建筑節(jié)能的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

楊　蕾　王　樂

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展,工業(yè)、交通和建筑的能耗都在不斷增長,我國能源生產(chǎn)已經(jīng)跟不上經(jīng)濟發(fā)展的腳步。但在保持經(jīng)濟增長的情況下,要大幅降低工業(yè)和交通領(lǐng)域的能耗不太現(xiàn)實,建筑節(jié)能則成為能源工作開源節(jié)流政策中首當(dāng)其沖的工作之一。

一、我國建筑節(jié)能的現(xiàn)狀及政策法規(guī)

1.我國建筑能耗的現(xiàn)狀令人堪憂。我國建筑能耗占總能耗的比率居高不下,這使我國建筑節(jié)能的任務(wù)迫在眉睫。在中國430多億平方米的建筑中,95%以上是高能耗建筑,其單位建筑面積能耗是發(fā)達國家的2～3倍。在能源的利用過程中,由于我國是主要以煤而不是以油、氣等優(yōu)質(zhì)能源作為主要能源消耗的國家,每年由于燃燒礦物燃料向地球大氣排放的二氧化碳僅次于美國居世界第二,預(yù)計到2020年,中國將取代美國成為世界二氧化碳排放第一大國。因此,中國要走可持續(xù)發(fā)展道路,發(fā)展節(jié)能與綠色建筑刻不容緩。

2.我國建筑節(jié)能潛力巨大。據(jù)建設(shè)部科技司的分析,目前我國每年竣工房屋建筑面積20億平方米,預(yù)測到2020年底,全國城鄉(xiāng)將新增房屋建筑面積300億平方米中,城市新增130億平方米,如果這些建筑全部在現(xiàn)有基礎(chǔ)上實現(xiàn)50%的節(jié)能,則每年大約可節(jié)省1.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,建筑節(jié)能潛力巨大。

3.推進建筑節(jié)能的執(zhí)行力度差、能效低。導(dǎo)致建筑節(jié)能力度差的原因很多。首先,有些國外設(shè)計師將在本國根本不可能實現(xiàn)的耗能建筑搬到中國來實施,而國內(nèi)的設(shè)計師也建造了一些不考慮節(jié)能的建筑物。其次,一套建筑節(jié)能設(shè)計很好的圖紙經(jīng)設(shè)計審批后,開發(fā)商考慮到會超過預(yù)算成本,施工時卻將節(jié)能部分措施去掉以降低成本,導(dǎo)致了節(jié)能設(shè)計不能得到良好的體現(xiàn)。

二、國內(nèi)建筑節(jié)能現(xiàn)在所存在的問題

1.組織管理機構(gòu)不落實,法規(guī)配套不全。建筑節(jié)能工作除了應(yīng)該注意建筑門窗、建筑屋頂和采暖制冷系統(tǒng)的用能效率外,建筑物的圍護墻體節(jié)能也是十分重要的方面。但長期以來,建筑節(jié)能工作缺乏強有力的管理機構(gòu),到目前為止很多地方仍未成立相應(yīng)的建筑節(jié)能管理機構(gòu),因而建筑節(jié)能工作難以推動。

2.從業(yè)人員的節(jié)能意識還需進一步加強。目前,建筑從業(yè)人員節(jié)能意識較為淡薄,專業(yè)素質(zhì)不是很高,施工人員已經(jīng)習(xí)慣了秦磚漢瓦的砌式砌法,對新型節(jié)能建筑的施工技術(shù)比較陌生;設(shè)計人員對傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計得心應(yīng)手,對節(jié)能建筑設(shè)計卻不是很熟,思想觀念較為保守,怕?lián)O(shè)計風(fēng)險。

3.缺乏相應(yīng)的經(jīng)濟鼓勵政策。國家及地方缺乏對建筑節(jié)能的實質(zhì)性經(jīng)濟鼓勵政策,建筑節(jié)能缺乏必要的資金支持。我國建筑節(jié)能尚處于起步階段,單純依靠用戶、建設(shè)方自發(fā)的行為無法實現(xiàn)建筑節(jié)能目標(biāo)。國外發(fā)達國家為促進建筑節(jié)能工作的開展采取了許多積極的政策措施,如德國、丹麥、波蘭等國家對舊有建筑節(jié)能改造。

4.可再生能源在建筑中的應(yīng)用進度緩慢。我國是世界最大的太陽能光伏電池生產(chǎn)國,但80%的產(chǎn)品出口,在國內(nèi)建筑一體化應(yīng)用的比率很低;太陽能熱水器與建筑一體化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)至今尚未出臺;光伏電池并網(wǎng)運行,與地源熱泵相關(guān)的地下空間、地下水管理等法規(guī)都未制訂;建設(shè)部于1995年就發(fā)文推廣可再生能源在建筑中的應(yīng)用,但由于缺乏有效的激勵手段,至今仍處于試點階段。

三、建筑節(jié)能在設(shè)計當(dāng)中所采取的措施

1.建筑墻體節(jié)能。墻體是建筑外圍護結(jié)構(gòu)的主體,所以墻體的節(jié)能設(shè)計直接影響到建筑的耗能。墻體的節(jié)能有以下兩個途徑:①建筑保溫節(jié)能設(shè)計。建筑保溫分為建筑內(nèi)保溫和建筑外保溫兩種。建筑內(nèi)保溫就是在建筑外墻的內(nèi)表面上加設(shè)保溫材料,再在其上粉刷、涂料等,其優(yōu)點是墻體內(nèi)表面不用加強防水層,構(gòu)造處理簡單,保溫材料可以免受室外雨水的影響,是一種簡單但是效果很好的建筑保溫方式。建筑外保溫是在外墻外表面上做保溫材料,覆以防水層,再設(shè)外墻裝修的構(gòu)造方法,其優(yōu)點有很多。首先,其保溫層設(shè)在外表面,可以有效的保護外墻砌體免受太陽輻射的影響,減小墻體應(yīng)力損害;其次,外保溫對建筑柱、梁、墻角等敏感部位處理容易,可以減少熱橋的產(chǎn)生,并可避免內(nèi)表面結(jié)露;再其次,圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)為重質(zhì)砌體,有較高的熱容性,可以減少室溫的波動;最后,在夏季,外保溫材料又起到很好的隔熱作用,使墻體不會升溫過快,內(nèi)表面溫度降低,增加了室內(nèi)舒適度。②建筑隔熱節(jié)能設(shè)計。隔熱除考慮外墻部位需設(shè)置外,屋頂由于受太陽輻射影響最大,所以也要進行隔熱設(shè)計。隔熱設(shè)計主要有隔熱材料隔熱和隔熱構(gòu)造隔熱。隔熱材料有填充類、板塊類和熱反射類。而現(xiàn)在有一種很廉價的隔熱方式:空氣層的隔熱。這是一種將“空氣”作為隔熱材料的特殊做法,其隔熱性能良好,所以在隔熱構(gòu)造設(shè)計中被經(jīng)常用到。

2.門窗節(jié)能。衡量門窗性能的指標(biāo)包括4個方面:隔熱保溫性能、陽光得熱性能、采光性能和空氣滲透性能等。由于玻璃的傳熱能力比磚墻大許多,所以充分利用保溫隔熱性能好的玻璃窗能有效降低建筑物的能耗。改善門窗絕熱性能的首要措施是增加窗玻璃層數(shù),在內(nèi)外層玻璃之間形成封閉空氣層。同時可以在窗上加貼透明聚酯膜,也是個有效的方法。還可以加設(shè)門窗密封條提高門窗氣密性。

3.建筑屋面節(jié)能。國內(nèi)常用的幾種節(jié)能屋面是:高效保溫材料屋面、架空型保溫屋面、浮石砂保溫屋面和倒置型保溫屋面。平屋頂多采用加氣混凝土保溫,厚度增加50～100mm。有的用水泥聚苯板、水泥珍珠巖或浮石砂保溫。有的則在架空混凝土薄板下設(shè)袋裝膨脹珍珠巖,保溫效果很好。坡屋頂為便于設(shè)置保溫層,可以在坡頂內(nèi)鋪釘玻璃棉氈或巖棉氈,或者在天棚上鋪設(shè)上述絕熱材料。建筑屋面還可以通過綠色植物的光合作用能力實現(xiàn)屋面整體綠化效果。在不同的地區(qū),針對太陽輻射的差異,選擇不同品種的植物進行屋面種植。綠色植物的種植不僅可以避免太陽光直接照射屋面,而且由于植物本身對太陽光的吸收利用、轉(zhuǎn)化和蒸騰作用,大大降低了屋頂?shù)氖彝饩C合溫度。同時利用植物培植基質(zhì)材料的熱阻與熱惰性,可以降低內(nèi)表面溫度,從而減輕了對頂樓的熱傳導(dǎo)。同時,屋面綠化若在城市中大量應(yīng)用,可以使整個城市成為高低錯落的大花園,降低噪聲,提高節(jié)能率,改善生態(tài)環(huán)境。建筑屋面綠化最主要的技術(shù)問題是荷載、防水、透氣等,應(yīng)根據(jù)屋頂?shù)牟煌芍匾约爸参锱渲靡笾贫ǔ龇N植植物種類及配套設(shè)施。針對屋面綠化荷重較地面綠化小的特點,宜采用輕質(zhì)材料作為種植土,覆土層厚度必須嚴(yán)格按照設(shè)計執(zhí)行,種植層容器材料也可采用竹、木、工程塑料、PVC等以減輕荷重,防止覆土荷重超過允許值使屋面鋼筋混凝土板產(chǎn)生塑性變形裂縫,從而造成滲漏。

4.采暖節(jié)能?，F(xiàn)在有一種性能穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟的系統(tǒng)方式—水源熱泵系統(tǒng)。水源熱泵技術(shù)是利用地球表面淺層水源中吸收的太陽能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮苜Y源,采用熱泵原理,通過少量的高位電能輸入,實現(xiàn)低位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。所以,這種方式可以降低采暖能耗,達到舒適、節(jié)能的雙重目的。

5.室內(nèi)通風(fēng)節(jié)能。良好的建筑通風(fēng)對于建筑、人和環(huán)境都有較大的作用:熱舒適作用,空氣對流可以有效的帶走室內(nèi)的熱量,并且是降低室內(nèi)空氣濕度的自然方式;空氣品質(zhì)的提高,由于建筑圍護結(jié)構(gòu)材料、室內(nèi)裝修材料其成分或溶劑中含有相當(dāng)?shù)挠泻ξ?而且人體及日常生活也會影響室內(nèi)的空氣品質(zhì),所以良好的建筑通風(fēng)可以更新室內(nèi)空氣、帶走有害物;而且,它所帶來的節(jié)能效果是很明顯的?，F(xiàn)在的通風(fēng)節(jié)能技術(shù)主要有以下三種,地下風(fēng)涼應(yīng)用、煙囪效應(yīng)應(yīng)用和風(fēng)洞效應(yīng)應(yīng)用。

6.探尋節(jié)能的綠色建筑材料。建筑外維護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能直接關(guān)系到室內(nèi)環(huán)境的熱穩(wěn)定性和舒適性,對降低建筑能耗起著至關(guān)重要的作用。國內(nèi)目前通行的做法是在外維護結(jié)構(gòu)完成后再在上面附加保溫層,以改善熱工性能。這種方法雖然可以達到一定的效果,但各種高效保溫材料價格不菲,而且其生產(chǎn)加工過程也會大量消耗各種能源。因此,建筑節(jié)能不應(yīng)當(dāng)只著眼于建筑建成后在使用過程中的能耗,還應(yīng)當(dāng)從整體系統(tǒng)的觀念出發(fā),關(guān)注建筑全壽命周期的能源消耗。從這個角度出發(fā),建筑材料就不但要有出色的保溫隔熱性能,其加工生產(chǎn)過程也應(yīng)當(dāng)簡單易行,節(jié)省能源。另外,創(chuàng)造性地采用新型建材往往可以變廢為寶,減少污染和能源浪費,從而達到一舉多得的效果。

7.建筑小區(qū)總平面的環(huán)境設(shè)計。經(jīng)驗證表明,建筑單位的居住舒適度和建筑的環(huán)境有很大的關(guān)系。位于城市中心區(qū)的居住小區(qū)由于周圍樓房林立,加之中心區(qū)的地價高,開發(fā)商為了保證必要的利潤,小區(qū)內(nèi)建筑的密度也大,因而市中心區(qū)的幾個居住小區(qū),與城市邊緣區(qū)的幾個居住小區(qū)比較,夏季不僅室外氣溫要高(1～2℃)而且無風(fēng)悶熱。即使是同在市中心區(qū),對環(huán)境設(shè)計的重視程度不同也可造成居住環(huán)境的差別。

8.利用太陽能。太陽能作為一種可再生的潔凈能源,是建筑上很具有利用潛力的新能源之一。太陽能在建筑上的利用方式主要有:被動式太陽能采暖、太陽能供熱水、主動式太陽能采暖與空調(diào)、太陽能發(fā)電等等。我國太陽能資源豐富,陸地每年接受的太陽輻射能相當(dāng)于2.4×1012tec,2/3國土面積的太陽能總輻射0.6MJ/m2。如果將太陽能源充分加以利用,不僅有可能節(jié)省大量常規(guī)能源,而且有可能在某些區(qū)域完全利用太陽能采暖。

在可持續(xù)發(fā)展成為全世界所追求的目標(biāo)時,建筑行業(yè)也在關(guān)注能源及環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展問題。在中國,建筑能耗目前占國民經(jīng)濟總能耗的25%左右,且呈遞增趨勢,因此開展建筑節(jié)能工作任重道遠。

(作者單位:陜西省建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 西北綜合勘查設(shè)計研究院)