浅析北方地区高校教学楼节能技术及改良措施-以沈阳建筑大学为例 沈阳建筑大学 建筑与规划学院 辽宁 沈阳 110000摘要:本文从气候对北方地区高校教学建筑的影响出发,分析了北方地区教学楼的节能策略,并结合沈阳建筑大学，客观阐述了高校教学建筑在北方地区的使用情况,并针对物理环境问题提出了合理的优化改良策略关键词:北方地区;高校建筑;节能;沈阳建筑大学1.北方地区气候特征及对教学楼建筑影响本文主要研究我国北方教学楼建筑北方地区在热工分区上包括严寒地区和寒冷地区,分为东北、华北和西北地区,又称三北区域日平均气温低于或等于5℃的日数通常在九十天以上,传统上叫做取暖地区,该区域大约占我国国土面积的百分之七十受到天气影响,北方地区的很多学校教学楼朝南,采用封闭式的平面布局立面造型比较简单,多为板式,充分利用阳光,注意冬夏隔热2北方地区教学楼节能技术应用现状及存在问题2.1北方地区教学楼节能技术应用现状总体而言,北方地区高校现有教学楼室内热环境、光环境、空气质量存在一些问题,主要包括以下矛盾:保温与通风的矛盾据调查,高校教学楼普遍存在室内热舒适性差、空气质量差的问题。
冬季的大教室问题尤为突出上课的时候教室人数较多,人体作为散热源和生产者,是导致室内过热和空气质量下降的主要原因,此时,必须打开窗户进行通风,冷空气的注入会导致大量热量损失和室内温度急剧下降保温与采光的矛盾,冬季为减少窗户的冷风渗透并增强其保温性能,教室设置不透光窗帘,室内开灯,造成对太阳能资源的极大浪费，也有为避免眩光采用透光窗帘的,但由于缺乏控制装置,阶梯教室顶层窗帘长期关闭,浪费了照度与均匀度均好的高侧采光,光线不足只好通过人工照明进行补充2.2北方地区教学楼节能技术应用存在问题2.2.1自然资源利用不足太阳能是一种廉价清洁、取之不尽的可再生能源在人类的生活中,使用太阳能不但可节约大量的不可再生能源,而且可以避免其他形式能源的污染,保护自然环境建筑主体在冬季时可使用阳光照射的热能实现取暖,同时减少围护结构通风时贯穿空气引起的热能损失,在夏季减少由于阳光曝晒和室内人员设备散热而产生的热能在不采用设备的情况下,提高建筑的屏蔽功能,提高室内的舒适度2.2.2外围护结构热工性能较差沈阳建筑大学教学楼区采用的模数化的方形网状构图,内廊式布局,在冬季会有一部分的教室朝向较差,室内较阴冷,影响同学们使用,如果在这些比较特殊的房间将保温层进行适当的加厚,可有效改善建筑内部的热舒适度,虽然朝向不好,但是温度适宜。
沈阳建筑大学教学楼部分窗户密闭性较差,手放在窗户附近能感受到明显的冷风,缝隙包括窗户与围护墙体的交界处和窗户扇之间衔接的部位,对这些部位能够进行加密处理,教室的保温性能会有显著地提升,除此之外,门的保温效果也不好,由于教室通过暖气采暖,有好的日照,走廊没有好的日照,且通过空调采暖的效果不佳,或者有些地方并没有空调采暖,所以教室的温度要高于走廊的温度,由于门常常处于开启状态,因此导致了室内气温与走廊相差无几3.北方地区教学楼节能技术改良措施——以沈阳建筑大学为例3.1自然资源有效利用3.1.1太阳能发电技术辽宁省大部分地区位于太阳能资源丰富的区域,对于太阳能的利用具有很大的优势在改造原有建筑时,可以考虑应用太阳能,在满足结构荷载要求的前提下,可以在不上人的屋面上安装太阳能电池板,这样不仅可以节约不可再生能源,而且可以丰富建筑物本身的造型3.1.2中水回收利用技术北方地区大学校园中水回用是指大学生活污水经收集处理后,可回用于校园水景观、绿化、道路冲刷等用途的非饮用水校园可利用水主要来自学生宿舍、食堂、浴室等生活污水用水量高,用排水规律性强,易于收集,水质优于厂区和居民区,实现了经济效益和生态效益的统一。
3.2外围护结构热工性能改良措施3.2.1窗地比在公共建筑中,门窗的总能耗量目前大约是外墙的三倍,屋顶的四倍,约占建筑物及围护结构总体能耗量的百分之四十沈阳建筑大学长廊将窗户尽可能的朝南向开启,而北向则只开了条形窗,这样既可以最大程度满足光照和热舒适度的需求,而且在冬季能达到较不错的保温效果,由于长廊北侧较空旷,且通往各个教学区的支路较多,所以长廊内部的通风也是非常舒适的,长廊南侧有好的景观和光照,北侧则利用叫封闭的墙体展廊,隔绝远处校园外嘈杂环境,可以称的上是节能与设计的完美结合3.2.2墙体在北方,经过墙体外部保温后,内层实心墙体的热容量较大,所以里面会贮存更多的热能,以降低由太阳辐射或周期性升温所造成的内部温度变动,而使内部温度比较平稳和适宜,这样使由阳光照射得热、人体散热、室内设备散热等原因而形成的“自发热”系统得以更好的利用老师和学生在教室中所感觉到的室温不但受室内外气温的影响,还受围护结构内表面传递的温度影响,外保温可以增加外墙内表面温度，即使室内的空气温度有所降低也能得到较为舒适的热环境，在保持室内热环境质量的前提下适当降低室温，可以减少采暖负荷3.2.3门窗因为玻璃窗材料的传热系数远超过外墙和屋面材料的传热系数,而通过玻璃窗的渗透传热也是巨大的,所以对教学楼外玻璃窗实行节能设计是十分关键的。
而引起玻璃窗热能损失的主要途径有两种:一是通过玻璃窗表面传递、辐射和对流所引起的；二是空气经过门窗各种缝隙冷风相互渗透而产生的所以,门窗节能必须从上述二个方面采取的措施对于这两种情况通常选择用中空玻璃幕墙来代替单层的,中空玻璃是将两片或多片玻璃用支撑构件均匀隔幵,然后在周边粘结密封,最终使玻璃层间形成干燥的气体夹层,在这夹层中填充氩气、氪气等惰性气体来更加有效地增加玻璃的热阻3.3室内风环境节能改良措施3.3.1促进夏季自然通风产生自然通风动力原因的风压与热压,往往共存从建筑制冷的角度考虑,通风方式也能够改善房间室温,这一点非常重要要更好地利用高风压组织教学楼的自然通风,人们应该事先熟悉每个区域的详细室外风环境当一座教学楼进行节能更新的时候,建筑群的布局和方向不能改变,只有通过调整门窗高度、选择门窗开启模式、调整和引入中庭通风,才能改善室内区域的自然通风3.3.2控制冬季通风换气风对建筑的外部环境和其内在物理环境都产生了很大的影响随着气候自然变化规律和冬季风的形式组成了不同的建筑风环境,在北方地区冬季风运动和建筑物之间的关联主要表现在寒风直接提高了建筑物的采暖能耗上,要做好研究高校建筑风环境变化,就有必要了解当地风运动的特征,为建筑主体和单体建筑物制定相应冬季防风对策,以节约冬季供暖建筑物的能耗。
4结语高校教学楼平面布局应尽量争取更多的日照,同时也要注重改善对建筑不利的风环境采用外墙保温的这种形式,能有效率地消除外墙热桥,比内保温更容易有效控制建筑墙面上的裂缝等增加建筑的使用寿命,降低建筑的能耗,要重视每个部分,才能最终实现良好的效果参考文献：[1] 袁小宜，张炜，沈驰.绿色办公建筑理念与实践［J］.《建设科技》，2008（06）：45－48.[2] 阳芳，陈顺良.绿色建筑项目节能设计方案的经济评价研究［J］.《中外建筑》，2011（04）：45－47.[3] 赵黛青,张哺,蔡国田.低碳建筑的发展路径研究.建筑经济.2010,(2):47 -全文完-。