的影響進行分析，在冬季最大限度的獲得太陽輻射熱量和減少熱損失，夏季最大限度的減少得熱并利用自然能源來降溫冷卻，以達到節能的目的。

建筑總平面布置和大型商業建筑內部的平面設計，應合理確定冷、熱源和通風、空調機房的位置，制冷和供熱機房宜設置在空調負荷的中心。制冷和供熱機房盡量靠近負荷中心，主要是為了避免環路長短不均，難以平衡，造成供冷熱質量不良，增加投資和能耗。

2.1.2 節能平面調整

建筑在方案設計時，在滿足功能布局、結構技術合理、形象美觀的基礎上，對節能概念的貫徹必須反應在方案設計階段。如建筑的體型比例、平面空間布局、窗的面積和位置等都會影響建筑的得熱和熱損失。因此，在方案設計時，做好建筑的平面調整極其重要。

平面組合調整是與建筑功能組合相協調的節能意識的實施方法，通過各種節能設計手段，使建筑本身具有節能的功能。具體地，平面體型盡量方正，對受陽光干擾的立面設遮陽方式，并強化壁面的阻熱性能。建筑平面以簡單的幾何體塊為主，體型系數小，利于建筑節能；結合建筑的功能組合，將耗能較多的壁面部分形成“雙壁體系”；不同立面采取相應的開窗方式，并處理好壁面裝飾的材料、色彩等問題；通過玻璃幕墻的節能設計，利用“可控制雙壁體系”有效的改善圍護結構的熱工性能，可達到冬季采暖、夏季致涼的作用；把大型商業建筑的一些輔助用房，如公廁、儲藏室、配電空調機房等采取周邊式布局；設計溫度“阻尼區”，即在建筑室內與室外之間設置一個中間空間，這個區域就像一道熱閘阻止冬季寒風進入室內、夏季太陽的直接輻射對室內的影響等。

2.2 建筑體型設計

在建筑的體型設計中，體型系數是一個十分重要的控制因素，它是指建筑的外表面積與建筑體積的比值。建筑的體型系數越小，建筑面積一定，建筑的外表面積也就是能量流失所通過的面積就越小。這樣在使用同樣材料的情況下，建筑通過外圍護結構所損失的能量就會越少。建筑的體型系數主要和建筑的造型、平面的布局等有密切關系。一般情況下，建筑越中規中矩，建筑的體型系數就越小，這與建筑設計追求多樣化、個性化的理念是不一致的。控制體型系數易使建筑體型呆板、平面布局單一?！豆步ㄖ澞茉O計標準》中明確規定，在嚴寒和寒冷兩地區的公共建筑，其體型系數應控制在0.40以內。

寒冷地區商業建筑設計中控制體型系數的途徑主要有：加大建筑進深；增加建筑體量；規整建筑體型等。

2.3 綠化系統設計

綠化在商業建筑中的應用對商業建筑節能降耗有著積極的作用。通過在商業建筑的外部空間和內部空間有效的種植綠化，可使建筑能耗進一步降低。通過屋頂綠化和墻面綠化等特殊空間綠化，最大程度可降低屋頂面溫度15℃，屋頂下方室內溫度可降低2.0℃～2.4℃。使得夏季室內溫度得以控制，節省空調能耗。

2.3.1 屋頂綠化

通過調查發現，當前商場的屋頂大多大面積暴露在環境中，尚未考慮通過種植等多種被動式節能改造以減少夏季的屋面得熱，這部分屋頂的防熱節能功能沒有充分體現出來。實際上，建筑屋面采用種植屋頂（如圖1所示），可利用植物的光合作用，將熱能轉化為生化能，既能有效改善室內外熱環境，又能減少建筑夏季制冷能耗。在夏季時能隔熱，冬季時不僅能保溫，阻止熱量外流,而且能吸收太陽輻射熱傳入室內（如圖1所示）。

屋頂綠化是生態化的建筑節能措施，也是降低建筑能耗（s）的有效途徑；屋頂綠化對提高建筑能效有明顯的效果，對緩解地球的“溫室效應”和城市“熱島效應”具有積極的作用，同時，能改善城市生態環境，為城市人群提供一個健康舒適的環境。

通過紅外熱像儀對綠化屋頂的拍攝照片（如圖2所示），可以看出綠化屋頂作為夏季隔熱有著顯著效果，可以節省大量空調用電量。

2.3.2 墻面綠化

建筑物外墻傳熱面占整個建筑物外圍護結構總面積的65%左右，通過外墻體傳熱所造成的能耗損失約占建筑的外圍護結構總能耗損失的48%。

通過光合作用將太陽能轉化為生物能，植物葉片本身溫度不會顯著升高，而遮陽構件在吸收太陽能后自身溫度會上升，可見，植物是大自然提供的天然遮陽手段（如圖3所示）。根據實測，建筑西墻種植爬墻虎，在植被遮蔽90%狀況下，外表面溫度降低8.2℃。

目前，生態墻（如圖4所示）技術最常用的手段，即在墻旁土地上種植具有吸盤的藤本植物，如爬山虎、五葉地錦、常春藤、牽?；?、凌霄等藤本植物進行墻面綠化，不僅能形成綠色花紋圖案，而且富有季相變化，使墻面披上綠色外衣，不僅美化墻面，還有防止風雨侵蝕、日光暴曬的作用。在墻體綠化節能改造中可以根據商場外墻面情況合理使用。

3 機械設備節能分析

3.1 低能耗的空調系統

商業建筑人流量大，對舒適度的要求比較高，溫度的控制十分重要。溫度過高或者過低都會造成能源的浪費。據統計，供暖時室內溫度每降低1℃耗能量可減少10%～15%，供冷時，每提高1℃可節能10%左右。因此，優化空調系統,控制溫度是節能的一種有效手段。低能耗的空調系統顧名思義就是利用相對少的能耗，卻達到同樣的效果。因此它是一種對能源利用的提高，也是一種非常值得提倡的節能手段。當今市場上主要有以下3種空調系統：柔和式空調系統、柔和輻射制冷或采暖水系統、綜合系統。

商業建筑節能設計的最終目的是創造舒適、健康、怡人的室內購物環境。所以在被動式的節能系統不能完全滿足建筑需要時，就應適當的結合主動式機械設備。由于機械設備造價往往很高，在設計機械設備初期，應計算其建設投入、使用能耗，從而選擇最經濟合理的節能建筑設計方案。

3.2 綠色照明

3.2.1 充分利用自然光照明

由于很多大型商業建筑在規劃設計之初并沒有考慮利用自然采光實現照明節能的措施，或者由于經營者過度裝修而減少開窗，都造成了大型商業建筑室內天然采光不足。因此，只好過度依賴人工照明，增加照明的耗電量。

理想的商業照明規劃設計，應該兼顧營業需求和節能理念，適度采用天然采光，以減少人工照明的需求，減少經營者能源消費的壓力。增大商業建筑的窗墻比或利用采光井與玻璃幕墻的設計，均可以產生需要的天然光線照明效果。但是，較大面積的采光天井和采光天窗又是夏季隔熱的薄弱環節，需要加強遮陽防曬措施。

3.2.2 合理照度設計

商業照明盲目追求過高的照度不但會產生眩光、熾熱等問題，引起顧客煩躁和心理不適，破壞商店營造的舒適愉悅的氣氛，而且還會導致照明和空調負荷增大，造成能源浪費。調查結果顯示，有些商場照度嚴重超標，造成巨大的能源浪費。所以照明設計人員應該樹立節能意識，糾正盲目追求高照度的不良傾向，根據照明設計標準和空間照度的需求，合理選擇設計照度，以達到照明節能的目標。

3.2.3 照明控制管理

目前商業建筑普遍使用的開關需要人工操作，但是由于使用者缺乏節能觀念，往往造成不必要的浪費。照明控制管理系統是利用自動化的方式控制照明設備，可以進一步提高照明系統的效率，并且達成許多人工控制不易達成的目的。

綜上所述，商業照明節能可以從盡量減少線路上的損耗、提高系統的功率因素、根據國家照度標淮推薦值設計燈具的數量與布局、選用高效的新光源和鎮流器、采用照明自動控制系統來控制燈光等方面著手。當然，目前推廣綠色照明還有一定阻力和困難，主要是由于人們的認識和觀念跟不上，某些新光源和鎮流器的質量還存在一些問題，特別是節能燈更為明顯，多數新型高效光源價格較高，增加了建設投資或使用者的費用。

4 總 結

大型商業建筑能耗大，據統計，其單位建筑面積能耗是住宅的10～15倍，有25%～30%的節能空間。由于成本的原因，大型商業建筑偏向于采用無成本或低成本的節能技術，節能潛力巨大。通過對商業建筑自身和機械設備的節能優化處理：可以營造動態舒適、健康的商業空間，吸引顧客；可以降低商場建筑的運營耗能，以節省建筑使用中的運營費用；可以營造更具人情味的工作環境，提高員工的工作效率以創造更多價值；可以減少商場建筑對周邊城市環境的負面影響。

[1] GB 50189-2005，公共建筑節能設計標準[S].

[2] 張紀文.大型商業建筑低成本節能改造技術分析[J].建筑節能,2008(2).

[3] 李英子,高磊.關于大型商場建筑節能問題探討[J].商業經濟,2008(33).

[4] 楊紅霞.建筑節能評價體系的探討與研究[J].暖通空調.2006(9).

[5] 劉力,陳瑩,金國紅.抓住基本體征的大型商業建筑快速設計[J].城市建筑.2005(8).