建筑節(jié)能的重要意義

建筑節(jié)能的重要意義

20世紀(jì)70年代，世界能源危機(jī)以來，所有國家都非常重視節(jié)約能源的問題，并在促進(jìn)世界節(jié)能運(yùn)動的同時(shí)，將節(jié)能與煤炭、石油、天然氣、水電等傳統(tǒng)能源結(jié)合起來。今天,節(jié)約能源、提高能源利用率已成為各行各業(yè)在謀求提高勞動生產(chǎn)率的同時(shí)所追求的另一個(gè)目標(biāo)。在我國,雖然能源總量居世界第三位,但人均能源占有量卻不到世界平均水平的一半。能源短缺問題將成為我國未來經(jīng)濟(jì)、社會可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要限制因素。大力開展節(jié)能工作則是消除這個(gè)制約因素的有效方法,也是解決我國能源短缺問題的關(guān)鍵。在發(fā)達(dá)國家,建筑能耗與工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的能耗處于并列地位,同屬于民生能耗。而且建筑能耗在各國總能耗中所占的比例很大,達(dá)到了30%～40%,我國亦然,建筑業(yè)不但是一個(gè)耗能大戶,而且還是我國國民經(jīng)濟(jì)中的一個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)。因此,建筑節(jié)能是緩解我國能源緊缺矛盾、改善人民生活環(huán)境質(zhì)量、減輕環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵一環(huán),推廣建筑節(jié)能將是我國發(fā)展住宅建設(shè)的一項(xiàng)長期國策。1建筑節(jié)能的含義建筑節(jié)能的概念有廣義和狹義之分。廣義節(jié)能要考慮建筑物整個(gè)壽命周期內(nèi)的能源流動情況,與廣義節(jié)能相對應(yīng)的建筑節(jié)能技術(shù)即是綠色建筑;狹義的建筑節(jié)能通常對構(gòu)部件的組合、加工、建造及建筑的使用過程中的能耗關(guān)注較多,尤其是建筑運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的能耗,是狹義節(jié)能研究的重點(diǎn)。與狹義節(jié)能相對應(yīng)的建筑節(jié)能技術(shù)是節(jié)能建筑。通常所說的建筑節(jié)能即為狹義上的建筑節(jié)能,本文后續(xù)部分所提的建筑節(jié)能也均指狹義的建筑節(jié)能。建筑能耗包括建造能耗與使用能耗兩大部分我們一般把建筑節(jié)能的范圍定義為減少建筑使用過程中的能耗,因此,通常意義上講的建筑能耗主要指建筑使用能耗。建筑節(jié)能是在許多學(xué)科邊緣的交叉和結(jié)合后形成的,是一門綜合性的技術(shù),它包含了多個(gè)領(lǐng)域。在發(fā)達(dá)國家,建筑節(jié)能經(jīng)歷了三個(gè)階段:第一階段,energysavinginbuildings,即在建筑中節(jié)約能源;第二階段,energyconservationinbuildings,即在建筑中保持能源,減少熱損失;第三階段,energyefficiencyinbuildings,即提高建筑中的能源利用效率。在我國現(xiàn)在仍統(tǒng)稱為建筑節(jié)能,但其含義應(yīng)該進(jìn)到第三層意思:即在建筑中合理使用和有效利用能源,不斷提高能源利用效率。由于建筑用能關(guān)系到國計(jì)民生,量大面廣,因此節(jié)約建筑用能是建筑設(shè)計(jì)中的重中之重,為了國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快捷、健康的發(fā)展就必須搞好建筑節(jié)能。2單位建筑采暖能耗高達(dá)氣候條件相似的發(fā)達(dá)國家我國建筑節(jié)能工作起步較晚,能源浪費(fèi)嚴(yán)重。近年來,我國建筑規(guī)模迅速擴(kuò)大,截至2002年底全國城鄉(xiāng)房屋建筑面積共計(jì)為388億m2。21世紀(jì)頭20年內(nèi),建筑業(yè)仍將迅速發(fā)展。目前每年建成的房屋達(dá)16～20億m2,比所有發(fā)達(dá)國家一年建成的房屋建筑面積的總和還要多,如此巨大的建筑規(guī)模,在世界上是空前的。但是,不僅有近400億m2建筑中99%為高能耗建筑,而且新建的數(shù)量巨大的房屋建筑中,95%以上的是高能耗建筑。如我國建筑采暖耗熱量,外墻大體上為與我們氣候條件接近的發(fā)達(dá)國家的4～5倍,屋頂為2.5～5.5倍,外窗為1.5～2.2倍,門窗透氣性為3～6倍,單位建筑面積采暖總能耗高達(dá)氣候條件相近的發(fā)達(dá)國家新建建筑的3～4倍。近30年來,發(fā)達(dá)國家致力于建筑節(jié)能。尤其是20世紀(jì)90年代以來,在建筑熱舒適性繼續(xù)改善的前提下,單位建筑面積的能源消耗量進(jìn)一步減小。德國采暖度日數(shù)與北京一帶相近,有對比條件,以德國為例,表1為德國采暖能耗逐步降低情況。從表中可以看出,目前德國新建建筑能耗已降低至20多年前消耗量的1/6～1/4。而我國到2002年只在城市中建成節(jié)能建筑2.4億m2(包括節(jié)能率30%及50%的),僅占全國城市建筑面積的2.1%。因此,從整體上說,我國現(xiàn)在的建筑能耗水平與傳統(tǒng)建筑相比變化不大,有些地方甚至還不如以往的傳統(tǒng)建筑。如我國南方地區(qū)原來普遍采用24磚墻作外墻,現(xiàn)在不少建筑改用19混凝土空心砌塊墻作外墻。這些做法使得建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能降低,建筑能耗增加,建筑熱環(huán)境惡化。從表1、表2比較我國和德國的采暖能耗,就可以看出我們和發(fā)達(dá)國家的差距。應(yīng)該注意到,我國一般室外溫度5～10℃時(shí)才開始供暖,供暖基準(zhǔn)溫度16℃左右,而發(fā)達(dá)國家天氣漸冷感到不適即行供暖,采暖期較長,供暖溫度一般為18～22℃。在這樣的情況下,我國單位建筑面積采暖能耗仍達(dá)目前發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)的3倍以上。分析可見,我國建筑能耗是巨大的,浪費(fèi)是嚴(yán)重的,同時(shí)看到建筑節(jié)能的潛力是巨大的。為此,要下定決心,迅速采取堅(jiān)決有效的措施,使建筑節(jié)能工作取得跨越式大發(fā)展。3實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的方法策略3.1建筑體型系數(shù)在建筑規(guī)劃階段,要慎重考慮建筑物的朝向、間距等因素對節(jié)能的影響。建筑物的朝向?qū)τ诮ㄖ?jié)能有很大的影響。冬季應(yīng)有適量的陽光射入室內(nèi),避免冷風(fēng)吹襲;夏季則盡量減少太陽直射室內(nèi)及外墻面,有良好的通風(fēng)?？梢?從節(jié)能和熱環(huán)境考慮,建筑物以南北向或接近南北向?yàn)楹?避免東西向,若不能都為南北向,主要房間宜設(shè)在冬季背風(fēng)和朝陽的部位,減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱量。同時(shí),注意建筑間距與節(jié)能的關(guān)系,使建筑南墻的太陽輻射面積在整個(gè)采暖季節(jié)中不因其它建筑的遮擋而減少。在建筑設(shè)計(jì)中,原則上應(yīng)減少建筑物外表面積,適當(dāng)控制建筑體型系數(shù),即建筑物外表面積與其所包圍的體積之比。體型系數(shù)越大,說明單位建筑空間所分擔(dān)的熱散失面積越大,能耗就越多。有研究資料表明,體型系數(shù)每增大0.01,耗熱量指標(biāo)約增加2.5%。一般宜控制在0.30以下。建筑體型系數(shù)還與建筑物的體型是否規(guī)整及建筑的體量大小有關(guān)。一般來說控制或降低體型系數(shù)的方法有:(1)減少建筑面寬,加大建筑進(jìn)深;(2)增加建筑物的層數(shù);(3)加大建筑長度或增加組合;(4)建筑體型不宜變化過多。所以建筑外形選用長條型,而體型復(fù)雜,凹凸面過多的塔式住宅對節(jié)能不利。應(yīng)重視造型規(guī)整,如住宅應(yīng)盡量采用多單元的“一”字型,特別是采暖住宅建設(shè)應(yīng)增加層數(shù),避免建造單元少特別是點(diǎn)式平面的低層住宅。3.2防護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能推廣建筑節(jié)能,主要是要提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)(包括墻、門窗、屋頂?shù)?的保溫性能。3.2.1外墻外保溫在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,墻體在采暖能耗中所占的比例最大,約占總能耗的32.1%～36.2%,因此,如何改善墻體的保溫性能成為重中之重。目前,我國節(jié)能住宅的外墻保溫劃分為內(nèi)保溫、夾心保溫、外保溫及綜合保溫四種保溫形式,它們對降低墻體耗熱指標(biāo)都具有良好效果,但在節(jié)能效率上又存在較大的差別。外墻外保溫是建設(shè)部倡導(dǎo)推廣的主要保溫形式,其保溫方式最為直接,效果也最好,是我國目前應(yīng)用最多的一項(xiàng)建筑保溫技術(shù)。外墻外保溫技術(shù)始于16世紀(jì),隨著全球能源緊張形勢的影響,該技術(shù)將是以后建筑節(jié)能的一種趨勢。該技術(shù)可廣泛地應(yīng)用于新建墻體和舊建筑物外墻的改造,與傳統(tǒng)的保溫方式相比,節(jié)能效果更好;該外墻保溫系統(tǒng)體系對北方嚴(yán)寒地區(qū)的采暖節(jié)能和華東地區(qū)的采暖、隔熱節(jié)能,以及南方地區(qū)隔熱節(jié)能均適用,是國內(nèi)外墻外保溫行業(yè)最優(yōu)秀的體系之一。外保溫既適用于新建建筑的保溫節(jié)能,又可用于既有建筑的節(jié)能改造。利用聚苯板易切割的特性,還能將其切割成各種裝飾線條及歐式造型,用以滿足室內(nèi)裝飾的需要,增加建筑的美感效果。3.2.2提高所需的保溫能力在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的門窗、墻體、屋面、地面四大圍護(hù)部件中,門窗的絕熱性最差,是影響室內(nèi)熱環(huán)境和建筑節(jié)能的主要因素。就我國目前典型的圍護(hù)部件而言,門窗的能耗約占建筑圍護(hù)部件總能耗的40%～50%。建筑門窗承擔(dān)隔絕與溝通室內(nèi)外這兩個(gè)互相矛盾的任務(wù)。因此,增加門窗的保溫隔熱性能,減少門窗的能耗,是改善室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和提高建筑節(jié)能水平的重要環(huán)節(jié)。(1)應(yīng)區(qū)別不同朝向控制窗墻比,盡量避免東西向開大窗,提高窗戶的遮陽性能,可用固定式或活動式遮陽。同時(shí)加強(qiáng)窗戶的氣密性,除了采用氣密條,提高外窗氣密水平外,還應(yīng)提高窗用型材的規(guī)格尺寸、準(zhǔn)確度、尺寸穩(wěn)定性和組裝的精確度以增加開啟縫隙部位的搭接量,減少開啟縫的寬度達(dá)到減少空氣滲透的目的。(2)改善鑲嵌部分的保溫能力:其主要方法是設(shè)法增加其空間層數(shù)和提高鑲嵌材料對紅外線的反射能力以改善其保溫性能。(3)加強(qiáng)窗框部分的保溫措施:其主要方法是對窗框進(jìn)行斷熱處理,用高效保溫材料鑲嵌于金屬窗框之間,加大窗框的熱阻,或利用空腹鋼窗內(nèi)的空氣間層達(dá)到增加窗框熱阻的目的;同時(shí),選用導(dǎo)熱系數(shù)較小的塑料窗框以減少通過窗框部分的熱耗。3.2.3保溫層保溫系統(tǒng)屋面節(jié)能的原理與墻體節(jié)能一樣,通過改善屋面層的熱工性能阻止熱量的傳遞。屋面的節(jié)能措施要點(diǎn):一是屋面保溫層不宜選用密度較大,導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料,以免屋面重量、厚度過大;二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料,以防屋面濕作業(yè)時(shí)因保溫層大量吸水而降低保溫效果,如選用吸水率較高的保溫材料,屋面上應(yīng)設(shè)置排氣孔以排除保溫層內(nèi)不易排出的水分?，F(xiàn)在,一些建筑的屋面保溫,采用巖棉板保溫層代替常規(guī)的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖作法,就克服了常規(guī)作法的諸多缺點(diǎn),另外諸如膨脹型泡沫聚苯板等高效保溫材料已經(jīng)開始應(yīng)用于屋面。其實(shí),屋面的利用是城市空間利用的一個(gè)重要方面,通常民用建筑約占城市土地面積的1/4,充分利用屋面對開發(fā)城市、改善生態(tài)環(huán)境、完善城市化建設(shè)具有重大意義,蓄水屋面和屋頂花園就是其中多功能綜合利用屋面的形式。3.3改善采暖供熱系統(tǒng),提高采暖系統(tǒng)的效率居住建筑的共同特點(diǎn)是供人們居住使用,而且一般都是晝夜連續(xù)使用的,對室溫和空氣質(zhì)量有較高的要求,建筑節(jié)能的重點(diǎn)之一就是放在節(jié)約采暖和降溫能耗上。主要措施有以下幾點(diǎn):(1)要從合理規(guī)劃和選擇采暖設(shè)備開始,改善采暖供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理,以提高鍋爐的運(yùn)行效率;加強(qiáng)管道的保溫,以提高室外管道的輸送效率。(2)為提高采暖系統(tǒng)熱效率,應(yīng)積極發(fā)展集中供熱,以最大限度地節(jié)省燃料消耗;對短期內(nèi)不能聯(lián)網(wǎng)集中供熱的小區(qū),應(yīng)先著手建小區(qū)集中鍋爐房供暖,并留出接網(wǎng)余地。(3)積極推進(jìn)城鎮(zhèn)供熱體制改革,逐步實(shí)行按用熱量分戶計(jì)量的收費(fèi)辦法,確立熱能消費(fèi)意識,提高節(jié)能積極性,形成節(jié)能機(jī)制?？傊?采暖節(jié)能的目標(biāo)應(yīng)符合國家《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》提出的具體要求,將采暖能耗控制在規(guī)定水平上。3.4提高空調(diào)設(shè)備運(yùn)行效率的技術(shù)空調(diào)節(jié)能主要指對控制室內(nèi)溫、濕度的空調(diào)系統(tǒng)及設(shè)備采用先進(jìn)技術(shù)或合理方式以達(dá)到節(jié)約能耗目的。因此室內(nèi)環(huán)境控制節(jié)能技術(shù)的研究和設(shè)備開發(fā),對制冷空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行智能控制,使空調(diào)設(shè)備或系統(tǒng)以合理的運(yùn)行方式工作,提高空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行效率,達(dá)到“高效節(jié)能、耗電量少、制冷量大”,最大限度減低運(yùn)行能源,是當(dāng)前我國建筑節(jié)能重要一環(huán)。建議空調(diào)節(jié)能可以從以下幾方面進(jìn)行:(1)合理的控制室內(nèi)參數(shù),減低空調(diào)冷負(fù)荷。在進(jìn)行空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)合理的選擇室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和濕度,避免夏季盲目低溫和冬季采用過高溫度。(2)提高制冷系統(tǒng)的效率。在制冷機(jī)負(fù)荷相同的情況下,冷凍水溫度越高,冷卻水溫度越低,制冷機(jī)的效率越高,因此選用合理的冷凍水溫度,并盡量選用高效冷卻塔,降低冷卻水溫度。(3)采用蓄冷系統(tǒng)。在實(shí)施峰谷電價(jià)的地區(qū),可在低電價(jià)時(shí)段采用冰蓄冷系統(tǒng)將水制成冰來儲存冷量,高電價(jià)時(shí)段再將冷量釋放出來。4我國建筑節(jié)能的未來展望近20多年,我國建筑節(jié)能工作取得了一定的成績,各地建成了許多節(jié)能示范小區(qū);但是,總體進(jìn)展緩慢,新建建筑執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的也是鳳毛麟角,與發(fā)達(dá)國家的差距越拉越大。因此要想推進(jìn)我國建筑節(jié)能工作,取得跨越式發(fā)展,除了做好建筑節(jié)能技術(shù)的開發(fā)外,必須做好以下幾方面工作:(1)建立和健全建筑法規(guī)體系,使建筑節(jié)能工作走向法制化軌道,依法推進(jìn)和監(jiān)管建筑節(jié)能工作,使當(dāng)前有節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)不依,違反強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)也無人追究的問題從根本上得到解決。(2)借鑒發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn),采取適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)激勵(lì)政策,比如對開發(fā)節(jié)能建筑的地