淺談節(jié)能技術(shù)在房屋建筑中的應(yīng)用

陳國平

（三門縣建筑工程管理處，浙江，臺州，317100）

淺談節(jié)能技術(shù)在房屋建筑中的應(yīng)用

陳國平

（三門縣建筑工程管理處，浙江，臺州，317100）

節(jié)能化建筑是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢，同時也是建筑科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新方向，節(jié)能技術(shù)在房屋建筑方面的應(yīng)用也越來越廣泛。本文首先介紹了我國能源發(fā)展現(xiàn)狀以及房屋建筑應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的重要意義，在此基礎(chǔ)上，對當(dāng)前節(jié)能技術(shù)應(yīng)用較好的方面，如建筑節(jié)能設(shè)計、門窗節(jié)能、屋面節(jié)能等進行了較為詳細的探討。

節(jié)能技術(shù)；房屋建筑；設(shè)計；應(yīng)用

引言

隨著全球變暖、自然環(huán)境的不斷惡化以及能源與資源的日益匱乏，環(huán)境保護與建筑節(jié)能越來越得到政府部門和普通民眾的關(guān)注，而建筑業(yè)作為能源消耗“大戶”，更是要肩負起節(jié)能減排的重擔(dān)，因此研究節(jié)能技術(shù)在房屋建筑的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義和良好的經(jīng)濟、社會效益。

建筑節(jié)能是一個涉及多專業(yè)，學(xué)科跨度大、專項性與綜合性兼?zhèn)涞南到y(tǒng)工程，當(dāng)前節(jié)能技術(shù)主要應(yīng)用在房屋建筑的兩個方面：一是建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能，如門窗、墻體、屋面等；二是建筑內(nèi)部采暖系統(tǒng)、通風(fēng)、配電系統(tǒng)以及監(jiān)測與安全系統(tǒng)等機電設(shè)備的節(jié)能。門窗、墻體及屋頂這三部分圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)成為各國建筑界關(guān)注的重點。因此本文從門窗、墻體及屋頂這三部分圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)做簡單的探討。

一、建筑節(jié)能設(shè)計的重要性

建筑節(jié)能設(shè)計是全面的建筑節(jié)能中一個很重要的環(huán)節(jié)，有利于從源頭上杜絕能源的浪費。

建筑整體及外部環(huán)境設(shè)計是在分析建筑周圍氣候環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，通過選址、規(guī)劃、外部環(huán)境和體型朝向等設(shè)計，使建筑獲得一個良好的外部微氣候環(huán)境，達到節(jié)能的目的。

1、合理選址

建筑選址主要是根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑼临|(zhì)、水質(zhì)、地形及周圍環(huán)境條件等因素的綜合狀況來確定。建筑設(shè)計中，既要使建筑在其整個生命周期中保持適宜的微氣候環(huán)境，為建筑節(jié)能創(chuàng)造條件，同時又要不破壞整體生態(tài)環(huán)境的平衡。

2、合理的規(guī)劃和體型設(shè)計

合理的建筑規(guī)劃和體型設(shè)計能有效地適應(yīng)惡劣的微氣候環(huán)境。它包括對建筑整體體量、建筑體型及建筑形體組合、建筑日照及朝向等方面的確定。像蒙古包的圓形平面，圓錐形屋頂能有效地適應(yīng)草原的惡劣氣候，起到減少建筑的散熱面積、抵抗風(fēng)沙的效果；對于沿海濕熱地區(qū)，引入自然通風(fēng)對節(jié)能非常重要，在規(guī)劃布局上，可以通過建筑的向陽面和背陰面形成不同的氣壓，即使在無風(fēng)時也能形成通風(fēng),在建筑體型設(shè)計上形成風(fēng)洞，使自然風(fēng)在其中回旋，得到良好的通風(fēng)效果，從而達到節(jié)能的目的。日照及朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導(dǎo)風(fēng)向，夏季能利用自然通風(fēng)并盡量減少太陽輻射。然而建筑的朝向、方位以及建筑總平面的設(shè)計應(yīng)考慮多方面的因素,建筑受到社會歷史文化、地形、城市規(guī)劃、道路、環(huán)境等條件的制約,要想使建筑物的朝向同時滿足夏季防熱和冬季保溫通常是困難的，因此，只能權(quán)衡各個因素之間的得失，找到一個平衡點,選擇出適合這一地區(qū)氣候環(huán)境的最佳朝向和較好朝向。

二、我國能源發(fā)展現(xiàn)狀以及房屋建筑應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的重要意義

1、我國能源發(fā)展現(xiàn)狀

總體而言，我國的能源儲備是比較豐富的，居世界第三位，但由于我國人口眾多，人均能源占有量卻非常低，在全球排名中位列 41，屬于人均占有資源十分貧瘠的國家。尤其是近年來，我國國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，對能源的需要也與日俱增，但煤礦、石油以及天然氣等資源由于不斷的開采，儲存量日益枯竭，供求之間的矛盾日益凸顯?？傮w而言當(dāng)前我國能源主要存在著四個問題：⑴資源的人均占有量非常低；⑵能源結(jié)構(gòu)方面過于依賴煤炭，我國平均每年消耗煤炭高達 12億噸；⑶能源和礦產(chǎn)資源分布不均衡，以水資源利用為例，我國西南部地區(qū)水資源豐富，可以用來進行水利發(fā)電，而東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)較少，但西南部地區(qū)經(jīng)濟欠發(fā)達，存在一定的過剩，而東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)常常面臨限電等困境；⑷我國能源的利用率較低，由于技術(shù)水平落后于發(fā)達國家，我國能源終端的利用率大約只有1/3，遠落后于發(fā)達國家。

2、房屋建筑應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的重要意義

從2.1我們可以知道，當(dāng)前我國的能源發(fā)展國情是能源消耗量大，利用率十分偏低，部分地區(qū)還存在著能源短缺的情況，而且隨著城市化進程的不斷深化，這一情況還將繼續(xù)存在。

據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計，建筑能耗占到全社會能源消耗總量的 33%，此外，建筑材料生產(chǎn)消耗的能源占 13%左右，兩者相加，建筑業(yè)的能耗約占全國能源總消耗量的 45%，遠遠高于發(fā)達國家的消耗水平。在當(dāng)前房地產(chǎn)市場異?；鸨那闆r下，全國各地都在新建樓房，建筑面積每年以20億m2的速度急劇增加，而這些房屋建筑大部分仍然未采用有效的節(jié)能技術(shù)。因此，建筑能耗在全國能源總消耗量的份額將越來越大，成為我國國民經(jīng)濟發(fā)展的負擔(dān)，嚴重影響環(huán)境保護以及節(jié)能減排目標的順利實現(xiàn)。

2001年的時候，建設(shè)部對我國的能源用戶能源消費支出進行了調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示消費支出約為1.25億元，占2001年的GDP總量的13%，與國外發(fā)達國家進行橫向比較，美國為7%，幾乎只有我們的一半。此外，單位產(chǎn)品能耗水平較高也是我國長期存在的問題，建筑能耗方面，我國的建筑能耗已經(jīng)從上世紀70年代末的10%左右上升到近年來的33%，而且從目前的情況來看，未來比例還會有一定的上升。綜上所述，建筑節(jié)能是社會長期可持續(xù)發(fā)展的基本條件和必然趨勢，只有對節(jié)能技術(shù)的全面推行，才能從根本上實現(xiàn)對資源和能源的節(jié)約和合理利用，較大地緩解當(dāng)前能源供應(yīng)與社會經(jīng)濟發(fā)展以及人們生活需求之間的矛盾，更好地推動綠色經(jīng)濟的發(fā)展，從而實現(xiàn)社會經(jīng)濟的長期健康發(fā)展，保障我國的能源安全。

三、房屋建筑節(jié)能技術(shù)

1、建筑節(jié)能設(shè)計

為了突出建筑的與眾不同，建筑師往往將建筑的外形設(shè)計成形狀較為獨特的不規(guī)則體，這樣會使建筑物的表面積增大，相同門窗面積率的情況下，門窗面積也有一定的增加。夏天太陽輻射比較大，而建筑師設(shè)計時很少考慮到建筑能耗等方面的問題，建筑物往往缺乏有效的應(yīng)對和利用措施，需要更多的能源實現(xiàn)建筑物內(nèi)部的制冷，從而導(dǎo)致能耗增加。而冬天由于門窗面積的增大，室內(nèi)熱量容易散失，那么采暖系統(tǒng)也需要更多的能源保持溫度。以上只是建筑設(shè)計的眾多問題之一。因此，節(jié)能從建筑設(shè)計時就要開始，對工程項目所在的地形、當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件以及氣候資料等進行全盤考慮，綜合設(shè)計，這也是節(jié)能技術(shù)在房屋建筑應(yīng)用的根本前提。

2、門窗節(jié)能

建筑的外圍護結(jié)構(gòu)主要包括墻體、屋面以及門窗，在保溫隔熱能力方面，門窗遠不及墻體與屋面。此外，門窗還是熱量散失以及冷風(fēng)滲入的主要通道，據(jù)有關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，一般居住建筑物通過門窗散失的熱量約占整個建筑物熱量散失的 35%。所以，提高門窗的隔熱保溫能力，可以有效節(jié)約能源以及提高居住舒適度。當(dāng)前門窗節(jié)能主要有三個途徑：一是減少熱量滲透；二是降低熱量傳遞；三是減少太陽能熱量輻射。以下就從這三個方面做簡單介紹。

減少熱量滲透就是指減少室內(nèi)熱（冷）氣流與室外冷（熱）氣流的直接能量交換而使空調(diào)等設(shè)備負荷增加，通常采用的技術(shù)措施是提高門窗的氣密性；降低熱量傳遞是指盡量降低由于室內(nèi)外溫差而導(dǎo)致的熱量傳遞，通常采用的技術(shù)措施是選用節(jié)能型門窗。以窗戶為例，一般的窗戶由玻璃、窗框以及扇型材構(gòu)成，而節(jié)能型窗戶采用的是中空玻璃、斷熱鋁型框等材料，使得室內(nèi)外溫度隔絕而降低能量的傳遞；減少太陽能熱量輻射通常采用的技術(shù)措施是選用遮陽系數(shù)較低的玻璃，如LOW-E單銀玻璃、LOW-E雙銀玻璃等。

當(dāng)前門窗的節(jié)能已經(jīng)有了長足的發(fā)展，當(dāng)前房屋建筑已經(jīng)普遍采用了雙層外圍護式結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)，尤其是雙層玻璃的應(yīng)用非常廣泛，高檔辦公建筑中已經(jīng)基本都采用了該項技術(shù)。

3、屋面節(jié)能

雖然隔熱保溫性能要優(yōu)于門窗，但屋面由于接觸的是上升熱壓氣流，因此熱量散失也較大。由于屋面保溫較差，經(jīng)常出現(xiàn)房屋頂層房間冬季非常寒冷，而夏天太陽能輻射較為強烈，屋頂表面吸收了大量輻射熱后，通過熱傳遞而導(dǎo)致頂層房間過熱，嚴重影響居住的舒適度，因此在進行房屋設(shè)計時要選擇合適的屋面構(gòu)造。

不同的屋面構(gòu)造其對應(yīng)的節(jié)能技術(shù)措施各不相同。如可以在坡屋面的順坡方向鋪設(shè)保溫隔熱材料，并利用閣樓通風(fēng)散熱效果較好的特點，采用綜合節(jié)能措施，就可以達到相關(guān)規(guī)范的節(jié)能標準。此外，對房屋建筑實行屋面綠化，也可以取得良好的節(jié)能效果，一方面可以較大幅度地減少建筑能耗，另一方面還可以減少溫室氣體的排放，同時實現(xiàn)節(jié)能減排的作用。據(jù)相關(guān)的研究數(shù)據(jù)顯示，夏季進行了屋面綠化后的屋面要比普通隔熱屋面的表面溫度平均低7.1℃，而且綠化后的屋面還能夠有效降低建筑物周圍的環(huán)境溫度，降溫效果十分顯著。而且綠化后的屋面可以種植一些新鮮的蔬菜，還能有一定的經(jīng)濟效益。

4、新能源技術(shù)

當(dāng)前新能源技術(shù)的發(fā)展速度非?？?，應(yīng)用較為廣泛的有太陽能、風(fēng)能、沼氣以及垃圾發(fā)電等，我國在應(yīng)用太陽能方面取得了非常突出的成就，太陽能在全國各地都得到了廣泛的應(yīng)用，最為常見的就是太陽能電熱水器。尤其是在村鎮(zhèn)地區(qū)，建筑密度較低、建筑層數(shù)少，可以得到較多的太陽輻射，太陽能熱水器的作用可以得到充分的發(fā)揮。

總之，建筑的主要圍護結(jié)構(gòu)，既要滿足建筑功能又要兼顧建筑美學(xué)要求，還要綜合考慮建造成本和使用過程的能耗等因素。唯如此，門窗、墻體及屋頂，才能發(fā)揮建筑節(jié)能的主體作用。

四、結(jié)語

近年來，加強環(huán)境保護，實現(xiàn)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展越來越得到大家的認可，而能源作為一個重要因素，決定著未來我國經(jīng)濟發(fā)展的走向。此外，能源具有兩面性，一方面它是社會經(jīng)濟發(fā)展和日常生活不可或缺的要素，但同時若不進行合理使用，它也會引發(fā)全球變暖、空氣污染等一系列環(huán)境問題。因此，如何實現(xiàn)在滿足不斷增長的能源需求的同時，又盡量減少對環(huán)境的污染，成為當(dāng)今全球各個國家都面臨的問題，但毋庸置疑的是，建筑節(jié)能必然是其中一個非常重要的方面。

節(jié)能化建筑是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢，同時也是建筑科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新的方向。當(dāng)前節(jié)能技術(shù)應(yīng)用還不是非常廣泛，一些技術(shù)的節(jié)能效果也較為一般、經(jīng)濟效果較差等問題。此外，建筑節(jié)能方面的法律法規(guī)還不是很完善?？傊?jié)能技術(shù)在房屋建筑的應(yīng)用還只是剛剛起步，要得到長遠的發(fā)展需要相關(guān)各方的不懈努力，需要更多的專家、學(xué)者以及技術(shù)人員不斷投身到這一領(lǐng)域，不斷創(chuàng)新，推動我國建筑節(jié)能水平邁入新的臺階。

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