引論：我們?yōu)槟砹?篇圖書館建筑節(jié)能研究范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

圖書館建筑節(jié)能研究:高校圖書館建筑節(jié)能探析

1海南省高校圖書館綠色建筑評價體系與要求

1．1海南省綠色建筑評價體系

2012年6月，海南省建設(shè)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳并開始實施《海南省綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ46－024－2012)，該標(biāo)準(zhǔn)將綠色建筑定義為，在建筑的全壽命周期內(nèi)，較大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。綠色建筑的概念涵蓋了節(jié)能，宗旨是以盡可能低的消耗及環(huán)境影響獲得更舒適、更健康、更符合人性化需求的建筑空間。現(xiàn)在試行的《海南省綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ46－024－2012)是在總結(jié)近年來海南省綠色建筑方面的實踐經(jīng)驗和研究成果的基礎(chǔ)上，借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗制定的及時部多目標(biāo)、多層次的綠色建筑綜合評價標(biāo)準(zhǔn)，并以此構(gòu)建了符合海南省實際情況而定制的“綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)”體系。該指標(biāo)體系包含節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和運營管理6類指標(biāo)，每類指標(biāo)都由控制項、一般項和挑選項組成?？刂祈棡樵u價綠色建筑的必備項目，一般項為實現(xiàn)難度及指標(biāo)要求中等的項目，挑選項為實現(xiàn)難度較大、指標(biāo)要求較高的項目，按照標(biāo)準(zhǔn)中明確列出的指標(biāo)規(guī)定對綠色建筑評價進(jìn)行評級，由低至高劃分為一星、二星、三星三個等級?！逗Ｄ鲜【G色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》包括住宅建筑和公共建筑兩部分，圖書館屬于公共建筑，該標(biāo)準(zhǔn)是海南省建設(shè)廳用來衡量和評價綠色建筑的標(biāo)尺，旨在大力推進(jìn)一二星級綠色建筑評價標(biāo)識工作，充分發(fā)揮和調(diào)動全省發(fā)展綠色建筑評價標(biāo)識的積極性，鼓勵綠色建筑在全省范圍內(nèi)快速健康發(fā)展。

1．2海南高校圖書館綠色建筑要求

1．2．1堅持實事求是原則堅持實施求實的原則，對項目的節(jié)能減排現(xiàn)狀及前景進(jìn)行預(yù)測。圖書館建筑為公共建筑，在設(shè)計之初充分考慮建筑節(jié)能，從建筑的日照、采光、通風(fēng)、遮陽及綠色建筑技術(shù)措施方面，使各項技術(shù)與建筑結(jié)合，設(shè)計能達(dá)到《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189－2005)、《海南省公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ03－2006)．通過本項目的實施，預(yù)計每年可節(jié)約用電354．78萬千瓦時，折合標(biāo)準(zhǔn)煤436噸。

1．2．2堅持科學(xué)合理原則堅持科學(xué)合理的原則，制定節(jié)能減排技術(shù)路線。圖書館建筑的節(jié)能減排技術(shù)路線是從源頭上控制能耗，即設(shè)計之初考慮影響建筑能耗的各因素，通過節(jié)能設(shè)計，節(jié)能施工、節(jié)能驗收、節(jié)能運營管理來全過程控制建筑能耗。

1．2．3堅持因地制宜原則堅持因地制宜的原則，擬定節(jié)能減排技術(shù)措施。海南地處夏熱冬暖地區(qū)，充分考慮本地區(qū)的氣候特點，夏季炎熱，空調(diào)能耗較高，冬季不需要采暖，因此設(shè)計需考慮夏季遮陽，過渡季節(jié)的自然通風(fēng)，結(jié)合?？谑械臍夂蛱攸c，在節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地及環(huán)保方面采取適合本地的技術(shù)策略。

2海南高校圖書館綠色建筑實踐

海南高校圖書館在設(shè)計時應(yīng)充分考慮綠色建筑技術(shù)，參照《海南省綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB50378－2006)，從節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量及運營管理方面優(yōu)化建筑設(shè)計。近年來，在海南各高校圖書館建設(shè)中，建筑業(yè)者進(jìn)行了許多有益的綠色建筑實踐，下面以海南師范大學(xué)擴建圖書館為例，介紹如何實現(xiàn)圖書館建筑節(jié)能。

2．1制定節(jié)能減排目標(biāo)

依據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范如《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189－2005)、《海南省公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ03－2006)、《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ75－2003)、《海南省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(JDJ01－2005)制定節(jié)能減排目標(biāo)，并且在施工圖設(shè)計階段對建筑進(jìn)行節(jié)能計算，在項目規(guī)劃報建階段，以能耗定額或者統(tǒng)計數(shù)據(jù)為依據(jù)，對項目能耗進(jìn)行估算，制定的節(jié)能減排目標(biāo)。例如生活污水采用污廢分流制，污水經(jīng)化糞池處理后，排入市政污水管網(wǎng)，出水應(yīng)達(dá)到《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ/48－1999)的要求，中水回用于綠化用水，每日用水量25．06m3/d，每年可節(jié)約用水0．73萬立方米。生活污水排水量為278m3/d。沖廁所的節(jié)能型沖便器每次沖水量不大于6升/次，普通的沖便器每次沖水量為9升/次，每年可節(jié)水0．25萬立方米。

2．2根據(jù)場地條件確定設(shè)計策略

海南師范大學(xué)圖書館創(chuàng)建于1949年，于2004年進(jìn)行新館擴建，竣工后投入使用，館舍總用地面積9637．95平方米，總建筑面積16950平方米。設(shè)計之初，新館擬建場地的地勢南高北低，東高西低，有大量雜草及灌木。在深入調(diào)查?？诘淖匀粭l件和現(xiàn)狀后，確定了如下設(shè)計策略:盡量維持現(xiàn)狀資源，充分利用場地的有利地形條件和良好的通風(fēng)環(huán)境，加強室內(nèi)自然通風(fēng)，改造北部及周邊雜草及灌木，調(diào)節(jié)微氣候，重視室外場地和建筑周邊的綠化，并通過立體綠化和室內(nèi)外綠化相結(jié)合的辦法，改善場地生態(tài)環(huán)境，提高建筑的舒適性，同時針對海南夏熱冬暖的氣候特點，建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采取保溫隔熱和遮陽措施，空調(diào)采用多聯(lián)機制冷。海南師范大學(xué)圖書館綜合運用生態(tài)設(shè)計策略，在有限的投資條件下，采用普通技術(shù)實現(xiàn)了節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材的目標(biāo)，營造出健康舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境。

2．3利用生態(tài)技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能

圖書館建筑不僅要考慮以人為本的功能和可變性的建筑設(shè)計，也要考慮周邊環(huán)境及氣候條件的利用，較大限度地使建筑節(jié)能、環(huán)保。在圖書館方案設(shè)計中，利用的主要生態(tài)技主要有:

(1)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù);

(2)遮陽技術(shù);

(3)自然通風(fēng)技術(shù);

(4)自然采光技術(shù);

(5)節(jié)水技術(shù);

(6)外立面墻色外墻飾面。例如，自然采光與通風(fēng)應(yīng)符合回歸自然的閱讀環(huán)境，采用外推方式的外墻窗戶，擴大自然風(fēng)的流量;在閱覽區(qū)以自然采光為主，開架藏書區(qū)可以人工照明為輔，少數(shù)特殊要求的藏閱空間，采用人工照明和安裝空調(diào)設(shè)施，盡可能地將陽光、空氣、綠化引入建筑之中，利用自然界的氣候條件，減少運行費用，節(jié)約能源。

作者：黃鈺新 單位：海南師范大學(xué)圖書館

圖書館建筑節(jié)能研究:建筑設(shè)計下圖書館建筑節(jié)能研究

1圖書館建筑節(jié)能設(shè)計措施及具體方法

1.1降低體型系數(shù)

體型系數(shù)是衡量建筑節(jié)能效果的重要指標(biāo)。體型系數(shù)越小，建筑能耗量越少，節(jié)能效果就越好，因此，圖書館的外形不宜太復(fù)雜，應(yīng)避免或減少平面的凸凹變化。通常圖書館建筑體形系數(shù)＜0.3時，有利于節(jié)能。當(dāng)?shù)酌娣e一定時，圖書館層數(shù)越高，體形系數(shù)越小，越有利于節(jié)能。

1.2保持合理的窗墻比

窗墻比是指圖書館窗戶洞口面積與房間立面單元面積的比值。據(jù)統(tǒng)計，通過窗戶流失的熱量占建筑能耗的46%，因此，控制窗墻比是個有效的節(jié)能手段。而在寒冷地區(qū)采用單層窗、嚴(yán)寒地區(qū)采用雙層窗或雙玻窗條件下，一旦加大窗墻面積比，對建筑節(jié)能極其不利。

1.3采用高性能的節(jié)能門窗

型節(jié)能門窗，提高外窗氣密性，如窗框選用斷熱型鋁合金、玻璃鋼、PVC等，玻璃選用中空、熱反射、低輻射玻璃等，并處理好與墻柱的交結(jié)，在熱橋部位加設(shè)保溫體。

1.4降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)

傳熱系數(shù)是指在單位時間內(nèi)，通過單位面積圖書館建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量。在圖書館建筑輪廓尺寸和窗墻面積比不變的條件下，耗熱量指標(biāo)隨圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)的降低而降低。在計算圖書館建筑結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)時，使各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)盡量小于規(guī)定的相應(yīng)傳熱系數(shù)限值。如果個別達(dá)不到要求，則應(yīng)采取其他措施調(diào)整，使總的建筑耗熱量指標(biāo)達(dá)到節(jié)能要求。資料顯示，建筑物向外散失的總熱量中，約有70%～80%是通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱向外散失的。墻體是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，因此，外墻體的保溫隔熱是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)建筑節(jié)能的重要部分。外墻保溫方式目前主要有兩種：中保溫，即在空心墻空氣層中填充保溫材料；外保溫，即在外墻鋪設(shè)保溫材料及飾面層?？筛鶕?jù)具體情況選擇使用。

1.5采取必要的遮陽措施

如采用著色玻璃、陽光控制鍍膜玻璃和Low-E玻璃降低玻璃的遮陽系數(shù)；在圖書館外墻和屋頂栽種植被，在外窗設(shè)置可調(diào)節(jié)的活動遮陽，如窗簾、百葉、熱反射簾或自動卷簾等。

2工程概述

天津圖書館是天津文化中心工程中的重要組成部分，天津文化中心工程是天津市委、市政府為適應(yīng)經(jīng)濟社會快速發(fā)展，體現(xiàn)城市發(fā)展定位，完善城市文化功能，整合現(xiàn)有文化資源而建的一項民心工程，她賦予了城市獨特的文化魅力和創(chuàng)造力，提升了城市形象。天津圖書館，建筑面積5.5萬m2，地上5層，地下1層，高30m，藏書600萬冊，日讀者流量5000～8000人次。結(jié)構(gòu)類型為地下框架剪力墻，地上鋼框架支撐結(jié)構(gòu)。功能包括文獻(xiàn)信息資源收集、整理、存儲、學(xué)術(shù)研究、教育培訓(xùn)等，是承載智慧的建筑，是市民學(xué)習(xí)知識的樂園。階梯狀的露臺，如同懸浮在空中的書架等要素，組成了內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)。外墻石材百葉有效切斷陽光的直接射入，消除了100m×30m巨大立面的壓迫感，營造石材的寧靜氛圍，塑造出透明感十足的新穎的石材立面效果。斜坡狀的裙房，鋪滿草坪，為原本方正的建筑物增添了幾分溫柔恬靜。

3天津圖書館節(jié)能設(shè)計概述

3.1外墻節(jié)能設(shè)計

本工程采用外墻外保溫體系。節(jié)能設(shè)計達(dá)到了《天津市公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)能率為50%。3.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要部位保溫做法簡要說明

(1)外墻外保溫采用90mm厚玻璃棉，傳熱系數(shù)Kp=0.553(0.56)W/(m2?K)。

(2)屋面保溫層采用60mm厚擠塑聚苯板，傳熱系數(shù)K=0.503(0.533)W/(m2?K)。

(3)露臺處上人屋面采用75mm厚超細(xì)無機纖維噴涂(密度≥120)，傳熱系數(shù)K=0.537W/(m2?K)。

(4)非采暖樓梯間、走道及非采暖房間的隔墻為200mm厚加氣混凝土砌塊，內(nèi)外均抹20mm厚白灰砂漿，傳熱系數(shù)K=0.899W/(m2?K)；300mm厚鋼筋混凝土墻，內(nèi)抹25mm厚膨脹玻化微珠輕質(zhì)保溫砂漿，傳熱系數(shù)K=1.37W/(m2?K)；雙層石膏板，板內(nèi)側(cè)粘貼50mm厚玻璃棉保溫層，傳熱系數(shù)K=0.862W/(m2?K)。100mm厚加氣混凝土條板，兩側(cè)均抹20mm厚白灰砂漿，傳熱系數(shù)K=1.447W/(m2?K)。

(5)非采暖空間的頂板板底噴涂25mm厚超細(xì)無機纖維保溫，表面噴刷頂棚涂料。傳熱系數(shù)K=1.33W/(m2?K)。

(6)變形縫處屋面、外墻的縫隙采用通長巖棉填塞加以封閉?？p內(nèi)兩側(cè)墻體分別為鋼筋混凝土墻內(nèi)抹35mm厚膨脹?；⒅檩p質(zhì)保溫砂漿，鋁板幕墻內(nèi)填90mm厚玻璃棉保溫層。傳熱系數(shù)K≤1.5W/(m2?K)。

(7)采暖房間的地下室外墻外貼50mm厚聚苯板，內(nèi)砌筑200mm厚加氣混凝土砌塊，或內(nèi)抹25mm厚膨脹?；⒅檩p質(zhì)砂漿保溫，熱阻R≥1.50m2?K/W。

(8)底面接觸室外空氣的外挑樓板粘貼90mm厚玻璃棉，傳熱系數(shù)K=0.53W/(m2?K)。

(9)屋頂女兒墻及外墻挑出構(gòu)件采用周圈外抹20mm厚膠粉聚苯顆粒保溫漿料，熱阻R≥0.57m2?K/W。

(10)建筑外檐門窗框靠墻體部位的縫隙，采用高效保溫材料填塞及嵌縫密封膏密封。

(11)對伸出外墻預(yù)埋件、支架和其他設(shè)備穿墻孔洞縫隙，采用中性耐候防水密封膠填實。

(12)首層外檐門選用斷橋鋁合金門、中空玻璃，傳熱系數(shù)K≤2.0W/(m2?K)。西北向出入口加設(shè)軟門簾。

(13)屋頂與外墻交界處，屋頂開口部位四周，采用不小于500mm寬的巖棉保溫材料設(shè)置水平防火隔離帶。

3.2本工程各主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用保溫材料和墻體材料的熱工性能指標(biāo)

(1)選用各圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫材料和墻體材料熱工性能指標(biāo)。

(2)選用外保溫門窗性能指標(biāo)。建筑外檐窗的玻璃及空氣層厚度需根據(jù)規(guī)范，由幕墻和門窗制作生產(chǎn)廠家計算確定，氣密性能不應(yīng)低于GB/T7106—2008《建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)性能分級及其檢測方法》中規(guī)定的6級，1.5≥q1＞1.0，4.5≥q2＞3.0m3/(m?h)；透明幕墻氣密性能不應(yīng)低于GB/T2086《建筑幕墻物理性能分級》中規(guī)定的3級，1.5≥ql＞0.5m3/(m?h)，1.2≥qA＞0.5m3/(m?h)，玻璃的可見光透射比≮0.4。

4天津圖書館建筑單體節(jié)能計算

4.1建筑體形系數(shù)

(1)建筑體積Vo：Vo=75733.88+52507.9+56864.58+36495.5+70076.31=291678.17m3

(2)建筑外表面積Fo：Fo=4000.19+4549.48+3698.35+3717.4+13199.98=29165.4m2(3)體形系數(shù)S：S=Fo/Vo=29165.4/291678.17=0.10

4.2窗墻比計算

(1)東向：窗墻面積比=2214.99/3294.36=0.67窗面積=137.95+209.63+1346.68+438+82.73=2214.99m2墻面積=3098.56+95.83+26.22+24.15+24.38+24.38=3294.36m2(2)西向：窗墻面積比=2004.13/3254.81=0.62窗面積=465.68+1116.78+342.53+79.14=2004.13m2墻面積=3087.59+92.24+26.22+24.38+24.38=3254.81m2(3)南向：窗墻面積比=2223.38/3368.95=0.66m2窗面積：=1788.32+84.41+191.25+26.13+19.32+80.83+20.88+12.24=2223.38m2墻面積：=3073.11+93.77+60.39+27.84+16.32+24.38+24.38+24.38+24.38=3368.95m2(4)北向：窗墻面積比=2268.24/3359.87=0.67窗面積=2129.70+71.71+66.83=2268.24m2墻面積=3083.19+84.66+79.78+28.06+28.06+28.06+28.06=3359.87m2

4.3遮陽系數(shù)的計算

本工程綜合遮陽系數(shù)Sw=窗本身遮陽系數(shù)Sc，Sc=Se(玻璃的遮蔽系數(shù))×窗玻璃面積/整窗面積，Se=0.44(查表)，窗玻璃面積/整窗面積=0.8，Sc=0.44×0.8=0.352

4.4圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)計算

4.4.1屋面

圖書館的屋面做法分為上人屋面、種植屋面和露臺屋面3種，其傳熱系數(shù)的計算見。

4.4.2外墻面

外墻面分為鋁幕墻外墻面和不透明玻璃幕墻外墻面兩種，其傳熱系數(shù)的計算見表6、7。外墻為全幕墻(鋁板和不透明玻璃幕墻)包裹鋼結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件，無結(jié)構(gòu)性熱橋部位，外墻面積為減掉門窗面積后的外墻面積的總和。外墻的傳熱系數(shù)直接取幕墻傳熱系數(shù)。

4.4.3分隔采暖與非采暖

空間的樓板分隔采暖與非采暖空間的樓板傳熱系數(shù)計算。內(nèi)外表面換熱阻根據(jù)不同情況取值不同詳見《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》。

4.4.4分隔采暖與非采暖

空間的隔墻分隔采暖與非采暖空間的隔墻做法分為4種，其傳熱系數(shù)計算見。

4.4.5采暖

地下室外墻圖書館設(shè)置了1層地下室，有一部分為采暖地下室，因此，地下室外墻做法分為兩種，其傳熱系數(shù)計算。

4.4.6底板架空和外挑樓板

由于圖書館空間的豐富性，產(chǎn)生了架空空間和外挑空間，而這部分對于建筑節(jié)能有著較大影響。因此，需對這部分采取節(jié)能措施，這部分的做法。

4.4.7外檐保溫門窗及玻璃幕墻的傳熱系數(shù)

在窗和幕墻中采用Low-E玻璃可大大降低建筑物的能耗，以輻射率為例，如采用普通的白玻輻射率為0.184，而采用在線熱聚合Low-E鍍膜玻璃輻射率為0.135～0.15，而采用磁控真空濺射Low-E玻璃，其輻射率只有0.108～0.115。使用Low-E玻璃可降低太陽光的熱輻射，同時，也可降低室內(nèi)與室外之間的冷熱交換。天津圖書館建筑的4個朝向窗戶選用的材料均為斷橋鋁合金Low-E中空玻璃。墻面積=3098.56+95.83+26.22+24.15+24.38+24.38=3294.36m2(2)西向：窗墻面積比=2004.13/3254.81=0.62窗面積=465.68+1116.78+342.53+79.14=2004.13m2墻面積=3087.59+92.24+26.22+24.38+24.38=3254.81m2(3)南向：窗墻面積比=2223.38/3368.95=0.66m2窗面積：=1788.32+84.41+191.25+26.13+19.32+80.83+20.88+12.24=2223.38m2墻面積：=3073.11+93.77+60.39+27.84+16.32+24.38+24.38+24.38+24.38=3368.95m2(4)北向：窗墻面積比=2268.24/3359.87=0.67窗面積=2129.70+71.71+66.83=2268.24m2墻面積=3083.19+84.66+79.78+28.06+28.06+28.06+28.06=3359.87m2楊艷紅，等：建筑設(shè)計視角下的天津圖書館建筑節(jié)能研究屋頂透明部分與屋頂總面積之比為0.15，選用斷橋鋁合金中空Low-E夾膠安全玻璃，窗的傳熱系數(shù)K≤2.7W/(m2?K)，窗遮陽系數(shù)SC≤0.5。

5結(jié)論

通過以上計算可知：天津圖書館的體形系數(shù)滿足規(guī)范中建筑物體形設(shè)計應(yīng)盡量減少建筑物外表面積且建筑的體形系數(shù)小于或等于0.40的規(guī)定。窗墻面積比滿足規(guī)范中建筑每個朝向的窗(包括透明幕墻)墻面積比均不應(yīng)大于0.70。當(dāng)窗(包括透明幕墻)墻面積比小于0.40時，玻璃(或其他透明材料)的可見光透射比不應(yīng)小于0.4。建筑各部位的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)亦滿足《天津市公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DB29—153—2005第3.2.2的規(guī)定。因此，判定天津圖書館建筑為節(jié)能設(shè)計。圖書館建筑節(jié)能是一個系統(tǒng)工程，它涉及建筑各個領(lǐng)域，但是作為建筑師設(shè)計之初如果采用合理的設(shè)計方法，選用綠色的建筑材料，考慮到地域氣候等客觀因素，那必將會減少后期的能源消耗。無論在經(jīng)濟方面還是環(huán)境保護(hù)方面，主動節(jié)能的理念遠(yuǎn)比用高科技的被動技術(shù)手段來減少建筑能耗的更具意義。

作者：楊艷紅 陸偉偉 楊航 張于峰 單位：天津大學(xué)建筑學(xué)院 天津市城市規(guī)劃設(shè)計研究院 天津市城市規(guī)劃設(shè)計研究院

圖書館建筑節(jié)能研究:現(xiàn)代圖書館建筑節(jié)能問題研究

摘 要：文章分析了現(xiàn)代圖書館建筑節(jié)能方面存在的主要問題，探討了在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑空調(diào)采暖、建筑照明等方面節(jié)能措施，闡明了現(xiàn)代圖書館建筑節(jié)能是一種社會責(zé)任，同時關(guān)系到圖書館自身的生存和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：圖書館建筑；外墻保溫技術(shù)；節(jié)能減排；圖書館能耗；建筑照明

一、現(xiàn)代圖書館建筑節(jié)能的意義

建筑節(jié)能是指在建筑中合理使用和有效利用能源，不斷提高能源利用效率[2]。建筑節(jié)能是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，絕非僅是加強建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫那么簡單，而是伴隨著建筑設(shè)計和使用的全部過程。近年來，隨著建筑節(jié)能工作的不斷深入，人們已經(jīng)逐步認(rèn)識到建筑節(jié)能不僅是建筑本體節(jié)能，還包括建筑設(shè)備的節(jié)能以及節(jié)能技術(shù)的適宜性，應(yīng)依據(jù)科學(xué)用能的理論指導(dǎo)建筑用能過程。

建筑能耗主要來自采暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明、電器和熱水供應(yīng)等能源消耗，在社會總能耗中所占的比例很大，在發(fā)達(dá)國家目前已占到能源消費總量的35%~40%。盡管我國社會經(jīng)濟發(fā)展水平還不高，但建筑能耗也已占到社會總能耗的30%，并且還在逐步上升；同時與發(fā)達(dá)國家相比，目前我國建筑能耗的能源利用率還很低[1]。因此，在我國開展建筑節(jié)能、提高能源利用率和加大可再生能源的利用有著積極的現(xiàn)實意義。

建設(shè)部的《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005）將圖書館列為科教文衛(wèi)類的公共建筑[2]，并對公共建筑節(jié)能設(shè)計提出了具體的要求。2008年以來，我國又先后實施了《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《公共結(jié)構(gòu)節(jié)能條例》等一系列節(jié)能法律法規(guī)，明確規(guī)定了各類公共結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)實際需要制定節(jié)能規(guī)劃，出臺節(jié)能措施，進(jìn)行節(jié)能管理，并加強對節(jié)能工作的監(jiān)督和保障[3]。大力實施節(jié)能管理、提高圖書館用能效率、降低圖書館能耗水平，達(dá)到使用、維護(hù)的經(jīng)濟性，成為圖書館建筑發(fā)展的必然要求。所以，對圖書館建筑節(jié)能存在問題進(jìn)行探討具有較強的針對性和現(xiàn)實意義。

二、現(xiàn)代圖書館建筑節(jié)能存在的主要問題

新建的現(xiàn)代化圖書館，大都遵循美國學(xué)者麥克唐納和吉瑟提出的塊狀布局模數(shù)式結(jié)構(gòu)，采用中間間隔較少[2,3]的通透式、大開間的設(shè)計。這種建筑形式的缺陷在于過于封閉，自然通風(fēng)效果差，過分依賴空調(diào)系統(tǒng)和人工照明，造成能耗高、經(jīng)濟性差等問題。

（一）大面積使用玻璃幕墻增加能耗

近年來圖書館建筑中廣泛使用了全封閉或大面積的玻璃幕墻。玻璃幕墻作為始于20世紀(jì)初舊金山的現(xiàn)代建筑元素之一，它的使用使圖書館建筑形象更具表現(xiàn)力，也更通透、明亮。但由此帶來的負(fù)面影響也是不容忽視的。在閱覽空間采用大面積玻璃幕墻會令室內(nèi)照度的均勻度極差，易使讀者視覺疲勞，不利于閱讀；大面積乃至全封閉的玻璃建筑易導(dǎo)致通風(fēng)效果差，產(chǎn)生大量熱輻射和光污染，不利于讀者的健康。

（二）中央空調(diào)系統(tǒng)耗費驚人

圖書館采用的空調(diào)系統(tǒng)主要有三類：一是非中央空調(diào)系統(tǒng)的分體機和柜機，初始投資最省、使用較靈活，但能效比低，機器使用壽命短，其室外機還會影響建筑外立面形象；二是中央空調(diào)多聯(lián)機組，初始投資較高，系統(tǒng)可以集中控制有效節(jié)約能源，制冷效率和使用壽命都高于分體機和柜機；三是冷水機組，初始投資介于多聯(lián)機組和分體機柜機之間，操作靈活性低于前兩類，制冷效率和使用壽命較高[2]。

為獲得舒適的室內(nèi)閱讀環(huán)境，現(xiàn)代圖書館大多采用中央空調(diào)系統(tǒng)[5]。據(jù)統(tǒng)計，采用中央空調(diào)系統(tǒng)的圖書館空調(diào)能耗占圖書館總能耗的50%~60%。因此，選擇采用合理的空調(diào)系統(tǒng)，有效降低空調(diào)系統(tǒng)能耗是圖書館建筑能否節(jié)能的關(guān)鍵，同時還應(yīng)十分關(guān)注系統(tǒng)輸送和運行能耗。

（三）連續(xù)運作的電梯無休止耗能

現(xiàn)代圖書館盛行建成高層或超高層建筑，很多高校也將圖書館作為校區(qū)的標(biāo)志性建筑建造得非常高。由此，電梯成為建筑內(nèi)部上下樓的主要交通工具。垂直電梯或自動扶梯全天候開動，且正常無專人管理，在節(jié)假日閉館時更是無專人前去關(guān)閉，導(dǎo)致一年365天無休止的產(chǎn)生能耗。

三、現(xiàn)代圖書館建筑節(jié)能的主要途徑

現(xiàn)代圖書館建筑能耗是傳統(tǒng)圖書館的數(shù)倍，圖書館建筑節(jié)能不僅是一種社會責(zé)任，還關(guān)系到圖書館自身的生存和發(fā)展。針對現(xiàn)代圖書館建筑在能耗上存在的諸多問題，以下幾個方面是可選擇且較有效的節(jié)能途徑和對策。

（一）圖書館建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是室內(nèi)和室外的物理界限，是多種功能的集合體。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采取節(jié)能措施是建筑節(jié)能的基礎(chǔ)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的窗墻面積比（簡稱窗墻比）是指窗戶洞口面積與房間立面單元面積（及房間層高與開間定位線圍成的面積）的比值。合理窗墻比是充分利用太陽輻射能、改進(jìn)熱環(huán)境、降低采暖能耗的保障。按照節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，公共建筑窗墻比不應(yīng)大于0.7或小于0.4，可見光的投射比不應(yīng)小于0.4?，F(xiàn)代圖書館建筑應(yīng)嚴(yán)格按照窗墻比要求，摒棄大面積玻璃幕墻的設(shè)計和使用。同時幕墻玻璃的選擇建議盡量采用可大大降低陽光熱輻射和室內(nèi)外冷熱交換的LOW-E玻璃。

隨著時代的發(fā)展，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用新的材料、構(gòu)造和技術(shù)，對降低建筑能耗的意義越來越重大。目前，建筑外墻保溫材料大都使用重量輕、隔熱好的有機保溫材料，如擠塑板、聚苯板和聚氨酯等。但在生產(chǎn)過程中必須添加阻燃劑，否則非常容易燃燒，見火就著，并伴有大量毒氣產(chǎn)生。因此建議嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)使用不燃的A級外墻保溫材料[12]。

（二）圖書館建筑結(jié)構(gòu)方面

現(xiàn)代圖書館的館址應(yīng)選擇在市中心區(qū)域，交通便利，方便讀者進(jìn)出及讀者群的集散。同時盡量爭取圖書館大部分的房間有較好的朝向，以利于組織穿堂風(fēng)并取得良好的日照，并可不必過于依賴空調(diào)。

圖書館建筑不宜過高，總高超過24米的高層或超高層圖書館，不但建造費用高、消防要求高、維護(hù)費用也很高[8]。因此即使大型圖書館建議一般也以5-6層為宜，盡量不使用電梯，以步行樓梯為主。借閱區(qū)不應(yīng)過于分散，使用統(tǒng)一層高、柱網(wǎng)和荷載的“三統(tǒng)一”結(jié)構(gòu)形式，方便讀者利用、節(jié)省人力、便于管理。讀者流量大的部門應(yīng)安排在低層，讀者最方便到達(dá)和利用的地方應(yīng)盡量開放給讀者使用。

（三）圖書館建筑空調(diào)/采暖方面

館舍面積越大能耗越多已是現(xiàn)代圖書館建筑能耗不爭的事實。根據(jù)建筑實際情況，當(dāng)單棟面積超過2萬平方米，選擇中央空調(diào)的建筑其單位建筑面積能耗是不采用中央空調(diào)小規(guī)模公共建筑的3-8倍。相比較而言，不采用中央空調(diào)，空調(diào)溫度不需要設(shè)備調(diào)控，能耗將顯著降低。

對于安裝有中央空調(diào)機組的圖書館來說，是否做水蓄冷、冰蓄冷、蓄熱改造，是否安裝水源熱泵、空氣源熱泵、土壤源熱泵，對其能耗影響巨大?？照{(diào)耗電中各類水泵耗電量約占1/3，通過變頻改造能夠節(jié)能20%-30%。如成都圖書館地處夏熱冬冷地區(qū)，館舍面積達(dá)22000平米，由于該館做了水蓄冷、蓄熱改造并安裝了水源熱泵，2009年全年耗電量僅為85.5萬度，與其他同類圖書館建筑相比較節(jié)能效果非常顯著。

空調(diào)主機的制冷方式、裝機容量、冷凍冷卻泵、冷卻塔、熱水泵裝機容量、用備情況、變頻改造情況等項目也直接影響著圖書館的能耗。其中中央空調(diào)末端設(shè)備耗電約占空調(diào)耗電1/3。多家圖書館的調(diào)查反饋數(shù)據(jù)表明，進(jìn)行組合式空調(diào)機組節(jié)能改造，能大大降低空調(diào)能耗。建議在圖書館推廣便宜、節(jié)能、耐用且市場占有率達(dá)的離心冷卻機組合螺桿制冷機組[6]。

（四）圖書館建筑照明節(jié)能

現(xiàn)代圖書館建筑應(yīng)根據(jù)實際使用功能的不同按區(qū)域確定合理的照度標(biāo)準(zhǔn)。建筑設(shè)計階段應(yīng)在結(jié)構(gòu)上盡量加大自然采光；進(jìn)行可行的綠色照明設(shè)計，按區(qū)域功能合理使用效率高、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的照明產(chǎn)品；采用可分區(qū)域智能控制的照明系統(tǒng)，設(shè)置合理照明回路，避免全開、全關(guān)的電路設(shè)計。在日常管理中還應(yīng)加強巡視和管理，遵循讀者使用規(guī)律和特點，在讀者使用高峰期進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo)，盡量集中；在讀者離開或未進(jìn)館時，及時關(guān)閉照明電源，避免造成浪費。

四、結(jié)語

從“以藏為主”的古代圖書館建館理念到 “以人為本、以用為主”的現(xiàn)代圖書館設(shè)計理念，圖書館的建筑發(fā)展歷經(jīng)百年[7]。在當(dāng)今建筑學(xué)界重申“實用、經(jīng)濟、美觀”的建筑設(shè)計原則，強調(diào)建筑物的經(jīng)濟性和能耗密不可分的階段，應(yīng)把握現(xiàn)代圖書館的使用特點和規(guī)律，對圖書館的能源使用進(jìn)行有效的管理和控制，以達(dá)到充分實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)?，F(xiàn)代圖書館建筑節(jié)能工作任重道遠(yuǎn)。