保持良好的规划实践

40年代出生的法兰克·索马在米兰完成学业,专修热工技术。自1961年至1978年,先后担任 E.CO.MA.R. 的工作人员和秘书。该职位让他在米兰和都灵两地理工大学及 Caleffi &C 公司内开展了对供暖装置的排放、锅炉和供暖系统构成特征的一系列试验和研究。1978年,他创建了设备安装设计和专用软件制作公司,至今仍任总裁。
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他还是意大利工业专家与杰出工业专家理事会的技术装备委员会 CTI 的一些分委员会的成员:1-传热分会,6 – 流体力学、采暖和通风分会,8 – 测量与调整分会,并出任意大利热工技术和航空技术协会的副会长。
他也是 CEN TC 228 – 欧洲建筑业主联合会(EPF)的供暖系统、能效及室内空气质量委员会的意大利代表团成员之一,代表意大利建筑业主联合会。此外,他还是许多技术书籍和专业论文的作者、“Project 2000”的执行总监和行业会议的发言人。
法兰克·索马的专业生涯是从六十年代初受雇于 E.CO.MA.R. 开始,该机构的使命是监管采暖器材,如今已经撤销,并入了意大利太阳能产业协会。“当时,我的主要任务是在米兰理工大学、都灵理工大学和帕多瓦大学的实验室内做热辐射器的放热试验并在米兰理工大学内做锅炉试验。这项任务极其棘手,因为那个时期正值按每平方米放热量销售热辐射器,开始时我就有关供暖主题去辅助标准化部门的工作。由于我很年轻,在那种场合没有发表自己意见的权威。直到后来我担任 E.CO.MA.R. 的秘书时,才有机会公开表达自己的修改意见,并对整个意大利的技术工作作出一系列的诠释,其中包括对标准和规范的书面说明,旨在最大限度地促进其实际应用。几年后,我支持协会工作,同时作为热工技术设计师,从事自由兼职工作。之后与我的同事贾尼·内维蒂和法兰克•卡勒菲(Franco Caleffi,同名配件厂的老板,我们作为顾问而认识的)在 Edilclima 公司供职”。
八十年代初,以一家公司的名义,以超前的意识,将建筑与气候结合起来进行研究。“那时,373/76法令开始生效,为打算从事供暖设备安装设计和节能的人士敞开了大门。首先,实际供暖系统的规模通常委托同一个安装承包商利用设备制造商提供的设备信息和指标确定的,同时根据新法规的要求作更精确的计算。我们直接利用开始引入意大利市场的最初的机器作计算,从用户角度讲,要求掌握编程语言的知识。由此,我们认识到所编程序至少吸收了我们资源的三分之一:因此我们决定将技术人士、设计师和顾问的知识及成熟的经验,通过编制成热工技术领域专用软件加以传播”。这种双重业务至今仍旧是 Edilclima 公司的特色。
“就资源而言,目前四十多位合作者中有一半从事专业工作,而另一半从事程序编制。我们自豪地说在意大利我们有10,000名客户,这占据了大部分营业额。公司一直秉承依靠设计领域与编程领域之间保持协同的理念,严格基于产品的技术特点,保持着源于实验室工作和科学研究的经验所衍生的严谨态度。这两个领域之间相互交流信息和经验:从事编程的人员向工程师们请教,以开发符合他们需求的软件;从事设计的人员,帮助开发软件,同时在日常的专业工作中测试这些软件。每当我们意识到所获得的数据不够充分时,我们就会参考实验室的测试结果,必要时也会在总部重新试验”。
 
这种严密的做法产生什么结果呢
“为了再现精确的结果,于是,设计师所使用的工具必须基于同样精确的数据。譬如,在我们的实践中,发现了几种温控阀的性能之间有很大的差别;采用胶水安装镶木精饰辐射地板时也有同样情况,就像最简单、最通用的设备和材料之间也存在很多差异。这种现象相当正常,其结果导致设计与实际结果显著变化。因此,我认为专业人员不能仅仅局限于设计而不关心其实施。否则最终会影响企业应达到的专业技术目标。”
以后几年即将进一步开发哪些方面的软件?
“在技术方面,我认为将继续依照市场需求开发热工技术的专用程序。当前,巨大的节能需求影响着现有建筑的改造,所以,我觉得利用软件的能源诊断将会经历强劲的发展。遗憾的是,目前在欧洲范围内部这类标准仍在制订阶段,很多还局限于表面:因趋向于区分多层次诊断,一定程度上造成了第一级诊断中的初始几步操作有些混乱。对于这种诊断,应当包含必要的最少程度的操作,否则就达不到期待的结果”。
“在技术标准团体内,我们常常听到就意大利国家层面和欧洲层面提出的各种建议,而实际上主张的都是局部利益。相反,我认为所有建议都可以作为维护良好规划实践的目标。意大利热工技术和航空技术协会 ANTA 的顾问正是秉承了这种精神,发挥了“内行专家”的创造性,其目的不仅提高参与具体项目的每个专业人士的单项权限的地位,而且特别注重他们之间的协调和合作,以保证所提供服务的结果”。
建筑项目
零能耗住宅
2010年,EcoCase 楼群在 Borgomanero 市(诺瓦拉省)竣工建成,共有两幢 NZEB(近零能耗建筑)型住宅楼,总建筑体积约为3,000m3,包括含车库和水电气公用设施的地下室、桩基架空的底层、三层居住层(7个单元房产)、阳台和有复折屋顶的顶楼。这两幢楼房的构造和形态能确保冬天可以理想地利用太阳能,夏天可以有效地遮荫。建筑外壳(热阻< 0,1W/m2K)安装了高绝热性的内充氪气的三层玻璃窗户, 外加电动遮阳帘保护。太阳能装置装在屋顶坡面下。
设备配置有:冬季和夏季所用的空调设备,包括辐射地板和新风供给(过滤等级F7);2台热泵(每台1,8kWe),8口深度110m的地热井,它们与太阳能集热板(约30m2)整合在一起,用以生产卫浴热水;约70m2的光伏模块;由几个地下水池(33m3)构成的一个雨水收集系统,以供重复用水。
生产车间布局
在 Gessi 公司成立时的第一个工厂项目完成多年之后,为了新建第二个生产工厂,便将以前所建的工厂改造为商务办公中心,带4个会议厅和1个现代化的展示厅。新车间相互独立而与工厂供热中心相连(供暖5MW,Gessi2工厂的工艺处理用3MW),在适应大尺度的管理弹性的同时,能够确保舒适的环境条件和最高等级的室内空气质量。
各个细节部分的美观需求是这样解决的;出风口与建筑内部色调高度适应,而护壁板上的精细雕刻又构成了一幅幅悦目的景象。出风口出风时的噪声级很低,出风速度稳定,避免了冷风直接吹在人身上。空气处理装置(总能力为53,000m3/小时),配有换热器和带变频器的风机,以限制耗电量。厂内控制系统允许集中遥控。
市镇公共游泳池
在 Borgomanero 市政会议上,就市镇公共游泳池“La Goccia”的重建事宜,规划了新的局部供暖设备和池水加热设备以及重新敷设供水管道和排水管道。全部设施按低温运行要求确定规模:特别是对于池水换热器,选择优质不锈钢材质的直管束型,并配优化设计的多列空气处理机组,以求确保高热效率而减少空气侧负荷损失。采用配 Nox 低排放燃烧器的冷凝式锅炉彻底改造供热系统。所用锅炉适应采用高含水量的燃料,故依照水工观点的最大相容性选择。尤其是,锅筒不应选择最小容量。新的过滤设备能使池水保持最佳的清洁卫生条件,并将池水的加热需求降低到最低程度。
能源升级
为了扩大 Edilclima 公司的业务,最近对位于 Borgomanero 市(诺瓦拉省)的一幢楼宇进行了改造,该楼宇由地下一层和地上两层共3个不动产单元构成(总建筑体积约1,000m3), 目前为运输科办公用房。通过垂直结构(立面连续包覆)和水平结构(安装架空地板)的隔热保温,将门窗更换成高性能新型门窗(双层玻璃,16mm的夹层间隙充入了氩气),并采用了新型的钢结构屋顶,以求改善其几何特性和结构特性,而且还优化了太阳热能捕集表面(约9m2)约和光伏能捕集表面(约50m2)的性能,最终整个改造结果使现有建筑所用的能源彻底升级(总能源性能约为7kWh/m2)。冬夏两季所用的空调设备涉及:辐射地板和新风供给;1台热泵(1.2kWe),3口80米深的地热井,与太阳能集热板配合,并通过与燃烧天然气的锅炉的整合生产卫浴热水;光伏发电装置发电量大约6,000kWhe。
实施中的计算方法
法兰克•索马
尽管法律和标准既不始终响应严格的科学准则,也不始终反应合理的简单需求,但是,就支持设计规划的信息手段而言,必然要考虑到标准的演变和发展。在建筑节能上,社会的主流看法似乎是实施计算每小时的动态能耗,而非按照当前方法,以月为基准作准静态计算。
谈及冬季供暖,因为惯性现象几乎不影响近零能耗建筑,所以找不出应用两种方法的差别。实际证明,若将建筑物的实际能耗与准静态计算结果进行比较,所得结果的精度在很小的允差范围内,可见应用动态法优化不了多少。
但是,正确实施静态计算所需的数据量一定少于为恢复可靠数据而执行动态计算所要求的输入数量。通常,动态计算要求的数据中有很多数据设计师并不知道:譬如为了解锅炉的局部温度,有必要计算锅炉通过外壳的散热。
显而易见,通过采取了很多措施,并基于设计师的简单估计输入了很多数据,可能会获得一些不同的数据,其数值远超过可接受的允许范围。为此,对于某些软件来说,这些数据仍不满足设计师的想法,但是可以基于特定算法算出,起码可以产生输入值,然后用于计算,而这些数据则是一致的。
需要特别说明的是:当一种计算方法,就像针对冬季能耗所作的静态计算,提供了可信的结果时,照我看来是不够的,有时还需结合能够处理与实际很不协调的数据的更复杂的计算方法。虽然采用能获得足够精确数据的简便计算方法始终优于采用复杂计算方法,但由于其难控制,往往得不到较好的定量结果。而一种计算方法的复杂性本身就是较准确、较精密的同义词,确实应在需要评估的场合予以考虑。
 

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