PDF《中国南极科学考察站建筑节能现状及可行性研究》

heating and ventilation;

building energy-saving 节能技术ENERGY- SAVING TECHNOLOGY 建筑节能2007 年第

5 期(总第

35 卷第195 期) No.5 in

2007 (Total No.195, Vol.35)

15 图2中山站俯视图 1.2 通风现状 长城站和中山站基本上没有机械通风设施, 主要 是靠开启外窗自然通风换气的方式来满足人员对室 内环境的要求.在南极自然通风主要带来两个后果: ①能量的极大浪费;

②不利于自然通风的建筑因装修 材料的气味很难散尽而导致室内空气品质很差. 况且 两站的强风天气有大半年, 通过开窗来实现通风换气 也很难实现. 1.3 节能现状 建筑布局、 建筑体型、 围护结构的保温材料等等 都对建筑的节能效果有很大的影响. 因缺乏充足的气 象资料, 早期长城站的全部建筑和中山站的主楼均与 所处位置的主导风向垂直, 冷风渗透及严重的积雪使 得节能成为奢谈. 建站初期考虑到施工的方便和风压 的影响,考察站多为体型较小的单层架空装配式建 筑, 外围护结构面积较大, 耗热量大. 同时施工工艺等 多种原因造成的建筑缝隙多, 窗户密闭性差也是能量 损失的一条途径. 目前两站的窗户大多为普通的单框 双玻可开启窗, 传热系数约为

4 W/(m2 ・ K), 而且有多 处破损;

外墙采用聚苯夹心彩钢板, 长城站聚苯乙烯 泡沫保温板的厚度为 12~15 mm, 中山站聚苯乙烯泡 沫保温板的厚度为 18~20 mm, 均不能满足国内相关 的建筑节能规范的要求, 此外, 这种轻质建筑材料蓄 热能力差, 导致室内温度日夜波动较大, 且极不均衡.

2 国外科学考察站采暖通风与节能现状 美国的麦克默多站和澳大利亚的戴维斯(Davis) 站在采暖通风及节能方面有很多值得我们借鉴的地 方.澳大利亚的戴维斯站废弃了早期体型较小的房 子, 在原站区旁边重新建了一个新站. 在采暖方面, 新 站一部分是地板辐射采暖(热源为柴油发电机的冷却 水), 另一部分为散热器采暖(热源为燃油锅炉提供的 热水);

在通风方面, 戴维斯站大部分窗户为固定窗, 主要是依靠机械通风来保证室内的空气品质, 新风经 排风的预热再通过新风机组的加热后送入室内;

在施 工工艺方面, 采暖管道及生活用水管道在室外架空敷 设, 所有的阀门处均用不锈钢小箱子包好, 箱内是聚 氨酯现场发泡的保温材料,管道弯头处采用热融连 接.在建筑节能方面用, 利用保温扣板来杜绝外墙板 接缝处的冷桥, 采用园角窗户来防止外墙受力不均造 成的窗与墙之间的缝隙的出现. 此外柴油发电机的排 烟温度约为

530 ℃, 通过热回收装置来预热燃烧需要 的新鲜空气(长城站发电机已预留了回收排烟热量的 接口).

3 我国南极科学考察站的节能策略及可行性 因南极的特殊地理位置, 考察站所采取的各种节 能措施既要安全、 人性化, 又要经济、 实用, 同时也要 在施工、 运行、 维护等方面是可行的. (1)提高围护结构的保温性能与减少通风能耗对 于建筑节能的意义是显而易见的, 在此不再赘述.两 站柴油发电机废热的循环利用, 也较目前主要依靠柴 油发电机发电(效率约为 30%~40%)来采暖更为节能 和环保. (2)改善目前热水管线的保温状况也是节约能源 的一种措施,合理布置室外采暖及生活热水管线, 采 用管中管(管道中间采用聚氨酯发泡保温)结构, 并同 时做电伴热保护. (3)可再生能源的利用是未来的发展方向, 包括太 阳能、 风能、 水力能、 地热能等等, 其中只有太阳能和 风能在南极最有可能进行开发和利用. 太阳能是一种 间断性的低密度能源, 南极从 5~8 月为极夜, 其他月 份的日照时间也比较短, 这种特殊的气候条件使得太 阳能集热器集热面积大, 效率低, 无法大规模的使用, 因此, 两站更适合采用被动式太阳能建筑, 提高建筑 物的蓄热能力, 充分利用自然采光. 例如: 围护结构结 合太阳能接收装置(如蓄热天花板, 卵石蓄热层等), 增 加墙体蓄热能力.南极的风能潜力十分巨大, 但是对 其开发利用还存在诸多的问题, 如大型的发电设备如 何运送到南极, 恶劣的环境对安装、 施工非常不利, 低 温会使叶轮轮片结冰脆化, 强风也会造成风力发电机 不稳定, 同时风力发电设施的选址对鸟类会产生一定 的影响等等. 因此, 利用风能要解决上述诸多问题, 也 需要生物学家介入, 充分论证风力发电鸟类活动的影 响.而目前从我国的国力及相关技术水平来看, 风力 发电在南极地区还暂不适合现阶段采用.