隨著我國建築數量的不斷增加,建築能耗也與日俱增。2000年,中國建築商業能耗占全國商業能耗的27.8%,為1。隨著人民生活水平的提高,空調的使用越來越普遍,建築能耗總量及其所占比重將繼續增長,國家的能源負擔將越來越重。經濟快速增長給自然環境帶來的風險越來越大,形勢日益嚴峻。在這種情況下,建築節能必須盡快扭轉,長期以來整體進展緩慢。根據建設部建築節能“十五”計劃綱要,將實現跨越式發展,使高能效、高環保的建築日益成為時尚,為人民創造良好的工作和生活環境,使經濟和社會能夠長期持續發展。建築節能是壹項系統工程,涉及的內容非常廣泛。結合國內外現狀,從多方面、多角度談建築節能。
1,政策法規
1.1制定建築節能法律法規,完善建築節能管理體系20世紀70年代石油危機後,各國政府結合自身特點,相繼制定並實施了壹系列建築節能法律法規,對建築節能做出了明確規定,並建立了完善的能源管理體系作為實施這些政策的保障。加拿大早在1972就頒布了新的建築節能法;西德在1976頒布了建築節能法;瑞典實施了強制性節能法規;法國頒布了住宅建築節能的法律法規;東歐國家在過去的10年間也頒布實施了相應的法律,使得建築節能工作發展迅速。而日本則是節能管理體系最完善的國家。它建立了從政府到地方政府的壹整套能源管理機構和咨詢機構,專門研究節能問題。此外,還普遍成立了民間節能中心組織,相互交流經驗。日本這種自上而下的全國性建築節能研究取得了良好的效果。
1.2結合實際情況制定建築節能標準,確保節能建築認證和標識制度的實施。
a)因為我們幅員遼闊,氣候各異。根據我國國家標準《建築氣候區劃標準GB 50178-1994》2,我國建築氣候區劃體系分為五個區域,即嚴寒地區、寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區和溫和地區。建築節能與氣候條件密切相關,不同的氣候條件對建築保溫應有不同的要求。不同地區對空調采暖的要求如下:寒冷地區以采暖為主,要求高時考慮空調;寒冷地區,供暖和空調;在夏熱冬冷地區,空調和供暖;夏熱冬暖地區以空調為主,要求高時要考慮供暖;在溫帶地區,壹些地區需要供暖或供暖/空調。因此,在建築節能標準中,建築圍護結構的傳熱系數(或熱阻)也是不同的。
b)由於建築物的用途不同,對建築物保溫隔熱的要求也不同,因此建築節能標準也不同。同壹地區不同用途的建築,由於使用條件不同,不應全部按照同壹模式提出。並且住宅建築和非住宅建築的要求不同,非住宅建築中不同類型建築的要求也不同。
c)由於我國各地經濟發展不同、東西部差異、沿海地區與內陸地區差異,要求制定的標準不同或實施時間不同。
d)實施節能建築認證和標識制度。節能建築的認定和認證是政府實施建築的重要策略之壹。
通過建築能效的評價和鑒定,公眾可以更容易地了解建築的能耗或對環境的影響,促使建築商將建築能效作為壹項營銷指標。在國外,對節能產品進行評估和標識的方案有很多,其發起者往往是中央和地方政府、行業協會以及第三方(如環保組織、消費者協會)。目前,世界上已有37個國家實施了“標誌”制定,34個國家正在使用能效標準。實踐證明,通過認證和能效標識可以達到以下效果:節約能源:限制能源增長但不限制經濟增長;更容易量化收益;改變廠商行為,引導消費者;平等對待制造商、分銷商和零售商;節能效果非常明顯。由於許多發達國家有豐富的節能經驗,我們可以結合實際取其精華。
1.3采取經濟激勵措施,為建築節能提供必要的資金支持。
從世界發達國家的經驗來看,如果建築節能沒有實質性的經濟激勵政策和必要的資金支持,單純依靠用戶和開發商的自發行為以及建築質量標準的強制執行,對新建建築可以起到壹定的作用,但對既有建築的節能改造沒有作用。政府必須充分利用財稅手段,采取壹系列經濟激勵措施,促進建築節能的順利進行。
2.技術措施
2.1總體規劃節能思想大量住宅建築的總體規劃強調“以人為本,環境優先”的原則,在滿足房屋的適用性和耐久性的同時,還強調“統壹性”,註重環境、節能、環保三大主題,以提高居住空間的檔次,提升城市的品牌。
2.2建築設計的節能措施現代建築除了保證建築的安全、舒適、智能和生態環境外,還應註重能源的有效利用和節約。
2.3建築圍護結構節能技術建築圍護結構節能技術是指通過采取墻體保溫(外保溫、內保溫、自保溫和夾芯保溫)、門窗和屋頂節能等措施,降低建築能耗。比如居住建築節能,就是通過圍護結構的節能設計,實現比傳統居住建築節能25%的目標,通過組合設備的節能設計,實現居住建築整體能耗降低50%的目標,到2010,執行節能65%的設計標準。
2.3.1墻體保溫外保溫是用粘結材料在主體墻體結構外側固定壹層保溫材料,並在保溫材料外側塗抹砂漿或其他保護性裝飾。在外墻根部、女兒墻、陽臺、變形縫等容易產生“熱橋”的部位,外墻外保溫技術可以顯著消除“熱橋”帶來的熱量損失。目前采用的主要方法有:聚苯板保溫砂漿外墻保溫、聚苯板現澆混凝土外墻保溫、聚苯顆粒砂漿外墻保溫等。內墻保溫就是在墻體結構內部覆蓋壹層保溫材料,通過膠粘劑固定在墻體結構中,作為保溫材料外部的保護層和裝飾面。墻體的自保溫是指墻體本身的導熱系數極低,甚至達到保溫的程度。比如德國TEUBERTMAGU2ICF系統的房子,采用EPS全保溫建築模塊,既是保溫層,又是壹次性永久環保模板,然後用混凝土澆築而成。其墻體由內外厚約4.5cm的兩塊EPS全保溫建築模塊,通過連接橋(專利產品)連接,中間填充混凝土作為外圍承重墻和分戶墻,屬於保溫混凝土復合保溫剪力墻體系。整個建築采用混凝土,性能符合德國建築節能標準要求。TEUBERTMAGU2ICF是壹種整體性強、重量輕(比磚混結構輕50%左右)、抗震性能好、使用壽命長的復合保溫剪力墻體系:其傳熱系數僅為0.117 ~ 0.133 w/。該系統的材料完全由水泥、沙子、石頭、鋼筋等制成。代替粘土磚,既保護了土地資源,又完全符合環保要求。它是全混凝土結構,可以適應復雜的體型和造型要求,可以使用不同的建築模塊建造各種風格的建築。
2.3.2節能門窗建築門窗的主要功能是控制門窗在有太陽光時合理獲取熱量,在無太陽光時減少熱量損失。
2.3.2.1影響門窗獲取能源的因素包括:
a)窗戶的位置和方向;
b)窗戶產品的設計(窗孔數量);
c)所用玻璃的類型;
d)內部和外部陰影的數量。
影響2.3.2.2門窗熱損失的因素是熱能經常從暖側流向冷側。門窗是構成熱能損失的主要因素。我們可以通過合理的配置來減少門窗的熱能損失。窗戶上主要的能量傳遞方式有輻射傳遞、對流傳遞和傳導傳遞。另外,漏風也是窗戶能量損失的重要部分。可以通過物理和光學原理降低玻璃表面的發射率,從而降低玻璃的輻射傳熱。也就是說,使用低2E玻璃可以減少輻射傳熱。窗戶上的傳導損耗主要通過中空玻璃和窗框的邊緣發生。通過改進封邊材料,使用更多的保溫封邊材料,如Smiggle暖封邊系統、保溫窗框材料(如塑鋼門窗、斷橋鋁合金門窗等。).以及改善門窗型材的設計,這些損失可以有效地減少。對流熱損失主要是由隔熱玻璃室內的氣體運動引起的。如果隔間太小,就會有大量熱量通過空氣傳遞。如果空氣艙過大,室內側暖玻璃表面的暖空氣上升,室外側冷玻璃表面的冷空氣下降,形成對流,損失室內熱量。能達到最小對流損失的最佳絕緣玻璃墊片厚度應在12 ~ 16mm之間,通常充入氬氣、氨氣等特殊氣體以減少對流損失,適用於不同的墊片厚度。
2.3.3屋面保溫節能屋面是建築上部與外界直接接觸的關鍵部位,其保溫對建築節能具有重要意義。為了達到節能的目的,屋頂可以設置蒸汽屏障和封閉空氣夾層,可以選擇憎水膨脹珍珠巖板、水泥聚苯板、聚苯板等多種保溫材料。當屋頂的外表面具有彈性和防水性時,應使用反射陽光輻射的材料。覆土植草屋面保溫效果明顯,“建築夾層防排水組合”可消除水壓。在壹般防水層上加塑料凹凸板和土工布,起到防水、排水、擋土、濾水的作用,既是綠化的基層,也是防止屋頂排水的基層,解決種植時屋頂滲漏和排水通風的問題。據悉,使用輕質合成土,草坪厚20 ~ 30cm,負荷約100 kgpm 2,增加了熱阻,達到建設部節能標準。美國芝加哥1840m2屋頂花園示範工程,每年可節省4000美元的降溫費用。屋頂花園比傳統的屋頂結構壽命更長,這種保溫層可以降低室內溫度2 ~ 3℃,值得推廣。
2.3.4太陽能建築
太陽能是最重要的綠色能源,是取之不盡用之不竭的天然氣能源。早在20世紀30年代,美國就開始了太陽房的實驗研究,並相繼建成了壹批實驗太陽房。上世紀末,“太陽能屋頂”熱潮再次在全球興起。近年來,發達國家出現了相當水平的“零能耗住宅”,即建築物所需的全部能耗完全由太陽能光電轉換裝置提供,真正做到了清潔無汙染。太陽能建築基本有三種形式:壹種是被動式,壹般結構簡單,不需要任何輔助能源。通過建築朝向的合理布局和建築構件的適當處理,利用自然熱交換獲得和利用太陽能。美國建築專家發明了太陽能墻,在建築的墻體外側增加了壹層薄薄的黑色穿孔鋁板,可以吸收照射在墻體上的80%的太陽能。吸入鋁板的空氣經過預熱後,通過墻內的泵抽入樓內,節省了中央空調的能耗。預計三年後可以從節能成本中收回鋪設鋁板的成本,壹種是被動式太陽房,另壹種是主動式建築,結構復雜,成本高,需要用電作為輔助能源。有壹種主動式太陽房,在朝南的屋頂布置太陽能空氣集熱器,加熱後的空氣經過礫石蓄熱層後由風機送入室內。輔助熱源為燃氣熱風爐,設置控制調節裝置,根據送風溫度確定熱源輸入比例。沈陽華信國際開發的“錦繡山莊”生態別墅區使用的分體式熱管真空管太陽能集熱系統,即使在冬季和雨天也能保證24小時熱水供應,太陽能利用的預期節能率可達60%以上,節能效果顯著。再次,它是“零能耗建築”,提供建築所需的全部能源,在屋頂安裝2 ~ 3千瓦的太陽能電池,並接入電網。然而,由於太陽能電池相對較高的價格,
2.3.5應用節能新材料,引進新型建材生產技術,開發生產環保節能建材,是建材工業發展的必然趨勢。就住宅建設而言,建設部明確淘汰了壹些不符合節能、計量、環保要求的產品和質量差的產品,以保證住宅產業向資源節約型方向發展。如實心粘土磚、空腹鋼窗、原木門窗、鍍鋅管、鑄鐵水龍頭等,在墻體材料創新方面成績顯著。
2.3.6暖通制冷節能暖能空調制冷在建築中有主動權,會對建築節能產生很大影響,要慎重對待。空調建築和空調房間的布置應遵循以下原則:
a)建築平面和造型盡量簡潔方正,減少保溫墻長度;
b)空調房間應與普通房間分開,並盡可能集中布置;
c)室內溫濕度參數相同、使用性能和消聲要求壹致的空調房間應盡量相鄰布置或上下相對布置;
d)為避免太陽輻射熱的影響,應盡量避免東西向布置和頂層布置;
e)盡量避免靠近高溫或高濕度的房間;
f)建築轉角處的空調房間不應在兩面外墻都設置窗戶,以減少傳熱和滲透;空調房間外窗面積應盡可能減小,並采取密封(氣密性等級不應低於二級)和遮陽措施;外窗應盡量朝向南北,避免東西向。
空調系統應根據空調房間的使用特點,考慮系統運行調節的靈活性和經濟性,經過技術經濟比較後確定,以達到經濟節能的目的。當空調房間的瞬時負荷變化差異較大時,應設置單獨的系統;同時需要供暖和制冷的房間應該有獨立的系統;當空調房間所需新風量與送風量的比例相差很大時,可按比例相近者分別設置系統;當空調房間面積較大時,應按內區和外區設置系統;高層民用建築在高度條件允許的情況下,應分層設置空調系統。
壹座建築物或壹個空調區域應采用什麽樣的空調系統,應經過仔細的技術經濟比較後確定。全空氣定風量單風道系統可用於要求恒溫、恒濕、無塵、無噪音的高級環境。全空氣定風量雙風道系統可用於空調區域單間溫濕度需要控制的場所,或因建築物的形狀和用途而導致冷熱負荷分布復雜的場所。全空氣變風量系統可用於空調地區需要單獨調節室溫,但溫濕度控制精度不高的場所;風機盤管加新風系統的空調系統可以滿足住戶的自主調節要求,適用於酒店客房、公寓、醫院病房、大型寫字樓等。誘導器系統可用於需要獨立調控的多房間建築,也可用於大型建築的外圍區域;窗式空調系統和分體空調系統獨立性強,適用於建築內空調房間分散、面積小、運行時間不同的場合。獨立小樓可采用櫃式空調系統;各種熱泵系統獨立性強,可用於常年需要空調,冷熱負荷接近的地方。
3.建築節能檢測與分析
建築節能檢測包括廣泛的內容:
a)建築圍護結構;外墻溫度和熱流;外墻熱橋(圈梁、過梁、構造柱、芯柱)內外表面的溫度和熱流;溫度、熱流、門窗氣密性;屋頂內外表面的溫度和熱流;地表溫度和熱流;建築物的室內室溫和陽臺溫度;
b)建築物的室內外空氣溫度和相對濕度;
c)水平、東、南、西、北方向的太陽輻射強度;
d)室內熱舒適(PMV,PPD);
e)自然通風條件下的室內風速;
f)空調等條件下的功耗。
試驗應以3 ~ 5d為1周期,試驗室采用連續觀測和連續記錄。
我們可以對某壹地區的壹棟或多棟建築進行節能測試,並對其進行分析和評估,從而指導和推動建築節能事業的發展。
4.結束語
綜上所述,我們從建築節能的重要性、國家政策標準、建築節能技術措施、建築節能檢測分析等多個角度進行了充分的探討和思考。我們認為建築節能直接關系到國家資源戰略、可持續發展和環境保護,是建築業壹項重要、緊迫、艱巨的任務,值得全社會關註。
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