办公建筑运行能耗的低碳技术策略

摘要：建筑作为能耗大户之一，当加大节能减排的力度。办公建筑的能耗主要来自于冬季采暖、夏季的制冷以及采光照明及办公设备运行等。本文为降低办公建筑在运行过程中所产生的能耗提供了技术策略，为达到办公建筑的低碳目标和改善室内环境提供了高效的参考依据。
关键词：办公建筑；低碳设计；建筑节能技术；运行能耗
中图分类号：TU201 文献标识码:A
对于中国来讲，实现2020年单位国内生产总值CO₂的排放量比2005年减少40%~45%的低碳这一目标，无疑是对众多行业的巨大挑战，需要我们做出艰苦卓绝的努力。建筑作为能耗大户之一，更当加大节能减排的力度。办公建筑的能耗主要来自于冬季采暖、夏季的制冷以及采光照明及办公设备运行等。应用新技术是节能和改善室内环境的有效措施。这些高效节能的技术包括被动和主动的节能技术。主动式新型节能技术有：置换通风系统，通风热回收系统，地板送热，余热回收系统，高效照明系统和高效电力系统等。

1.变风量通风系统

由于办公建筑中各个房间的功能、朝向、使用人数不同，因此对不同的使用空间的通风要求不同。此外，即使在同类办公建筑内部，也有较大的人员流动，室内使用人数并不固定。因此，在建筑内部可以采用变风量通风系统这种智能控制手段。该技术可通过室内温度或室内CO₂浓度自动调节机械送风量。由集中空调向室内提供的一定温度的新风，经过该系统自动调节风量大小。

2.置位通风系统

办公室空调送风气流组织方式主要有7种：

上送上回，送风为直流式；
上送上回，送风为贴附式；
上送侧回；
下侧送上回；
下送上回；
上送下回；
下送下回。

其中，上送上回与上送侧回对制冷不利，空调效率低，办公区域温度不易降低。直流式的上送上回和下侧送上回会让人感到明显的气流，受风不均，影响室内舒适度。除下送下回合下送上回之外，其他送风方式均是全局制冷，不利于节能，而下送下回合下送上回则可选择将送风口安排在人的工作区，相对其他几种来讲这两种送风方式较为节能。
下送上回方式也称置位通风 (Displacement ventilation)，其进风口靠近地面，而出风口靠近屋顶。这种方式更合理，当空气受热上升后，自然地通过顶棚的出风口排出。这样，清洁的空气首先经过人体，变得污浊后再排到室外。

3.蓄冰（水）制冷技术

其优势在于：空调负荷高峰期可以全部或部分供冷，制冷设备装机容量降低20%~30%；减少了白天峰值时段的用电负荷，从而减少市政供电压力；节约运行费用，峰谷电价的实施，用户利用低谷廉价电制冰，电价昂贵时融冰，达到节约电费的目的；可实现大空间低温送风，减小空调机组的装机容量和空调风管的尺寸，减少风机的输送能耗；全寿命费用低，投资回收年限一般为3~5年，大型设备使用寿命在20年以上。这种技术适合于需要大量制冷的办公建筑。发达国家正积极在发展蓄冷系统。

4.毛细管网冷（热）辐射系统

毛细管网辐射系统的原理是通过埋在建筑材料中的毛细管中冷热水辐射调节室内的温度。毛细管网有极大的散热表面积，以辐射方式供暖制冷，采暖要求供水水温28－32℃，制冷要求供水水温16－18℃，高效节能。毛细管网与地源/水源热泵结合使用可以达到最高热效率，比传统中央空调节能70％以上。除此之外，还具有极高的舒适度，形态超薄安装方便，节省空间、不增加建筑物荷载，寿命长久等优点。
毛细管网辐射系统可用于室内的多处空间：

顶棚辐射制冷
毛细管网制热（冷）地板
墙体制冷（热）系统
毛细管重力循环柜：为了将室内空气的温度和湿度调节到理想值并保持，可选用经济实用的对流式制冷器降低室内温度。这种不受露点限制的“静态制冷”系统也能进行针对性除湿，冷凝水在壳体内汇集并排出。对于大空间的办公建筑或会议室而言，因功率要求过高，室内散热器无法单独实现的最高承受负荷，结合毛细管重力循环柜可保持室内的温湿舒适度控制在理想的范围内。

5.高效节能照明系统

光导照明：光导照明是新近发展起来的利用天然光照明技术，可以让太阳让光照明更具可控性。此项技术适用于地下车库等地下空使用空间。目前其造价很高，产品依靠进口。
节能光源和镇流器：高效电光源是照明节能的首要因素，就能量转化效率而言，有比紧凑型荧光灯更高的光源，如直管荧光灯、高压钠灯、金属卤化物灯。这些高效光源各有其优点。

6.智能控制技术

1）智能照明控制系统

建筑物内的光环境因素包括照度水平、照度均匀度、照度的稳定性、亮度分配、眩光等。采用智能照明控制系统，可以把建筑中与电器控制相关的光环境集成为一种监视控制系统，综合考虑各种环境因素，实现多维度统一控制，创建安全、舒适、节能、灵活方便的室内光环境。目前市场上各种智能照明控制系统主要有EIB控制系统，模拟调光控制系统和数字调光控制系统。在智能控制系统下，根据重点功能区的数字照明方案，如表1所示
表1 智能控制系统分区数字照明方案（来源：作者自绘）

重点区域	主要光源	控制方案
领导办公区	以节能灯为主	办公模式（量）：节能灯95%，会客区灯30%，装饰画照明灯70% 办公模式（暗）：节能灯40%，临窗区域关闭，充分利用自然光会客模式：节能灯30%，装饰画的照明灯80%，会客区灯75% 休息模式：装饰画的照明灯30%。其余等关闭。关闭模式：全部关闭。
员工办公区	以节能灯为主	充分利用自然光，便人工照明为补光照明设置。定时自动调用场景，按时间预设上午模式、中午模式、下午模式与晚间模式的照明亮度。分区照明，按工作区、加班区、走廊区、卫生间等分区控制设置照度传感器恒照度自动控制：根据外界光线自动调节灯光亮度
会议区	以节能灯为主	分准备、少人模式、多人模式、演讲、休息、全关六种模式。准备模式：演讲台开启调至20%，天花间照明50%，装饰性灯关闭、洗墙灯30%。少人会议模式：讲台灯80%，天花间照明80%，装饰性灯50%，洗墙灯60% 多人会议模式：讲台灯100%，天花间照明100%，装饰性灯100%，洗墙灯100% 演讲模式: 讲台灯90%，天花间照明10%，装饰性灯5%，洗墙灯15% 休息模式：讲台灯20%，天花间照明30%，装饰性灯100%，洗墙灯15%
其他功能区（餐厅、健身房、展览）	以节能灯为主	分区控制，提供节能的、多变的、舒适的灯光环境

2）自动HVAC控制系统:

空调可以根据末端传感器的指令进行调节，如根据温度、湿度、CO₂浓度来自动调节送风量。根据有无人、窗户是否开启来开关该房间空调。典型技术如上文提及的变风量空调系统。

3）自动调控外墙系统

通过室外环境探测器，对通风口、遮阳板或百叶进行调控。系统可自动控制窗户实现不同方式和程度的开启，根据风雨报信号自动关闭外窗;根据本地太阳的高度角和方位角，调节遮阳板;根据办公室内不同空间的要求，调节百叶，保证合宜的昼光照度.

4）独立环境调控

各房间及大型办公空间的室内环境应分区控制，个人或小组团应可根据自己的喜好调节工作环境，如合适的温度、照明、风速等，决定是否开启窗户等。

5）集成控制管理平台

提拱一套中央管理系统和数据库，通过不同的网络接口，不仅能实现对室内环境的综合调控，同时可以对外墙维护监测体系、中水处理体系、太阳能系统、地源热泵系统等等进行集中监控。”
参考文献：
[1] 汪任平. 生态办公场所的活性建构体系［D］,上海：同济大学博士论文，2007
[2] 于海, 韦洁. 建筑置换通风系统设计方法探讨[J]. 共用工程设计，2010，(04)：64-66
[3] 图博节能科技有限公司. 图博毛细管网辐射系统推介书[EB]. 2010