淺析全面的建筑節(jié)能技術(shù)

劉春曉

摘 要：全面的建筑節(jié)能是建筑全壽命過程中每一個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)能的總和。是指建筑在選址、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和使用過程中，通過采用節(jié)能型的建筑材料、產(chǎn)品和設(shè)備，執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，合理設(shè)計(jì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，提高采暖、制冷、照明、通風(fēng)、給排水和管道系統(tǒng)的運(yùn)行效率，以及利用可再生能源，在保證建筑物使用功能和室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。

關(guān)鍵詞：建筑；節(jié)能；技術(shù)

隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，我國(guó)的建筑能耗逐年大幅度上升，已達(dá)全社會(huì)能源消耗量的32%，加上每年房屋建筑材料生產(chǎn)能耗約13%，建筑總能耗已達(dá)全國(guó)能源總消耗量的45%。我國(guó)現(xiàn)有建筑面積為400億m2，絕大部分為高能耗建筑，且每年新建建筑近20億m2，其中95%以上仍是高能耗建筑。如果我國(guó)繼續(xù)執(zhí)行節(jié)能水平較低的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將留下很重的能耗負(fù)擔(dān)和治理困難。龐大的建筑能耗，已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨大負(fù)擔(dān)。因此建筑行業(yè)全面節(jié)能勢(shì)在必行。

1 節(jié)能意義

全面的建筑節(jié)能有利于從根本上促進(jìn)能源資源節(jié)約和合理利用，緩解我國(guó)能源資源供應(yīng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾；有利于加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展；有利于長(zhǎng)遠(yuǎn)地保障國(guó)家能源安全、保護(hù)環(huán)境、提高人民群眾生活質(zhì)量、貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀。

2 節(jié)能技術(shù)途徑

2.1 減少能源總需求量

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在發(fā)達(dá)國(guó)家，空調(diào)采暖能耗占建筑能耗的65%。中國(guó)的采暖空調(diào)和照明用能量近期增長(zhǎng)速度己明顯高于能量生產(chǎn)的增長(zhǎng)速度，因此，減少建筑的冷、熱及照明能耗是降低建筑能耗總量的重要內(nèi)容，一般可從以下幾方面實(shí)現(xiàn)：

2.1.1 建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)

針對(duì)建筑自身所處的具體環(huán)境氣候特征，合理選擇建筑的地址、采取合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì)（主要方法為：在建筑周圍布置樹木、植被、水面、假山、圍墻）；合理設(shè)計(jì)建筑形體（包括建筑整體體量和建筑朝向的確定），以改善既有的微氣候；合理的建筑形體設(shè)計(jì)是充分利用建筑室外微環(huán)境來改善建筑室內(nèi)微環(huán)境的關(guān)鍵部分。以創(chuàng)造良好的建筑室內(nèi)微氣候，以盡量減少對(duì)建筑設(shè)備的依賴。

2.1.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

改善建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，減少建筑隨季節(jié)冷、熱消耗。首先，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)各組成部件的熱工性能，一般通過改變其組成材料的熱工性能實(shí)行，如熱二極管墻體（低費(fèi)用的薄片熱二極管只允許單方向的傳熱，可以產(chǎn)生隔熱效果）和熱工性能隨季節(jié)動(dòng)態(tài)變化的玻璃。然后，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、建筑的地理位置和朝向，選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)組合并優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。最后，評(píng)估圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部件與組合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，以確定技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

2.1.3 提高終端用戶用能效率

高能效的采暖、空調(diào)系統(tǒng)與上述削減室內(nèi)冷熱負(fù)荷的措施并行，才能真正地減少采暖、空調(diào)能耗。首先，根據(jù)建筑的特點(diǎn)和功能，設(shè)計(jì)高能效的暖通空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)，例如：熱泵系統(tǒng)、蓄能系統(tǒng)和區(qū)域供熱、供冷系統(tǒng)等。然后，在使用中采用能源管理和監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)督和調(diào)控室內(nèi)的舒適度、室內(nèi)空氣品質(zhì)和能耗情況。如歐洲國(guó)家通過傳感器測(cè)量周邊環(huán)境的溫、濕度和日照強(qiáng)度，然后基于建筑動(dòng)態(tài)模型預(yù)測(cè)采暖和空調(diào)負(fù)荷，控制暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。在其他的家電產(chǎn)品和辦公設(shè)備方面，應(yīng)盡量使用節(jié)能認(rèn)證的產(chǎn)品。

2.1.4 提高總的能源利用效率

從一次能源轉(zhuǎn)換到建筑設(shè)備系統(tǒng)使用的終端能源的過程中，能源損失很大。因此，建筑中的能耗設(shè)備，如空調(diào)、熱水器、洗衣機(jī)等應(yīng)選用能源效率高的能源供應(yīng)。例如，作為燃料，天然氣比電能的總能源效率更高。采用第二代能源系統(tǒng)，可充分利用不同品位熱能，最大限度地提高能源利用效率，如熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）、冷熱電聯(lián)產(chǎn)（CCHP）。

2.2 利用新能源

在節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境方面，新能源的利用起至關(guān)重要的作用。新能源包括有太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。

太陽能的利用：①作為太陽能利用中的重要項(xiàng)目，太陽能熱發(fā)電技術(shù)較為成熟，美國(guó)、以色列、澳大利亞等國(guó)投資興建了一批試驗(yàn)性太陽能熱發(fā)電站，以后可望實(shí)現(xiàn)太陽能熱發(fā)電商業(yè)化；②隨著太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展，國(guó)外己建成不少光伏電站和“太陽屋頂”示范工程，將促進(jìn)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)快速發(fā)展；③全世界已有數(shù)萬臺(tái)光伏水泵在各地運(yùn)行；在利用地?zé)崮軙r(shí)，一方面可利用高溫地?zé)崮馨l(fā)電或直接用于采暖供熱和熱水供應(yīng)；另一方面可借助地源熱泵和地道風(fēng)系統(tǒng)利用低溫地?zé)崮?。風(fēng)能發(fā)電較適用于多風(fēng)海岸線山區(qū)和易引起強(qiáng)風(fēng)的高層建筑，在英國(guó)和香港已有成功的工程實(shí)例。

2.3 利用新技術(shù)

建筑節(jié)能的途徑主要包括：盡量減少不可再生能源的消耗，提高能源的使用效率；減少建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失；降低建筑設(shè)施運(yùn)行的能耗。

2.3.1 減少能源消耗，提高能源的使用效率

為了維持居住空間環(huán)境舒適質(zhì)量，往往都需要消耗能源才能實(shí)現(xiàn)。從節(jié)能的角度講，應(yīng)提高供暖（制冷）系統(tǒng)的效率，它包括設(shè)備本身的效率、管網(wǎng)傳送的效率、用戶端的計(jì)量以及室內(nèi)環(huán)境的控制裝置的效率等。這些都要求相應(yīng)的行業(yè)在設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行質(zhì)量、節(jié)能系統(tǒng)調(diào)節(jié)、設(shè)備材料以及經(jīng)營(yíng)管理模式等方面采用高新技術(shù)。如在供暖系統(tǒng)節(jié)能方面就有三種新技術(shù)：

①利用計(jì)算機(jī)、平衡閥及其專用智能儀表對(duì)管網(wǎng)流量進(jìn)行合理分配，既改善了供暖質(zhì)量，又節(jié)約了能源；

②在用戶散熱器上安設(shè)熱量分配表和溫度調(diào)節(jié)閥，用戶可根據(jù)需要消耗和控制熱能，以達(dá)到舒適和節(jié)能的雙重效果；

③采用新型的保溫材料包敷送暖管道，以減少管道的熱損失。

例如，近幾年來低溫地板輻射技術(shù)己被證明節(jié)能效果比較好，它是采用交聯(lián)聚乙烯（PEX）管作為通水管，用特殊方式雙向循環(huán)盤于地面層內(nèi)，冬天向管內(nèi)供低溫?zé)崴ǖ責(zé)帷⑻柲芑蚋鞣N低溫余熱提供）；夏天輸入冷水可降低地表溫度（國(guó)內(nèi)只用于供暖）；該技術(shù)具有室內(nèi)溫度分布均勻，舒適、節(jié)能、易計(jì)量、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

2.3.2 減少建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失頂

這部分的節(jié)能技術(shù)是各國(guó)建筑界都非常關(guān)注的。主要發(fā)展方向是，開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的保溫、隔熱材料和切實(shí)可行的構(gòu)造技術(shù)，以提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱性能和密閉性能。

2.3.3 外墻節(jié)能技術(shù)

就墻體節(jié)能而言，復(fù)合墻體越來越成為墻體的主流。復(fù)合墻體一般用塊體材料或鋼筋混凝土作為承重結(jié)構(gòu)，與保溫隔熱材料復(fù)合，或在框架結(jié)構(gòu)中用薄壁材料加以保溫、隔熱材料作為墻體。建筑用保溫、隔熱材料中中值得一提的是膠粉聚苯顆粒漿料，它是將膠粉料和聚苯顆粒輕骨料加水?dāng)嚢璩蓾{料，抹于墻體外表面，形成無空腔保溫層。聚苯顆粒骨料是采用回收的廢聚苯板經(jīng)粉碎制成，這是一種廢物利用、節(jié)能環(huán)保的材料。

2.3.4 門窗節(jié)能技術(shù)

對(duì)門窗的節(jié)能處理主要是改善材料的保溫隔熱性能和提高門窗的密閉性能。從門窗材料來看，使用較廣的是UPVC塑料型材，它所使用的原料是高分子材料--硬質(zhì)聚氯乙烯。它不僅生產(chǎn)過程中能耗少、無污染，而且材料導(dǎo)熱系數(shù)小，多腔體結(jié)構(gòu)密封性好，因而保溫隔熱性能好。UPVC塑料門窗在歐洲各國(guó)已經(jīng)采用多年，在德國(guó)塑料門窗已經(jīng)占了50%。

2.3.5 屋頂節(jié)能技術(shù)

屋頂?shù)谋?、隔熱是圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的重點(diǎn)之一。保溫常用的技術(shù)措施是在屋頂防水層下設(shè)置導(dǎo)熱系數(shù)小的輕質(zhì)材料用作保溫，如膨脹珍珠巖、玻璃棉等（此為正鋪法）；也可在屋面防水層以上設(shè)置聚苯乙烯泡沫（此為倒鋪法）。在英國(guó)有另外一種保溫層做法是，采用回收廢紙制成紙纖維，這種紙纖維生產(chǎn)能耗極小，保溫性能優(yōu)良，紙纖維經(jīng)過硼砂阻燃處理，也能防火。施工時(shí)，先將屋頂?shù)尼攲訆A層，再將紙纖維噴吹入內(nèi)，形成保溫層。屋頂隔熱降溫的方法有：架空通風(fēng)、屋頂蓄水或定時(shí)噴水、屋頂綠化等。以上做法都能不同程度地滿足屋頂節(jié)能的要求，但最受推崇的是利用智能技術(shù)、生態(tài)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的愿望，如太陽能集熱屋頂和可控制的通風(fēng)屋頂?shù)取?/p>

3 結(jié)語

建筑節(jié)能是關(guān)系到我國(guó)建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)、完成節(jié)能減排目標(biāo)、保持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一。應(yīng)加大建筑節(jié)能成熟技術(shù)和產(chǎn)品的運(yùn)用力度，推動(dòng)建筑節(jié)能技術(shù)的自主創(chuàng)新與發(fā)展，提升建筑節(jié)能技術(shù)水平。