我国供能耗健康建筑与可持续发展

　　1、低能耗健康建筑的关键技术

　　低能耗健康建筑的实现涉及城市能源规划、节能建筑设计、城市微气候改善和建筑自动化等领域的科学技术的研究和应用。

　　1．1城市能源规划

　　全面解决建筑物供暖和空调问题，对适应城市化的飞速发展，缓解能源紧张特别是电力供应不足问题，以及保护城市局部环境及大气臭氧层，都有极重要的意义。解决这一问题的关键在于合理的城市能源规划。通过研究城市能耗结构、能源转换、能源利用等环节，结合城市规划对整个能源系统进行总体设计，研究为解决建筑物供热、供冷、供燃气等的需要应配置的最合理的能源转化与能源输送系统，重点为我国北方地区热电联产、供冷相适应的大型的供热、供冷方式，与集中供热、供冷相适应的大型蓄冷蓄热装置以及全面规划电力、煤气、冷热源及蓄能的能源系统。

　　城市的能源规划首先要估算城市的能源需求，包括生活用能（热水、照明、电器、炊事、供暖、空调）和生产用能（工业、农业、林业、其它产业）的性质用量。然后要考察城市的能源结构，对各种可用能源，如电能、煤、燃气、沼气、太阳能、风能、潮汐能、地热能，进行定性和定量的调查和研究。最后制定出城市冷、热、水、电、气等能源的统一、联合供应，以实现城市能源系统的最优的社会和经济效果。

　　1．2节能建筑设计

　　节能建筑的设计思想是充分利用建筑所在环境的自然能源和条件，在尽量不能常规能源的条件下，创造出人们生活和生产需要的室内外环境。节能建筑的设计关系到三方面的研究内容：当地气候特征，室内环境的设计要求，以及建筑物的结构特征。

　　当地气候特征指当地一年四季室外气象条件，如空气的温湿度、风速和风向、日照率、降雨量、积雪等。在冬季日照率大的地方，可以考虑太阳能的利用，如被动式太阳房、太阳能集热器。夏季日照率大的地方则要考虑建筑物的有效遮阳措施。夏季昼夜温差大的地方，可以利用建筑物的蓄冷特性进行自然冷却。

　　室内环境的设计要求包括对室内空气温湿度的要求。传统的设计方法要求空调建筑的室内环境必须维持在一个比较狭窄的温湿度范围，如温度在25～28℃之间，相对湿度在50%～70%之间。空调设备的容量是根据维持整个空调要求的温湿度值来决定的。近年来大量空调建筑的使用已带来所谓空调建筑综合症的问题，那长期生活在空调建筑中的人出现的某些症状，如疲劳、易感冒、恶等，总之是体抵抗环境变化的能力降低了。这是由于空调建筑的室内环境比较稳定，空气温湿度变化小；另一方面由于空调建筑的密封性好，室内空气品质差，人们得不到足够的新鲜空气。目前民办各国都在极力提倡Free Cooling Building等利用自然冷却的非空调建筑，通过合理设计和使用管理，某些气候地区完全可以不使用常规能源而维持建筑环境达到设计要求，这种建筑就是所谓的“零能源”建筑（Zero Energy Buildings）。室内环境的设计应建立在对人体热舒适性研究的基础上。有关研究指出在室温不超过30℃房间，完全可以通过风扇提供的动态风来维持人体的热舒适。即使需要空调的房间，也可以采用区域空调的办法来维持人体所在工作区的热舒适性，而没有必要维持非工作区的温湿度。可见采用区域性动态空调的方法会大大降低建筑物空调的能耗。

　　建筑物的结构特征指建筑物的造型、朝向、围护结构保温情况，外墙外窗的遮阳情况，以及建筑空间的通风换气情况。合理的建筑结构应该在夏季有效地组织通风和防止太阳照射，减少室内过热和潮湿；在冬季有效地利用太阳能对外墙外窗进行保温，提高室内温度；在过渡季有效地利用室外空气进行通风，改善室内空气品质。有关调查指出，位于同一地方的相同类型的建筑物，由于建筑结构的不同会导致能耗指标相差超过一倍。

　　2．3城市微气候改善

　　城市化的发展使为人类开始意识到建筑对城市微气候的影响。合理规划建筑形式与位置以改善城市小气候，妥善处理空调系统对外的热污染，以及全面考虑绿化、遮阳等对城市环境的影响将是城市建设规划和设计中的一个重要组成部分。

　　建筑群的布置应注意建筑物的空间和平面的布局，以减少和控制城市风沙和建筑物之间的强烈辐射对环境污染的作用。

　　城市水资源的规划对微气候也起明显的作用。河道的合理布置和走向往往可以改善城市局部区域的热岛效应。

　　城市的三维绿化对防止夏季太阳强烈照射，改善空气品质和美化环境都能起到不可估量的积极作用。

　　从气象观测数据可以知道，城市市中心的环境温度一般比效区的环境温度高出3℃左右。城市市中心由于工业、商业、娱乐业等建筑密集，加上人口也相对多，交通拥挤，造成市中心的热量相对大得多，形成局部热岛效应，如何改善市中心的微气候已成为城市人居环境研究的一个课题。

　　2．4建筑自动化

　　建筑自动化指建筑设备系统（如供热空调系统、给排水系统、照明系统、运输系统、消防系统、保安系统、办公系统、通讯系统等）的监测、管理、运行和控制的自动化。智能大厦的基础是通讯自动化系统CA、办公自动化系统OA、大楼自动化管理系统BA、消防自动化系统FA和信息自动化系统MA的有机统一。建筑自动化要求建筑设备系统的合理设计、有效使用以及运行控制过程中的能量节约，以保证建筑设备在提供要求的建筑环境的同时，达到初投资、运行费和维修服务费最小的优化目标。

　　建筑自动化不仅是实现能耗建筑的必要条件，而且也是建筑安全、舒适和适应性的保证。随着建筑物规模的增大（如日本计划在下个世纪建造一能够容纳一个城市的建筑，也称“建筑城市”），对整个建筑物的规划、设计和管理越来越像是对一个城市的规划、设计和管理。计算机技术的发展和应用为建筑自动化提供物质基础和技术手段。