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借鉴国外先进经验服务我国既有公共建筑节能改造的调研究论文
摘要：介绍国外座既有公共建筑：美国匹兹堡资源保护顾问中心、美国卡耐基梅龙大学的生态智能办公室、英国建筑研究院的节能办公建筑的节能改造特色，指出我国既有公共建筑节能改造应借鉴的经验。
关键词：建筑节能；公共建筑；既有建筑；节能改造
1.国外几座既有公共建筑节能改造特色
1.1美国匹兹堡资源保护顾问中心
匹兹堡资源保护顾问中心是一座用旧楼改建的公共建筑，座落在匹兹堡老区南部。该建筑是集办公、展示节约能源和资源、可回收利用能源以及相关技术为一身的绿色建筑，也是可持续发展设计的典型%同时还是具有参考价值和影响力的节能建筑。
(1)根据可持续发展原则，匹兹堡资源保护顾问中心改建了19世纪的原有3层楼砖砌建筑。新楼结构使用了外露的钢托梁，又确保拆除建筑物的废料尽可能地少。围护结构的保温材料采用了加气混凝土和密实的纤维板。楼板和平屋顶结构使用了农副产品制成的板材，即用麦草定向编束并挤密制成的结构保温板，上漆后使用。此建筑是美国第一座使用这种农副产品的公共建筑。改造后的建筑内部与旧有建筑内部相似，保留了旧有的镀锡吊顶，还保留了未加装饰的素砖墙面，柠檬色油漆木地板与淡色水性涂料涂刷的立面木框做成的非承重隔墙，保持了原有风格。
(2）门窗的贴面也采用了重复使用的木料，不仅节约了材料，还保留了旧时的木质雕花，使门窗的装饰别具风格。室内窗户则是用旧楼的可再次使用的窗框和窗棂，并镶以再次使用的玻璃做成。
(3)无污染的再生地毯和再生布制作的遮阳设施也是最大程度地使用再生材料的例证。
(4）建筑物内部中厅设计有宽敞的采光井，充分利用自然光线的反射和折射，使室内光线充足，不必使用照明光源。而室内人员与外窗的距离最远不到6.5m，双向采光使内部的每一层空间都清晰明亮。建筑内部还采用玻璃隔断和开敞式办公室，室内光线通透，又是节约能源之举。室内光线和温度可通过百叶窗调节。性能良好、易于开启的窗户和密封良好的避免渗漏的新风入口，使流动空气可直接从周边的可调式窗户、屋顶平台、二楼阳台和地面花园的通风口进入，又通过中厅采光井和其他可调式天窗流出，形成自然通风的无动力新风系统，增加了室内的舒适度。这样的新风系统，在夏季不需用机械制冷，就为室内工作人员带来习习凉风，室内工作人员也能呼吸到室外的新鲜空气。
(5)改建后的建筑物大部分供热和制冷是由3台燃气装置供给，此装置配备了按程序自动调节的恒温阀。可容纳上百人的会议室是由热辐射地板供暖，其制冷则是通过空气流通装置完成。会议室的通风使用了室内冷热空调并设有与之配套的热回收装置。通过地板下的可调式散热器使新风进入建筑物的大部分区域，为会议室及整幢建筑提供新鲜空气。
(6)此建筑物的电源部分是由一个 2.2KW的光电系统供给，该光电电池板排列在走廊、阳台及屋顶上。微气候数据采集站用来采集风力和热工数据，以监测每天的太阳能收集情况。太阳能供给建筑物用电，在阴雨天或太阳能源不足时才使用电力系统补充。
1.2 美国卡耐基梅龙大学的生态智能办公室
卡耐基梅龙大学建筑系的生态智能办公室是绿色公共建筑的典型。此建筑在结构和技术上都有新的突破，在利用太阳能采暖、蓄热和制冷、自然通风方面尤为突出。
该生态智能办公室作为加层房屋，建造在建筑系原有的一幢3 层建筑的屋顶上，构成此建筑的第4 层。
(1)办公室的承重结构采用模数钢桁架和钢立柱结构，结构体系的部件可以互换，安装时不用焊接，只要将钢架配套的螺栓、螺钉装配即可。施工时采用随运随吊的方法，无需占用材料堆放场地，不产生废料，施工期内对环境没有污染。
(2)办公室屋顶采用了波浪式框架组合成的凸窗，大面积的凸窗装有大面积太阳能收集装置，晴天全天太阳能收集器可以最大限度地收集太阳能，供办公室采暖和制冷使用。此外，还装有太阳能存贮装置，阴雨天或太阳能不足时，太阳能收集器可补充所需能源。
(3)由于门窗占据了围护结构的绝大部分面积，对门窗的保温隔热要求就特别高。因此，加层建筑的门窗外侧，设有固定的毛玻璃遮阳设施，阻挡了一部分热量的进入。门窗玻璃均是中空或低辐射率（Low-E）玻璃。窗户上方还有通长的采光窗，窗内均安置有百叶，有遥控装置和手动控制装置，供使用者根据自己的需要调节百叶的角度，或采光或避免眩光，使室内既有充足的光线，又不致因眩光而刺眼。室内的智能感应系统，充分体现了智能建筑的优越性，当阳光充沛时，室内的百叶可自行调整角度，阻断阳光的过分进入；当室内光线不足时，百叶又自行调整为所需亮度。即便如此，室内工作人员仍可用遥控器随意调节个人空间的所需亮度，以符合自己对光线的需求。
(4)每个工作人员的办公桌上均设有供工作人员自己掌握和调节使用的新风输送口，使人们在室内也能随时呼吸到新鲜空气。
1.3英国建筑研究院的节能办公楼
英国建筑研究院的节能办公楼是一幢多层建筑，建于20世纪90年代末。该建筑充分利用可再生能源和循环使用的建筑材料，使室内有冬暖夏凉的良好工作条件。这座办公楼是一座节能、环保又有益于健康的理想的办公建筑。
(1)节约使用资源4建筑物本着节能、环保的原则，使用了3&5的从旧建筑物回收的或再生材料；325的现浇混凝土使用了再生使用的骨料，水泥混合料中添加了粒状炉渣，并使用了对环境亲和的油漆。
(2)太阳能利用4建筑物正立面设置有智能型太阳能集成采光系统，太阳能光伏电池板和太阳能集热板产生的能源，直接输入建筑物中，供给办公楼内部大部分的照明和采暖热源使用。阴雨天，智能型太阳能集成采光系统又可将贮存的能量更大限度地使用在室内照明系统。在建筑的背面，设计有太阳能风道。太阳得热温暖了风道里的空气，使热空气由于“烟囱效应”而上升，带动在建筑物内产生自然通风。
建筑物外置百叶窗，由管理系统完全自动控制，使用者也可自行调节。此系统最大程度地减少眩光和夏季太阳得热，同时并不限制日光进入室内和见到外景。
(3)）降低采暖、制冷和照明负荷4为了减少采暖和制冷负荷，设计时，在建筑围护结构方面采用了先进、节能的控制系统。建筑内部采用了通透式夹层天棚板，以便于自然通风；通过建筑物正面顶部墙上的格子窗排风和建筑物背面的格子窗进风，形成贯穿建筑物内部的自然通风，并连通太阳能风道，充分利用太阳能风道内产生的烟囱效应，使室内工作人员享受充分的自然通风。办公楼使用的是高效冷热交换锅炉和常规锅炉，2种锅炉由计算机系统程序控制交替使用。通过置于地板内的采暖和制冷管道系统调节室温。
为了尽可能避免使用人工照明，积极开发自然采光能源，照明系统是全方位组合型的，由建筑管理系统控制。每一办公区域又有使用者和管理方通过检测器的遥控系统。
节能建筑的顶层供大型活动，如会议、讲演和放映之用。特点是，室温由地板下的供热和制冷系统及恒温控制阀控制，这种设施又有通过在办公楼底层车库下面的深井，用水泵从地下抽冷却水，输入冷水通过散热器制冷的功能。地下水由建筑物前面的另一回水井回灌。自然风从可开启的窗口进入，又从漏斗状通风口经太阳能风道排出。天花板呈正弦曲线形，具有高效的热容量，可使空气同时在开敞空间和由曲线形天花板形成的区域内通过。夜晚，通过由建筑管理系统控制的屋顶窗和南立面中间的窗户的通风，可使建筑物降温。
(4)自动控制4除整体智能控制系统外，室内工作人员也可控制照明、通风或采暖装置。为确保最理想的舒适度，使用者可在同一调控器上使用不同功能的按钮调节自己使用区域内窗户通风系统、外遮阳、照明等设备。遥控器对窗户通风系统的控制除有开启及关闭按钮之外，还有对窗户开启大小的控制功能。遥控器上还设有手动!自动控制钮，既可开关灯具、开启!关闭通风窗和遮阳系统"又可使这些系统进入计算机控制状态。当使用者需要离开一段时间或者下班时，按下关闭按钮，个人空间即进入计算机管理状态，以节约能源的使用。
2 我国既有公共建筑节能改造应借鉴的经验
我国既有建筑节能改造的任务繁重，势在必行。在过去的几十年中，我国建造的建筑多数是非节能建筑，公共建筑也不例外。北方的公共建筑，冬季多数使用煤炭采暖。由于不是节能建筑，既有公共建筑已成为能耗大户。对于这些既有公共建筑，除年代已久没有改造的价值外，均应进行节能改造。
2.1重视资源的回收利用及成熟经验的推广
我国既有建筑的采暖能耗是发达国家的3倍左右，并且距离还在拉大。公共建筑的情况更为严重，应该引起我们的足够重视。对于既有公共建筑的节能改造，可以根据具体情况具体实施。从围护结构的墙体、屋面、门窗等方面，把节能的文章做足。
发达国家的建筑节能改造多数是在既有建筑的基础上（只要既有建筑仍有使用价值）进行，并不是拆旧建新，而是以节能改造为主。
既有建筑的节能改造也多以外墙外保温技术为围护结构的主要改造措施。结合外墙的修整和装修，就可以进行外墙外保温改造。我国经过十几年的探索和发展，在外墙外保温技术方面已经有了较成熟的经验。
通过窗户的热损失几乎占建筑物全部热损失的1/2，这个重要的环节过去一直被忽略，在今后的既有公共建筑节能改造中，应引起足够的重视。近年来，我国在节能窗的研制和开发也已提上了议事日程，并有了新的进展。
坡屋面在排水、保温隔热方面有良好的作用，又能提供可以利用的空间，在节能改造的同时，只要有条件，可结合“平改坡”进行节能改造。
2.2充分利用自然条件和尽量减少能源使用
自然能源的利用在我国已经有一些实例或示范小区，今后，应该在这方面加大推广力度。
发达国家的许多实例证明，在建筑的采光、通风方面充分利用自然条件，如设计内部天井、室内采光井，可为室内工作人员提供免费光源，由于光线在室内的折射原理，还使工作人员少受眩光的干扰。同时，在建筑内部天井或为建筑物设置太阳能风道"其具有“烟囱效应”，在夏季既节约能源，又为室内工作人员提供了良好的自然通风条件。这样的通风道可以设计为有组织的新风系统，可大大减少开启空调器制冷的电力消耗，一举两得。
2.3充分发挥太阳能的综合利用，为建筑内部免费提供更多的采暖/制冷能源
我国大部分地区有充足的太阳能, 对其利用符合我国可持续发展原则。
发达国家的既有公共建筑节能改造中在太阳能综合利用方面也为我们提供了许多可借鉴的经验。在许多建筑物的正外立面（或斜屋面）安设太阳能采集板、集热板或太阳能光伏电池板，充分利用自然资源和能源，直接输入建筑物中，供给办公楼内部大部分的照明和采暖的热源使用。阴雨天，智能型太阳能集成采光系统又可将贮存的能量更大限度地使用在室内照明系统。
我国北方大部分地区都有充分的太阳照射，充分利用太阳能，开发太阳能综合利用设备和产品，也是今后的技术发展和研究的重点方向。在采暖系统对太阳能进行利用，将大大减少煤炭资源浪费的同时，也大幅度减少排放到空气中的二氧化碳含量，有利于节约能源和环保。解决采暖、制冷与通风的矛盾，以及在采暖期内建筑通风时的热回收问题，在技术上不存在问题，应该在节能改造的同时，将热回收的问题考虑进去，并保证技术措施和产品质量的可靠性。这同样有利于增加节约能源。在制冷方面，建筑物使用高效冷热交换锅炉和常规锅炉，2种锅炉由计算机系统程序控制交替使用。同时，通过置于地板内的采暖和制冷管道系统调节室温。这种置于地板内的管道系统往往都是采用地下水回灌的方式，利用了地下水的自然恒温状态，夏季，冷水为室内降温；冬季，温水为室内供暖。
2.4 运行管理方面的节能
发达国家对于公共建筑的运行管理方面的节能也相当重视。比如在设计时，就注意设备、设施和运行的节能匹配，避免使用不节能的产品；晴朗的天气，人工照明灯具自然关闭，让阳光尽可能多地进入室内，减少照明用能；在阳光充足、气候炎热的夏季，遮阳帘自动开启，避免热量过多进入室内而增加空调的能耗；比如在下班或节假日时段，采暖! 制冷设备关闭，只有无动力的新风系统自然通风等等，都是我们应该注意学习和借鉴的。运行方面的节能也是有极大的潜力可以挖掘，同时，具有积极的节约能源的意识，更是全体公民应该具备的良好素质。
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