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我们国家人口众多,对建筑的需求量很大,而且对以往建筑行业每年消耗能源的统计,不难看出我国建筑行业消耗存在巨大的浪费,我们需要得到警示,如果这种现象继续发展下去,那对我国能源的储存量存在很大伤害,可以说能源资源用一点就是少一点,所以对于建筑节能工作必须要牢牢抓起。我们了解到很多方面资源的浪费,可以针对每一方面提出相应的对策。我需要消耗最少的资源达到建筑最好的使用效果。还可以注重新材料和新技术的开发,减少建筑材料对能源的浪费,就能减少每年建筑消耗量对国家能源的总量的压迫感。
2全过程工程造价管理应对建筑节能的改革
建筑工程“全过程成本”是指建筑物的一次性建造成本和整个使用(正常使用寿命)期内的消耗、维护运行(即使用)成本两部分的费用总和。当前我国在工程建设领域中全面实施了严格的造价控制,即从建设项目的立项开始直至项目达产投入使用,在各个阶段设立了不同的造价控制标准和方法,对控制建设项目的建造成本发挥了极大地作用,但对建设项目的使用成本的认识、控制方面力度不够,造成我国目前有430亿余平方米的既有建筑基本上都是不节能的。
2.1要树立“全过程成本”的节能建筑造价管理思想
从“全过程成本”的角度来看,节能建筑的成本有建造成本和使用成本两部分,从其主体来看涉及建设方、施工方和使用方;从其全寿命来看分建造期和使用期两个阶段;从其内容来看涉及到节能、节水、节材、智能化技术等;从其专业来看涉及到更复杂的新技术、新材料、新设备、新工艺,节能建筑涉及的投资资金大。单纯的工程量清单计价或预结算编制、审查式的、仅偏重工程建造成本的造价管理已经不能适应节能建筑的要求,必须开拓思路,树立“全过程成本”管理意识,紧跟行业新技术、及时反馈行业变化,为建设方提供工程造价全面透明、完整、准确的信息服务。
2.2要建立主动控制、动态管理的造价管理体系
在贯彻“全过程成本”工程造价控制的原则下,要大力改革节能建筑的工程造价内容组成,丰富和完善节能建筑建设需要的投资估算、预结算定额、费用定额等,建立适应节能建筑工程造价经济核算、费用管理的计价体系。要选定适合当地建筑节能的、符合节能减排要求的新技术、新工艺、新设备和新材料加以推广和应用,为节能建筑构建节能工程造价的全面、动态、合理的技术和经济体系,要提高节能建筑工程造价管理水平。
3建筑节能中控制成本的内容
我们可以分为两个时期来考虑建筑对能源的消耗,第一在建筑前期,第二是在建筑的使用时期。就一点而言,工程的实施需要首先对工程进行预算,建设期间消费的资金不得超出预算,起到了一定的控制作用。然后是设计师,设计师需要从绿色节能建筑的角度出发去设计。无论在外部的结构,还有内部空间的体现,都要考虑到节能的因素。如果建筑师能真正的做到一点,无论是对节约能源还是节约成本都会有明显的效果。在施工阶段的时候多要多面的考虑,要对市场进行考察,使合理的价格却能买到优良的建筑材料。对于建筑施工时所消耗的材料也要进行监管,真正的做到物有所用,禁止浪费。对于一个可再利用资源需要回收再利用,对于一些工业废料也可以使用的,要尽可能的去使用,从而降低建设所消耗的资金。在建筑的使用时期,我们需要在不影响其使用需求的情况下,减少水、电等资源的浪费。将现代节能技术运用到建筑使用中去。当建筑的使用超过使用年限之后,建筑会被拆除,那么我们就需要考虑到拆除后资源回收的合理利用。有的资源在安全,不影响使用效果的情况之下,在下次建设的过程中我们也可以用到,这样对以后建筑建设所用成本也会有一定的节省。
4节能建筑全寿命周期造价管理的发展建议
要大力发展节能绿色建筑,建设低碳城市,提高节能建筑的环境效益,减少环境影响,用节能建筑全寿命周期造价管理新理念大力推广建筑节能低碳,工程造价管理还要落实以下工作:a.大力宣传、加强服务。通过多种渠道宣传节能建筑的政策法规、技标准和配套政策;建立全寿命周期造价管理体系,各级管理部门要落实节能建筑的政策,做好全寿命周期造价管理的服务工作,推进节能建筑全寿命周期造价管理的快速发展。b.加快节能建筑政策法规实施细则的制定和配套工作的开展。围绕节地、节能、节水、节材、环境质量、智能化技术等方面对定额体系持续地补充和完善,将成熟的技术和产品补充进定额体系,为市场提供可持续的工程造价服务。
5结论
1.1围护结构
(1)对于外墙围护结构来说,可对住宅应用EPS外保温系统墙体,不仅仅冬季墙体内表面不会出现结露现象,对于冬、夏两季期间墙体内部也不可能出现冷凝现象,这为外墙节能和室内热舒适环境奠定基础。
(2)屋面保温系统。对建筑的平屋面采用种植屋面系统,对坡屋面则可考虑采用例置式节能系统。从工程实践效果来看,建筑采用节能屋面,在冬季采暖期间,内表面温度远高于室内空气的露点温度,根本不会产生表面结露现象。而对于夏冬两季,节能坡屋面的保温层上下表面的水蒸气分压力都低于其对应的饱和水燕气分压力,因此不会产生冷凝现象。而针对种植平屋面的绿色节能措施来说,鉴于其保温材料上下两表面都设置了防水层材料,保护层〔抗渗细石混凝土或抗渗砂浆〕又覆盖了较厚的土层,造成整个屋面层的水蒸气渗透动力较小,所以不可能发生内部冷凝。
(3)对于外窗节能技术主要集中在传热系数和遮阳系数两个方面考虑。传热系数是衡量由温差引起的的通过外窗的热流量的参数,是导热、对流和辐射三种传热方式的综合体现。传热系数越大,则会导致窗户的保温隔热能力就越差,通过窗户的能量损失就越多。而遮阳系数则是体现玻璃阻隔太阳热幅射的能力。显然,对于绿色建筑来说,其为了能到绿色效果,其选取外窗方面,应当选择高保温隔热性能的外窗构造及合理的遮阳系数。当前,控制外窗传热系数的技术主要是集中于增加空气层的数量、提高空气层的厚度、使用惰性气体填充、添加保温隔热膜、采用真空玻璃以及良好的保温隔热性能窗框等。而控制外窗玻璃遮阳系数的重要措施则是通过采用光谱选择性的阳光控制膜,如LOW-E膜和SUN—E膜等。
1.2遮阳系统
与建筑其他部分围护结构相比,外窗属于薄壁轻质构件,其热工性能最差,因此是建筑能耗损失的最薄弱的环节。因此选择合适的建筑遮阳设备或者系统是实现绿色建筑的重要手段之一。为了能有效地实现“零”能耗的节能目标,根据建筑外窗朝向的不同以及采光控制要求,选择不同的活动外遮阳系统,具体为南向一层采用自动控制的活动百叶铝合金外遮阳,二层则可采用活动外遮阳和太能能集热器固定的遮阳,对于有天窗的则可选取活动的软布艺外遮阳方式。
1.3可再生能源利用
(1)地源热泵空调系统。通过利用该类型空调可以使使住宅外的空调外挂箱消失,提高建筑外立面原有的平整。地源是一种通过利用地热资源的高效节能、零污染、低运行成木的高效节能空调系统,包括土壤式〔垂直埋管和水平埋管)、地下水式等多种应用方式。
(2)从长远来看,可再生能源将是未来人类的主要能源来源,而太阳能发电的商业化开发和利用已经成为重要的发展方向。对于太阳能光伏屋顶发电系统以其易于安装、功率稳定、寿命长久等优势而成为当前重要的光伏应用。而在经济、技术较为发达的长三角、珠三角等地区已经基本具备了太阳能光伏发电系统大规模安装条件。
二、工程实例
2.1物质节能
为了能达到有效的绿色建筑,在建筑物质材料方面应首当其冲。如考虑通过采用建筑土方来对建筑局部进行覆土,以达到保温效果,同时也作为绿化的基质,也可以减少渣土外运。建筑结构所采用的混凝土,有低水泥掺量和再生骨料两种。对于墙体材料则可以采用回收混凝土制作的混凝土砌块。为了能充分利用屋面雨水,可以对屋面雨水以及生活污水等进行收集,然后用于冲厕、喷晒植物等用途。对屋面采取绿化处理,这样可以增加建筑的绿色覆盖率,同时可以达到保温邓作用。
2.2能源节能
对于绿色建筑来说,必须对能源采取措施以达到有效的节能效果。如对建筑围护结构应当采取有效的保温隔热措施,以达到自然通风,同时在夏季能遮阳,冬季则采暖保温等,从而可以减小人工空调使用,则可以达到自然舒适性以及节省能源效果。对于某些建筑物带中庭时,则可以对中庭采取绿化处理使其成为一个气候缓冲区,对其他居住空间与中庭之间通过采用墙体来隔开,从而可以有利于高湿、严寒等极端气候条件下减少能耗、提高舒适性。此时中庭被包围在舒适空间之中,屋顶有优良的热工性能候也有一定的舒适性。从实施情况来看,为了能得到有效的能源节能效果,可以考虑从围护结构、自然通风以及天然采光方面入手。(1)针对围护结构应当选取保温性能好材料,而且应强度密封性。如外墙考虑采用保温系统;窗采用塑钢窗框时,应当选取双层真空玻璃。(2)自然通风。可考虑建筑中部设有封闭的中庭,在中庭顶部设置有可以开启的天窗,通过天窗来改善自然通风效果。同时对于起居室以及卧室等应当朝向夏季主导风向,从而形成了穿堂风。(3)天然采光。对于独立住宅来说,其较易于天然采光,但对于进深较大情况,则采光效果并不好。为此对于传统住宅则来说,往往以院落和天井解决这问题。或者通过营造一个中庭来获得昼光。为了整个建筑能在极端气候条件下能保持较小的体形系数,此中庭应采取保温屋盖,而且可采用较大面积的天窗,天窗上面可设遮阳篷来避免夏季阳光直射。
2.3建筑设备利用
为了能达到绿色建筑设计,通过利用建筑设备来来获取自然界的能源来应用到住宅住户日常的生活中,是重要的途径之一。(1)地源热泵系统。针对我国地热能源丰富,通过利用地热系统来充分利用地热能源相当关键。如对于上海地区,由于地下水位较高适合采取土壤埋管。(2)采用冷热辐射顶棚加新风系统的空调方式,在墙壁和顶棚内埋设毛细循环管道进行辐射制冷和采暖。该系统采暖热媒温度低,而冷媒温度较高,结合智能监测与控制,效率高于普通的空调系统,提高了室内气候舒适度与空气质量。
三、结语
太阳能建筑是指利用太阳光的辐射能量代替一部分可消耗的常规能源,以达到可以被动或者主动式的能源建筑。被动式太阳能建筑是指被动的采暖设计,是利用围护结构的热阻,用以保持建筑的储热的性能。主动式太阳能技术是指利用太阳能转为热能或者电能进行利用,主要是取暖、烧水,供电的使用。
2被动式能源建筑的形式
按照太阳能建筑的利用方式可以把能源建筑分为直接受益型、集热蓄热墙型、附加型等几种形式,具体内容如下几个方面。
2.1直接受益型
直接受益型的擦暖形式是以太阳通过一定的透光材料直接进入室内,以太阳透过较大的南窗玻璃,通过存储热能到维护结构表面的墙和地上,再通过夜间对流辐射的方式和室内空间热传导进行释放。建筑要求:建筑正阳的南方要安装大面积的直接受阳的玻璃窗、围护结构需要有较大的热阻、室内需有蓄能较好的材料保证能量的积聚。
2.2集热蓄热墙型
集热蓄热墙型是利用建筑南向的集热墙(垂直),通过传导、辐射和对流吸收太阳光而传送热能。建筑要求:建筑墙体覆盖玻璃,在墙体上下设通风口,一方面,太阳能通过墙体热传导通过对流辐射吸收热能到室内,另一方面,集热墙以对流方式传递热能给玻璃和墙体间的夹层,再由室内空气对流传递热能。
2.3附加型
附加型是指在建筑的南面附加一个玻璃罩室,是使太阳光是集受益窗和蓄热墙的综合热能的一种方式。建筑要求:以阳光直射建筑南向,在建筑室内用门或者窗把房子和阳光隔开,给房间一个缓冲的减少热能消耗,以此给房间热能供给。
3节能建筑设计策略
3.1位置及朝向设计
被动式太阳能建筑在建造上必须保持足够的阳光直射,按照太阳偏离的角度和时间以个固定的北纬35°的建筑为例,方向正南向垂直,冬季较夏季受到的辐射要大,当太阳直射垂直角度超过30°时接受的能量集聚下降。
3.2建筑平面
被动式太阳能建筑以太阳能利用年规律的合理为设计目的,按照使用功能和人们对温度的舒适度来把控,太阳能的建筑要以温度舒适性为主,尽可能把卧室和客厅设计到正南向或者东西向的15°来吸取太阳能,把一些要求温度不高的比如厕所、厨房、衣帽间可以设计到北向,在中间设计一道缓冲区减少热能流失。
3.3形体设计
建筑形体是指建筑单位体积的建筑外表面积,建筑形体系数的越小度对建筑耗能损失就越小,外维护结构的传热损失就小,因此,在设计上尽可能减小建筑的体形系数,体形系数以f0\V0进行表示,除此外,影响到建筑体形的还有建筑的造型、布局和暖通的因素。因此在对建筑节能的系数间采取f0\V0<0.3时为最佳控制。
4结语
当前,我国是一个发展中大国,又是一个建筑大国,每年新建房屋面积高达17亿叮一18亿叮,超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和。随着全面建设小康社会的逐步推进,建设事业迅猛发展,建筑能耗迅速增长。我国既有的近400亿叮建筑,仅有1%为节能建筑,其余无论从建筑围护结构还是采暖空调系统来衡量,均属于高耗能建筑。单位面积采暖所耗能源相于纬度相近的发达国家的2倍一3倍。这是由于我国的建筑围护结构保温隔热性能差,采暖用能的2/3白白浪费。而每年的新建建筑中真正称得上/节能建筑0的还不足1亿叮,建筑耗能总量在我国能源消费总量中的份额已超过27%,逐渐接近三成。因此如何实行建筑节能,降低能源消耗和环境污染,提高能源利用率,已成为我国可持续发展必须研究解决的重大课题。
二、我国建筑节能所存在的问题
虽然近几年我国在建筑节能工作方面取得了一定成绩,但建筑节能在实施过程中仍存在一些问题,主要表现为以下几点:
1.建筑节能意识薄弱。
因为缺乏对建筑节能基本知识的了解,因此人们并未认识到建筑节能在创建和谐社会中的重要作用。人们在选购房屋时,往往更注重建筑物的外观和内部构造,而忽视了建筑节能对于房屋舒适度和人性化的设计要求。因此,开发商抓住消费者的心理,把更多的精力投入到对外观和结构的追求上,而本应放到降低建筑能耗的投入往往被守法意识薄弱的开发商压缩下来。房地产企业的利润无形中增大,而社会责任却缺失。只有强化消费者对建筑节能的需求,增强政府部门对建筑节能的监督管理力度,加大建筑行业对建筑节能的知识普及,建筑节能工作才能够稳步推进,人们才能强化建筑节能意识,也才会真正享受到建筑节能带给人们的成果。
2.可再生能源的利用率低。
我国绝大部分建筑的能源系统还都依赖于不可再生的一次能源,而对于可再生能源的利用还相当落后。目前,中国以水电、风能利用、太阳能利用、生物质能利用等为代表的可再生能源利用量还不够大,这主要是因为太阳能发电、风能受天气影响大,并网技术问题还没有完全解决,生产成本比较高,而生物质能的最大障碍则是资源缺乏,大规模发展不太现实。
3.建筑节能技术落后,服务支持体系尚不完善。
我国在建筑围护结构、建筑设备关键节能技术以及建筑热环境控制技术方面的研究,与国外还有很大差距.既有建筑的节能改造,缺乏专业性的技术和服务支持机构,合同能源管理市场服务基础研究尚待深入。建筑物性能评价和能耗评价标准还不够完善,一定程度上阻碍了建筑节能工作的开展.
4.法律、法规和政策措施有待进一步加强。
建筑节能是一个系统工程,涉及设计标准、建筑材料、建筑、结构、水、暖、电等多个专业和自然科学、应用科学等。涉及的政府管理机构也包括建设、经济与信息化等多个职能部门。因此,与建筑节能配套的法律、法规和政策措施仍需进一步修整完善,建立行之有效的节能法律法规和行政监督体系,确保各环节工作有法可依,有章可循。建筑节能工作实施过程中,各部门应加大协调和监督力度,使建筑节能工作落到实处。
三、推进我国建筑节能工作的措施
1.建立建筑节能监管体系,切实履行责任。
建立完整的建筑节能监管体系,是保证建筑节能落到实处的重要措施。工程建设项目各方责任主体单位,如建设、设计、施工、监理等单位要严格执行规定,从工程建设的全过程抓好建筑节能工作。建设单位要遵守国家节约能源和保护环境的有关法律法规,按照相应的建筑节能设计标准和技术要求委托工程项目的规划设计、开工建设、组织竣工验收,并应将节能工程竣工验收报告报建筑节能管理机构备案。设计单位要遵循建筑节能法规、节能设计标准和有关节能要求,严格按照节能设计标准和节能要求进行节能设计。施工单位要按照审查合格的设计文件和节能施工技术标准的要求进行施工,确保工程施工符合节能标准和设计质量要求。监理单位应对施工质量承担监理责任。完善的监管体系应包括对建筑节能设计标准的监管直至延伸到施工、监理、竣工验收、房屋销售等环节。
2.积极推广和使用新型建筑节能材料。
对气密性、水密性、保温性、抗风性、抗变形性、环保、隔音、防污、保温、隔热的特殊建筑节能材料要大力推广使用。积极推广应用/四新0技术和产品,经常开展建筑节能材料展示推广会,使建筑节能材料通用化、配套化、系统化。
3.培养和引进建筑节能技术人才。
我国开展建设节能住宅的时间相对较短,相关技术人才短缺。为此,对口高校可以此为契机,增设相关专业,为社会培养专业人才;另一方面,国外发达国家节能方面着手较早,节能理论和技术成熟,可以从这些国家高薪引进技术人才,来支持国内节能工作。
4.加强设计深度,提高施工技术水平。
建筑节能是一项综合性的工作,需要贯穿建筑的全过程,节能措施应该从方案规划设计阶段就介入,一旦进入到施工图设计阶段就迟了。比如建筑布局、朝向以及周边建筑的日照影响。在建筑的全生命周期里,最重要的是把设计、建材与设备、运行三者相互协调,使建筑用能源使用效率最优化。而广义的建筑节能设计包括了建筑前期设计、建筑材料及设备选择、以及后期的建筑设备节能运行设计。建筑的整体节能规划设计涉及多个专业,而建筑设计是整个节能设计的基础。一线的建筑设计人员要进行建筑节能相关法规和标准及节能技术再培训,形成节能的理念,在设计的全过程要始终把节能与建筑的观赏性、功能性综合考虑,逐步形成一套完整有序的节能设计流程。综合各个专业的技术优势,整个流程应包括建筑节能规划设计,建筑采光计算、建筑单体设计、围护结构节能设计、建筑材料热工设计计算、供热与制冷节能运行设计并延伸到建筑电气节能设计。
5.建立健全建筑节能的保障机制。
制定和实施强化节能的激励机制,增加经济扶持政策,加大对建筑节能资金的投入,建立健全建筑节能的保障机制。要创新投资体制,想方法筹措开发建筑节能的资金,要制定经济扶持政策,建立和完善建筑节能的经济激励政策,例如可减少土地出让金收益,或减少营业税等,不断研究探索建筑节能的发展基金,采取多元化筹措建筑节能资金的办法,加大对建筑节能资金的投入,为加快促进建筑节能提供资金保障。
6.加大建筑节能的宣传力度。
加强资源节约和综合利用的信息交流,树立建筑节能试点、示范项目,加强宣传效应,大力宣传建筑节能的重要意义。抓好建筑工程项目的建筑节能设计审查备案工作;推动试点、示范工作的开展;加强施工过程中的监理与稽查,完善工程验收的建筑节能审查备案制度;建立公共建筑节能审查制度;通过召开动员会、报刊、杂志、电视、网站等公共媒体的宣传,开展深入细致的宣传、贯彻工作,把建筑节能的意义、作用和政策、规定讲深讲透,让全社会都重视和支持建筑节能工作。同时,广泛开展专业培训,组织建设开发、设计、施工、监理、审图机构等单位的技术人员学习相关建筑节能设计标准和相关政策文件,努力提高专业技术人员的建筑节能专业知识水平。
四、结束语
欧洲在推动建筑节能采取的措施主要有两方面:
a)改善建筑物本身的热工性能。例如充分利用通风、太阳能、自然采光等来降低采暖和空调能耗,提高建筑门窗密闭性能,提高建筑物墙体保温隔热性能;
b)提高建筑物内空调、照明、采暖、家用电器等能耗系统及设备的能源效率。以下是近年逐步开始推广使用的建筑节能新技术:
a)建筑能效管理系统。法国施耐德总部大楼堪称“世界上最节能的总部大楼”,同时也是全球首家通过ISO50001认证的绿色建筑。这座大楼通过安装能效管理系统,利用现代计算机技术、网络通信技术和分布式控制技术,建立完善的能耗监测、管理体系,将建筑物或建筑群内的变配电、照明、电梯、空调、供热、给排水、燃气等能源使用状况,实行集中监视、管理和分散控制,该系统由各计量装置、数据采集设备、数据传输设备和能耗数据管理软件组成。通过实时在线监控和分析管理实现以下效果:
(a)对设备能耗情况进行监视,提高整体管理水平;
(b)找出低效率设备;
(c)找出能源消耗异常;
(d)优化用能方案;
(e)挖掘节能潜力;
(f)诊断主要用能设备健康状况,提出设备节能改造措施。实现能源消耗动态过程的信息化、可视化、可控化,最终降低能源消耗,节省能源费用支出;
b)可再生能源综合利用。太阳能是一种清洁的可再生资源,很多国家都在开发利用太阳能进行建筑节能,目前主要利用太阳能进行采暖、供热水和发电,极大降低了常规能源消耗,是建筑节能的有效途径。太阳能一体化建筑是当前太阳能利用的发展新趋势,通过太阳能为建筑物提供生活热水、冬季采暖和夏季空调,同时可以结合光伏电池技术为建筑物供电。此外,国外发达国家还积极研究余热、废热回收利用技术,减少对化石能源的开采和使用,达到建筑节能目的。积极探索可再生能源在建筑中的应用,用其替代常规能源,是改善建筑能源消耗的另一途径;
c)储能材料。建筑物可以在地板和天花板的厚板中利用这种材料,这样白天建筑物能获得热量并将热量储存,在夜间热量被重新利用,材料被冷却,从而起到节能效果。其原理主要利用了建筑结构的热容特性来储存大量能量,而且不会带来建筑物温度很大变化,但缺点是对夜间周围环境温度依赖性很大,而且只能提供显热冷量。因此,该项技术还有待进一步研究开发应用[1]。
2中国对欧洲建筑节能经验的借鉴
由于中国建筑节能工作起步较晚,目前建筑普遍存在耗能大、效率低等问题,与国外存在一定差距。欧洲发达国家已经在建筑节能取得了大量成绩,可以根据国情,借鉴其先进经验,进一步完善政策法规,积极推广建筑节能技术,全面推进中国建筑节能发展。下一步中国应加强以下工作:
a)加快制订和出台建筑节能政策法规。建筑节能是一项系统工程,涉及技术、资金、税收等各方面,很多工作需要国家、政府牵头组织完成。建议国家应加快出台一系列鼓励建筑节能的政策法规,鼓励建筑节能研发和应用,加大这方面资金投入;
b)加大科学研究投入力度。世界各国的建筑节能工作从开始到发展,各项新技术不断推出,始终贯穿着科学研究工作的引导、指导和参与;
c)加强建筑节能宣传教育。由于宣传不够到位,目前中国大多数人对建筑节能还比较陌生。国家应加强宣传教育,让更多人了解建筑节能的重大意义,使其成为每个公民应尽的义务。
3结语
关键词:被动技术建筑节能太阳能
1.引言
在人口不断膨胀,地球环境被破坏,资源枯竭等问题困扰人类的今天,能源和环境这一课题引起全世界范围的关注。能源和环境之间有着密不可分的联系,能源的消耗会对周围环境产生一定程度的污染并且能源的有限性也使得人们越来越重视能源问题。早在70年代能源危机之后,人们对“节能”产生了一种新的道德观,这种道德观认为,节能假如不是一种生活方式,那么一定是一种生活的必需。[13]如今,节能已经成为国家政策,它已经被赋予了新的含义——能量的有效利用。但是在现代建筑设计中,人们往往较为注重建筑物的几何外观,使用了许多玻璃幕墙等外表美观的建筑形式,因而大大增加了建筑能耗。建筑能耗在总能耗中所占比例较大,并且随着现代化生活水平的提高而逐步增长。能源的消耗不仅加剧了地球矿物燃料的日益紧缺和枯竭,而且严重污染了地球环境。由表1[2、10]中可以看出,工业发达国家建筑能耗占总能耗的30%~40%,我国建筑能耗业占总能耗的10%以上。[2]因此建筑节能潜力很大。在全面深入贯彻21世纪议程和实施可持续发展战略的今天,建筑节能已成为未来建筑的发展方向和人类社会共识。
表1.建筑能耗占总能耗的比例国家
美国
英国
瑞典
丹麦
荷兰
意大利
加拿大
比利时
日本
建筑能耗占总能耗的比例(%)
31.9
34.3
33.9
42.4
33.9
27.4
31.8
31.8
20.3
建筑能耗中空调能耗占主要部分,随着人们对生活标准、工作环境要求的提高和空调技术的迅猛发展,空调能耗业已惊人的速度增加,于是人们开始不断的寻求空调节能的途径。在帮助创造建筑物内舒适的热力学环境方面,古建筑学就包含了许多被动特色。但是在现代建筑设计中,人们渐渐忽略了被动方式而用机械系统来给建筑物供热、供冷。然而,在能源危机之后,人们开始重新对利用被动方式给建筑物供热、供冷产生兴趣。被动冷却可以被定义为利用自然的方法从建筑物中移走热量,通过对流、蒸发和辐射或者是通过相邻部分传导和对流的方式防止从大气中吸热。[3]被动技术与机械系统相比具有节能、对环境无污染等优点。被动技术利用自然的太阳能、风、水等无污染的能源对建筑物进行冷却或加温,避免了机械系统使用氟利昂等制冷剂对臭氧层的破坏,有利于环境保护。
建筑物能耗中的空调能耗在夏季或是在气候炎热的地区日间出现峰值,给地区及国家的电力能源等系统带来了强大的负担。在我国,1999~2000年兴建住宅约55亿㎡,此外,随着人们对室内舒适性要求的不断提高,过去一些非采暖地区越来越广泛的使用采暖设施,制冷空调设备也在全国范围内得到普及。据统计,我国2000年空调年产量已超过1340万台。[4]由此可见,今后我国空调能耗必将急剧增加。另外,生活热水的提供也将大大增加建筑能耗,这都将给能源、电力、和环境造成巨大的压力。在我国,部分地区有着丰富的太阳能资源,太阳能是一种巨大的、可再生的、无污染的能源,如果能将丰富的太阳能充分的收集利用不仅能减少空调能耗中用来抵消太阳辐射热的负荷,还可以利用太阳能加热水以提供生活热水,这样就大大的缓解了社会各个部门的压力,有利于社会的进步和经济的发展。
2.我国的太阳能资源
我国地处18°~54°之间,幅员辽阔,拥有极其丰富的太阳能资源,全国约由三分之二以上的地区太阳能利用条件良好,年日照时间大于2000h左右,尤其是西北地区和青藏高原,年平均日照时间在3000h左右。拉萨素有“阳光城”之美称;华北和内蒙古一带日照条件也较优越;东南海域许多岛屿也有足够的太阳能资源。据估计,我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50×1018KJ全国各地太阳年辐射总量达335~837KJ/㎝2。若按各地太阳年辐射总量来划分,我国大致可分为五个太阳能资源带,如表2所示。[4]
表2中国太阳能资源的划分地区分类
年日照时数
(h)
年辐射总量
(KJ/㎝2)
相当于燃烧标煤(Kg)
包括地区
与国外相当的地区
一
2800~3300
670~837
230~280
宁夏北部、甘肃北部、新疆东南部、青海西部与西部
印度和巴基斯坦北部
二
3000~3200
586~670
200~230
河北北部、山西北部、内蒙古和宁夏南部、甘肃中部、青海东部、东南部和新疆南部
印度尼西亚的雅加达一带
三
2200~3000
502~586
170~200
北京、山东、河南、河北东部、山西南部、新疆北部、云南、陕西、甘肃东南部、广东和福建南部
美国的华盛顿地区
四
1400~2200
419~502
140~170
湖北、湖南、江西、浙江、广西和广东北部、江苏和安徽的南部、陕西南部、黑龙江
意大利的米兰地区
五
1000~1400
335~419
110~140
四川、贵州
法国的巴黎和俄罗斯的莫斯科地区
研究结果表明,在太阳能利用方面具有经济价值的地区是年辐射总量高于2200h的地区。因此,我国具有在大部分地区建筑物中推广应用太阳能利用技术的良好条件,尤其是西北干旱地区、青藏高原以及常规能源短缺或电力紧张的地区更应该重视太阳能的开发和利用。
3.被动冷却技术在建筑物中的应用方式
随着人们对于环境污染问题越来越重视、对于室内空气品质要求的不断提高,在不断加紧研究和推行空调节能,改善室内空气条件,寻找替代冷煤的同时,许多国家都在积极的探索利用自然条件的冷却方法。[9]实践证明,在提高维护结构隔热性能以大大减少空调负荷的基础上,配以自然冷却的技术和措施,对很多地区而言非常有效的。这些技术和措施一般被称为被动冷却和混合冷却。被动冷却在建筑物中的应用方式可按照作用对象的不同分为四类:第一类主要是对建筑物屋顶进行冷却(设置蓄水屋顶、含湿材料、加盖隔热板、设置空气层等);第二类主要是对建筑物墙体进行冷却(在墙体中间设置空间层);第三类主要是对建筑物的窗、玻璃幕、阳台等透光部分进行冷却(设置遮阳、水帘等);第四类主要是对建筑物室内地板进行冷却(建地下室等)。
3.1应用于建筑物屋顶的被动冷却技术
对于一个单层建筑物,四面都暴露于太阳下,在夏季建筑物吸入的热量有36.7%是由屋顶获得。一般的,屋顶始终暴露于太阳之下,而四侧墙体不受阳光照射,因此在那种情况下,建筑物获得的热量大概有50%或更多来自于屋顶。[3]因为屋顶吸热是建筑物吸热的主要来源,因此对于如何减少屋顶的吸热成为减少建筑物能耗的关键。
3.1.1屋面水池
屋顶水池是唯一的一种同时可用于夏季供冷、冬季供暖的被动系统。最常用的系统是在坚固并高导热的平顶上设置浅水池。屋顶蓄水后,太阳的辐射热由于水分的不断蒸发而减缓,由于水层的吸收作用也要夺走部分辐射热,从而可以有效的防止建筑物屋顶房间的过热.同时,由于屋面的防水层是处在水层之下,不直接受太阳紫外线的强烈照射,可以延缓材料老化.对于刚性防水屋面,蓄水层还可以缓解温度伸缩的胀力,减少屋面开裂的可能性.[5]而且蓄水的水层厚度时的水层对于太阳能的透射率降低,但是吸收率有所增加.很多国家已开始采用这种蓄水屋面,如原苏联已大面积将蓄水屋面用于纺织工厂及其他工业厂房,[5、11]法国和美国也不同程度的应用了蓄水屋面,在我国四川也采用了蓄水屋面,综合效果较令人满意.[9]
另外还可以在水池上设置一层隔热板,在夏季,在日间水池由隔热板覆盖,夜间可移动的隔热板移走并且通过夜间冷却使水冷却。建筑物热量通过屋顶由室内传至周围环境并且获得冷却。通过使用带有隔热板的屋顶水池可使得屋顶得热减小,它减少了屋顶吸收的太阳辐射。在冬季,可移动隔热板在日间移开,以便水池里的水吸收太阳辐射热并加热建筑物。水池在夜间盖上隔热板以便于水池中热的水将热量传进建筑物。外观如图1,结构如图2。[3]
3.1.2屋面铺设含湿材料
蒸发冷却是最重要的被动冷却过程,无论何时,只要含湿材料或是材料湿表面的水蒸气压力高于周围环境大气中的水蒸气分压力,蒸发冷却都可以进行。此类蒸发冷却采用在建筑物面上铺设一层含湿材料(如图3)[8],此层材料依靠淋水或天然降水来补充含湿层水分。当材料含湿后受太阳辐射和大气对流及天空长波辐射换热,内部水分通过热湿迁移机理的作用迁移至表面并在此蒸发。[8]含湿多孔体水分蒸发过程是众多因素综合作用的结果,如液体扩散、毛细流动、蒸发凝结、压力梯度、重力等。[7]
图3.多孔材料屋顶结构
屋顶铺设含水的粗麻布袋是比较原始的铺设材料,经过长时间的试验和实践研究,人们发现了许多新型的屋顶含湿材料,这些材料的蒸发冷却效果要远远好于粗麻布袋,如多孔含湿材料等。由于太阳辐射给屋顶带来的热量也使含湿材料中的水分蒸发,因此,太阳辐射热强度一定程度的增大不但不会增加屋顶吸热,反而会使得蒸发冷却效果增强,屋顶降温效果更好,另外风速较大也可以使得蒸发冷却效果增强。由此可以看出,蒸发冷却技术对于在太阳辐射强度大、风速大的干旱地区的建筑物非常适用。通过这种技术,室内干球温度可以接近于室外的湿球温度。多孔含湿材料层被动蒸发冷却的降温方法效果显著,建筑屋面降温约25℃屋顶内表面降温约5℃优于现行传统的蓄水屋面。[11]
3.1.3屋顶设置空气隔热层
在屋顶上设置一空气隔热层(如图4)[3]可使建筑物屋顶得热量减小。一般情况下是在屋顶放置一些导热性能较低的支撑物,并在上面改一层隔热板,这样在屋顶和隔热板之间就形成了一个空气层。这个空气层就起到了隔热作用,不但可以通过隔热板而使屋顶太阳辐射得热减少,还可以通过空气层的隔热作用使得隔热板到屋顶的传热减少,从而减少室内得热。在屋顶设置空气隔热层可以避免屋顶水池和含湿材料两种情况中屋顶防腐和绝湿层的问题,但是这种方式只能在减少建筑物得热方面有一定作用,比较单一。
3.2应用于建筑物墙体的被动冷却技术
建筑物维护结构内部存有空间层有可能大大提高建筑物热阻值,使得建筑物维护结构热量的散失和获得都降低,并且无论是在冬季还是夏季都可以获得能量以保持适合的室内空气温度。另外还可以提高用户的舒适性——随着冬夏的不同通过升高或降低墙体内表面温度——大多数情况下,可以将体系统热量需求和制冷系统制冷能量的需求,并防止在冷气候条件下墙体结露。采用建筑物墙体内空间层通风而不是采用密封墙体节约了大量能源,尤其是当空间内通风层的通风是通过排风口处的风扇来实现的时候能够节约更多的能源。
图5.蒸发冷却系统示意图
对于不同类型墙体和不同的通风、排风量,无论是密封的墙体还是通风墙体,大量用在空间层内流动的空气来自于一个蒸发冷却过程的饱和空气时,来源于维护结构的得热远远小于通风空间层从室内处的得热,甚至来说,对于封闭墙体也是一样的。在一些情况下,甚至于考虑到通风扇的能耗,部分的节能率可以大于100%(与通风墙的热量散失有关)。[6]此外,发展可能会沿着利用供应的空间层内遗留的通风空气流去回收空气与空气之间的热交换,应用于室内空调环境以减少空调能耗。
3.3应用于建筑物窗、玻璃幕、阳台等的被动冷却技术
这种冷却技术提出在位于低层层建筑物的公寓,通过在私人部分的开放空间和阳台上设置一个简单水帘的方法进行空间冷却。图5[1]显示的是一种在自然通风协助下暴露水帘的蒸发冷却系统。水流沿着尼龙线或其它丝线垂直下落,使暴露在空气中的水表面积最大,丝线的排列要使流下的水形成水帘,并使得水流与流过的空气流相互垂直。
水通过小型水泵由位于系统底部的水槽提升到上部,并沿丝线流下回到水槽.流过系统的空气被冷却加湿。如果使水和空气充分接触并使水和出口处的空气均达到平衡态(饱和),那么系统里的空气达到的温度将接近于出口处空气的湿球温度。由于水不断蒸发而使系统水分流失,因此需要给水槽补充水。图6是一个所提出的冷却系统的外观。
图6.建筑物外表面蒸发冷却系统外观
3.4应用于建筑物地板的被动冷却技术
这种被动冷却技术与建筑物的结构有较大联系,主要是在建筑物下的地面以下建构一个地下结构(譬如地下室、储藏室等),这种结构主要是使得建筑物地面蓄热能力增强,是建筑物室内空气温度曲线较为平稳,室内温度变化幅度较小,与其它冷却方法相结合使得室内条件较为接近舒适度条件。
4.被动冷却技术的发展回顾及其在建筑节能中的应用前景
早在20世纪30年代末期美国的克萨斯大学的学者就提出利用屋顶蓄水来降低屋免得温度,但当时由于结构上的原因没有能够实现这项构造措施。1940年Houghten等人首次对屋顶蓄水和洒水两种情况的蒸发冷却效果进行了考察研究,证明了两种方法的有效性。1958年,我国学者赵鸿佐(1959)等对瓦屋面的间歇加湿降温问题作了研究,这项研究为研究含水材料层的蒸发问题提供了良好的思路。[5]
由于被动冷却技术具有节能、环保的特点,并且对于室内空气冷却效果显著,长期以来这种冷却技术倍受人们关注。特别是在我国经济、工业的各个产业都迅速发展的今天,能源的大量消耗、环境污染严重,这些都促使人们更加的关注寻找新的冷却方法以减少能源的消耗和环境污染。被动冷却技术就是这样一种冷却方式,它利用太阳能、自然风、蒸发冷却等自然的方法对建筑物进行冷却。因此在未来对于减少环境污染和能源消耗的研究中,我们应该对被动冷却技术的发展和应用给予更大的关注。首先应该在全社会范围内使得人们了解能源消耗、环境污染的严峻性,从而使得人们认识到建筑节能的重要性以及被动冷却技术的在建筑节能中应用的必要性。其次就要求科研工作者要继续努力,在总结过去经验的同时大力的研究开发效果更佳、经济性更好的被动冷却应用方法。
新世纪已经来临,科技的进步和经济的发展都对能源与环境提出了更高的要求,随着我国改革开放的深入,在“科技兴国”的国策指引下,符合可持续发展战略要求的被动冷却技术必将得到长足的发展,在我国建筑物节能应用中会有广阔的发展前景。
参考文献
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11.刚性蓄水屋面.南方轻型屋盖热工设计研究.四川省建筑科学研究院,1980年.
地下水、地表水及土壤都是天然的地热资源(也可称其为地能资源),地源热泵系统就是一种可将这些能量资源进行适当转换而为建筑提供能量的系统。以上地热资源都属于低位能源的范畴,基本上均不可直接利用,而通过消耗少量的高位能源如电能等,即可将这些低位能源转换为可直接利用的高位能源[5]。在不受外界干扰的情况下,深层的土壤可常年保持相对恒定的温度,该温度数值通常都会比冬季的室外温度高出很多,而又较夏季的室外温度低,因此,地源热泵相对常规的空气热泵来说,可有效克服因夏季高温和冬季寒冷造成热泵工作效率大幅度降低的技术障碍。在冬季,地源热泵可将深层土壤的热量采集起来为建筑提供热能,同时降低了地层的温度,即相对储蓄了冷量,可供夏季使用;在夏季的时候,则可将地表建筑的室内热量向土壤传输,在降低室内温度的同时,也等同储存了供冬季使用的热量。如此以来,地层在地源热泵系统中发挥了类似能量储存器的作用,可大大提升空调系统的能量利用效率。以上分季节性的制冷或供热的过程,几乎不涉及能量形式的转换,有的只是能量的转移过程,甚至可说成是机械化的搬运过程。通常情况下,地源热泵消耗1KW的热量,用户即可得到4KW左右的热量或冷量,从而达到节能的目的,可实现能量利用效率的最大化,同时减少运营成本,降低有害物质的产生,有利于建筑节能和环境的保护。地源热泵的工作原理如图1所示。
2地源热泵系统的特点概述
地源热泵系统的主要特点有以下几个方面:(1)资源的可再生性。地源热泵系统所利用的资源全部来自地球表面小于400m深度的浅层地热能源,而这些能源最终源头都又来自于太阳,所以地球表面浅层相当于是变成了一个巨大的太阳能储存器,收集并储藏了47%的太阳能,这些能量比全人类每年利用能量的500倍还要多,所以其能量来源几乎可看作永远不会枯竭,可供地源热泵一直循环地再生利用。(2)更低的投资和运行成本。相关实际运用证明,和传统的空调系统相比,地源热泵的首次投资大概可节省15~25%的费用,而年均日常运行和总维护费用则更加显示出优势,可节约40%左右。(3)更节省空间、更环保。地源热泵系统的机房并不要求具有过多的面积,非常节省空间,甚至直接设置在地下室内即可。同时,该系统由于是对地球表面浅层土壤所蕴含的地热资源的直接利用,所以也避免了燃烧过程中有害气体的排放,对环境零污染,绝对清洁环保。(4)更高的自动化程度。地源热泵系统与其所配套的机组均可实现较高的自动化控制,即是说可以完全实现系统机组能智能化地根据室内外温度的变化或是人们个性化的的要求而控制系统和机组的起停工作,在节省大量人力物力的同时,将节能的效果最大化。(5)更人性化设计。地源热泵系统目前已经实现了机组的任意自主调节技术屏障,即是说该系统的用户可按照需要任意调整供热供冷时间和温度,可完全自主。另外,该系统更实现了一机多用地供暖、制冷同时进行,因此,可将制冷时产生的多余热能用于生活各方面用水的加热等,促进了能源的更充分利用。
3地源热泵的优化设计
随着实践运用的不断深入和发展,目前的地源热泵技术已经迈过了可行性研究的初级阶段,进而进入了如何提高工作效能的深度研究层次。笔者认为,当前地源热泵系统的地面热交换及压缩技术方面已经具备了相当高的效率,相对而言,地下的热交换部分有待进一步进行优化设计,因此做好此方面的工作,有望实现系统的整体升级而进一步减少建筑能耗。
3.1地埋管热交换器的优化设计
(1)正确选择地埋管材地源热泵系统选择何种地埋管材,除管道的尺寸和长度规格外,还应综合考虑多方面的因素,例如热泵性能的要求标准、初装费用、水泵扬程以及维护费用等等。同时,更需要所选管材的性能可以应对各种复杂的地埋环境,这对保障热交换器的正常工作具有非常重要的意义,尽量免除因渗漏带来的昂贵维修费用。所以,应将高化学稳定性、高耐腐蚀性、高导热系数以及尽量小的流动阻力等作为地埋管材的选择标准。就当前来看,聚乙烯管或聚丁烯管更符合以上标准。而对于聚氯乙烯管即通常所说的PVC管来说,因其不具备较高处理热膨胀及土壤位移所带来的压力的能力,所以不宜将其作为地埋管使用。(2)地埋管材的规格和压力级别参考国家标准可知,管道的压力级别通常是用管道的外径与管壁的厚度之比率(SDR)来确定的,即是:SDR=外径/壁厚。由此可见,SDR越小,则表示管道相对更能承受压力。对地埋管而言,国家规定的公称压力为需等于高于1.0MPa。在地源热泵的实际工程运用中,还必须充分考虑净水头压力以及管道的增压。(3)地埋管道传热介质的选择传热介质应以以下几点作为选择的标准:①无毒、低燃点及低腐蚀性;②冰点较低而不宜冻结;③传热性能好,流动性高;④材料的购买、运输和储藏都较为方便。综合以上要求,除水以外,还可选择氯化钠、氯化钙、甲醇和丙醇等多种溶液。
房屋建筑节能具体体现在建筑照射、空调和采暖等方面,同时在对房屋建筑进行节能过程中,还必须考虑到建筑的舒适度,不能一味的节能,具体的做法就是在对房屋进行设计、修建的过程时,在选择材料、工艺、设备等优先的应该选择那些节能型的产品,另外如果能够确保房屋室内的热循环的质量时,尽量多使用那些可再生的能源,同时应尽量减少水资源,照明等能耗,使得房屋用能系统正常并且节能的运行。综上所述房屋建筑节能有着重要的现实意义,造成这种现象的原因主要是:由于目前建筑物的数量越来越多,伴随而来的是能耗也越来越多,如果建筑企业想要保持可持续发展,那么实行建筑节能是不二的选择;由于我国经济自改革开放之后得到迅速发展,人民的生活水平也是逐渐提高,人民对建筑热环境———舒适提出了更高的要求,实行建筑节能可以很好的保证建筑热换进的质量以及不会使得生态环境遭到破坏,这也在一定程度上减轻了我国的大气污染;房屋建筑节能也是一项能够缓解能源紧张的有效措施,可以在一定程度上促进社会经济发展;建筑节能还关系到国计民生。因为虽然我国能源在世界上都属于比较丰富的,但由于我国过多的人口,导致人均资源量在世界上都是属于比较低的水平,同时我国能耗在世界的排名也是“名列前茅”的而在这所有的能耗中,有三分之一的能耗来自于建筑能耗,因此基于我国目前紧张的能源,如果想要继续走可持续发展的道路,必须实行房屋建筑的节能,努力创新房屋建筑节能施工技术,在提高能源的使用效率的同时有效地减少能源的消耗。
2房屋建筑节能施工技术原则
(1)在选择房屋建筑材料时应该优先考虑建筑节能材料
例如:在选择门窗以及门窗密封条时应选择那些较为节能的产品;为保持墙体和屋面的隔热保温性能,也应该采用节能型的产品;在选择保温材料时也尽量选择聚氨酯、发泡聚苯乙烯、玻璃棉等高效的节能产品;尽量不再使用传统的例如实心粘土砖,而是选择例如煤粉灰制品、空心粘土块、空心砌块等新型节能材料;
(2)在对房屋建筑进行节能设计之后还必须严格贯彻执行这些设计的要求
例如:在设计房屋建筑时尽量回收余热废热,选择使用能源是优先考虑使用地热、太阳能等可再生能源;将自然光积极利用到人工照明,光源跟灯具的选择也是提倡使用那些高效、耐用的产品;在对房屋建筑进行热环境改善时,根据能源的当时供应条件采取一定的供暖供冷手段;同时要重视改造建筑室外的条件,保证住户能够得到必要的日照条件和良好的通风。
3房屋建筑节能施工技术措施
(1)屋面保温隔热
当我们观察一个建筑时,首先就是观察到的是屋面,它是房屋护结构的重要组成部分,屋面主要分为正置屋面和倒置式屋面两类,如果在设计屋面系统时,我们优先考虑的应该是倒置式的屋面,主要原因是这样的方式可以很好的保护防水层,防止屋面渗漏。另外如果屋面实行绿化措施,可以有效的提高屋面的保温隔热以及减少温室气体的排放,因为屋面的绿化可以有效的降低房屋周围的环境温度,而如果发放无周围环境下降1℃,就会降低房屋内空调能耗6%。因此,屋面绿化是降低建筑能耗的一项非常好的措施;
(2)门窗保温隔热
门窗是保护室内空气免受外部空气的侵扰,它的功能主要是保证房屋能量散失。建筑外窗材料可以优先考虑保温隔热性能好的铝窗和塑料窗;当需要节能较高的时候,可以考虑选择塑料中空玻璃窗,它节能的性能主要是因为它的内部的惰性气体导热性能相对比较低,从而可以有效的降低中空玻璃传热系以及减少冷空气的渗透,大大提高了窗气密性等性能;
(3)墙体保温隔热
主要分为内保温和外保温两种,墙体保温主要依靠的是房屋外墙上的保温与饰面系统。通常我国墙体保温选择的主要形式时外墙外保温,因为它既可以延长房屋结构寿命、综合投资低,同时它的保温技术非常好,安全性能也非常可靠。此外,选择房屋建筑材料时应优先选择导热系数小、密度轻、价格合理的保温隔热材料。
4结论
[论文摘要]近几年,随着“以人为本”设计理念的提出,人们对住宅的舒适性要求越来越高,建筑能耗也随之增高。据统计,目前我国建筑能耗约占国民经济总能耗的25%左右,且呈上升趋势。另一方面,随着建筑能耗的增加和大量空调设备的安装,“城市热岛效应”日益严重,使环境日益恶化。我国建筑节能的重点应为:建筑本体的节能、采暖系统节能、提高照明和其他电器的效率、大型公共建筑节能。
随着科学技术的日新月异,能源短缺已不容忽视,节约能源已受到世界性的普遍关注,在我国亦不例外。目前,全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,长此以往,将严重影响世界经济的可持续发展。因此,能源问题将成为本世纪的热门话题。
一、世界其他国家在节能建筑方面的作为
美国一家大学曾设计建造了一种四居室的生态房。它的热能来源于人工散热、阳光及使用家电设备所产生的热量;用电依靠风力发电机和太阳能电池;用水是从屋檐流下来经过处理的雨水;粪便和污水则流入一个堆肥坑里,经发酵后供花园施肥用。美国一家建筑公司用回收的垃圾建筑房屋,墙壁是用回收的轮胎和铝合金废料建造的;屋架所用的大部分钢料是从建筑工地上回收来的。
日本1997年建成了一栋实验型“健康住宅”。除了整个住宅尽可能选对人体无害的建筑材料外,墙体还被设计成双重结构,每个房间建有通风口,整个房屋系统的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用,其过滤器可有效地收集空气中细小的尘埃,从而能够抑制霉菌等过敏生物繁殖。这种资源的回收利用,不仅变废为宝,而且减少了环境污源,节约了能源。
德国建筑师塞多·特霍尔斯建造了一座能跟踪阳光的太阳房屋。房屋被安装在一个圆盘底座上,由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮。房屋底座在环形轨道上以每分钟转动3cm的速度随太阳旋转。当太阳落山以后,该房屋便反向转动,回到起点位置。它跟踪太阳所消耗的电力仅为房屋太阳能发电功率的1%,而所吸收的太阳能则相当于一般不能转动的太阳能房屋的2倍。
二、中国建筑能耗基本情况和几本问题
我国正处于房屋建筑的高峰时期,建筑速度之快,规模之大,可谓前所未有。2003年,我国城乡建筑竣工面积达20.3亿平方米(其中城镇12.7亿平方米),超过所有发达国家年建成建筑面积的总和。但令人忧虑的是,在新竣工的建筑中,节能建筑面积不到1亿平方米,尚不足竣工建筑的5%。至今,在我国城乡既有建筑约400亿平方米中(其中城市约140亿平方米),只有3.2亿平方米房屋是节能建筑,不到全国既有建筑的1%。
我国是一个能源短缺的国家,但我国单位建筑面积能耗目前却是发达国家的2至3倍。与发达国家相比,我国建筑钢材消耗高出10%至25%,每拌和1立方米混凝土要多消耗水泥80公斤;卫生洁具的耗水量高出30%以上,而污水回用率仅为发达国家的25%。此外,在我国人均耕地只有世界人均耕地1/3的情况下,实心黏土砖每年毁田12万亩。
我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4,居耗能首位。近年来我国建筑业到了快速的发展,需要大量的建造和运行使用能源,尤其是建筑的采暖和空调耗能。据统计,1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1.54×108t标准煤,占当年全社会能源消耗总量12.27×109t标准煤的12.6%。目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能1.3×108t标准煤,占全国能源消费总量的11.5%左右,占采暖区全社会能源消费的20%以上,在一些严寒地区,城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右。与此同时,由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源,使周围的自然与生态环境不断恶化。
我国节能工作与发达国家相比起步较晚,能源浪费又十分严重。如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4~5倍,屋顶为2.5~5.5倍,外窗为1.5~2.2倍;门窗透气性为3~6倍;总耗能是3~4倍。
三、我国学要发展的重点领域
1.优化建筑设计
建筑造型及围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平等。而这三方面涉及的内容将构成70%以上的建筑采暖通风空调能耗。不同的建筑设计形式会造成能耗的巨大差别。然而,建筑物是个复杂系统,各方面因素相互影响,很难简单地确定建筑设计的优劣。例如,加大外窗面积可改善自然采光,在冬季还可获得太阳能量,但冬季的夜间会增大热量消耗,同时夏季由于太阳辐射通过窗户进入室内使空调能耗增加。这就需要利用动态热模拟技术对不同的方案进行详细的模拟测试和比较。
2.建筑围护结构材料和部品
开发新的建筑围护结构部件,以更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求,甚至可根据变化了外界条件随时改变其物理性能,达到维持室内良好的物理环境同时降低能源消耗的目的。这是实现建筑节能的基础技术和产品。主要涉及的产品有:外墙保温和隔热、屋顶保温和隔热、热物理性能优异的外窗和玻璃幕墙、智能外遮阳装置以及基于相变材料的蓄热型围护结构和基于高分子吸湿材料的调湿型饰面材料。自上个世纪90年代起,我国自主研发和从国外吸收消化的外墙、屋顶保温隔热技术被慢慢的采用。尤其外墙外保温可通风装饰板、通风型屋顶产品、通风遮阳窗帘的使用,都大大提高产品的质量、降低建筑运行成本。超级秘书网
3.建筑中的可再生能源技术
可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等多种形式。可再生能源日益受到重视。开发利用可再生能源世界能源是持续发展战略的重要组成部分。太阳能既是一次性能源又是可再生能源,资源丰富对环境无污染,是一种非常洁净的能源。应提倡在建筑中广泛应用。
4.其他方面还有很多包括:通风装置与排风热回收装置与各种泵技术。
四、结束语
虽然,我国在这方面还存在许多问题,但只要我们提高认识,加强管理,那么不久的将来我国一定有望发展成为能源节约大国!
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