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摘要: 如今,在全面推进建筑节能的大好形势下,建筑节能工作取得了令人瞩目的成就,但其总体节能状况令人堪忧,大批量的高能耗建筑成为构建和谐社会的“瓶颈”。放眼世界,我国建筑能耗高于发达国家数倍。本文分析了建筑节能的现状,提出了几种节能途径。
关键词: 建筑节能现状途径新思维
目前能源短缺已不容忽视,节约能源受到世界性的普遍关注,在我国亦不例外。全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,长此以往,将严重威胁到世界的可持续发展。因此,节能建筑将成为本世纪的热门话题,我们必须从可持续发展的战略眼光角度出发,使建筑尽可能少地消耗不可再生资源,降低对环境的污染,并为使用者提供健康、舒适、和谐的工作和生活空间。
一、我国建筑节能的现状
我国建筑不仅耗能高,而且能源利用效率很低,单位建筑能耗比同等气候条件下的国家高出2—3倍。
我国的节能工作与发达国家相比起步较晚,能源浪费十分严重。如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4—5倍,屋顶为2.5—5.5倍,外窗为1.5—2.2倍,门窗透气性为3—6倍,总耗能是3—4倍[4]。如果任由高耗能建筑大行其道,建筑能耗增长的速度将远远超过我国能源生产可能增长的速度,国家的能源生产势必难以长期支撑这种浪费型需求,从而不得不组织大规模的旧房节能改造,耗费更多的人力、物力。另外,每年新建和改建的几千万栋建筑要消耗掉几十亿吨林木、砖石和矿物材料,造成森林的过度砍伐,材料资源的大量开采,带来土地的破坏,植被的退化,物种的减少和自然环境的恶化。多年来,我国开展了相当规模的建筑节能工作,主要采取先易后难、先城市后农村、先新建后改建、先住宅后公建、从北向南逐步推进的策略。但是到目前为止,建筑节能仍然停留在试点、示范的层面上,尚未扩大到整体,其发展缓慢的主要原因有以下几个方面:(1)建筑节能开发建设成本高(按新的建筑节能设计标准测算,大体上每平方米建筑面积成本要增加100元);(2)对开发商缺乏有效监管(开发商追求的是以最小的投资换取最大的空间利益);(3)建筑设计从围护的结构、设计的角度、施工的角度、计算达到的系数等要比一般普通建筑复杂;(4)政府考虑的是GDP在全国所占的位置,对建筑节能工作的重要性和紧迫性认识不足;(5)建筑节能的建筑材料、工艺技术还没有形成体系;(6)国家对建筑节能的规范还没有列入强制执行的范畴;(7)国家与地方缺乏对建筑节能的实质性经济鼓励政策,建筑节能缺乏必要的资金支持。
二、几种节能途径
1.墙体节能。墙体是建筑外围护结构的主体,其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国以实心粘土砖为墙体材料,保温性能往往不能满足设计标准。以外墙为例,JGJ26-1995标准规定,在建筑物形体系数(建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值)小于0.3时,北京地区传热系数不超过1.16W/(m2·K),而常用的内抹灰砖墙的传热系数都大于上述节能标准数值。因而在节能的前提下,我国应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。
2.门窗节能。外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,我国应尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。其节能措施有:
(1)控制住宅窗墙比。JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》对不同朝向的住宅窗墙比作了严格的规定,指出:“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%。”(2)提高住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏和边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条和高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝和缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。(3)改善住宅门窗的保温性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,这样可避免金属窗产生的冷桥,可设置双玻璃或三玻璃,并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃,有条件的住宅还可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度,采用大窗扇,减少小窗扇,扩大单块玻璃的面积,减少窗芯,合理地减少可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃和固定窗扇的面积。(4)设置“温度阻尼区”。在住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,防止冷风倒灌,楼梯间设计成封闭式的,对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
3.屋面节能。在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后,还必须进一步加强屋面保温隔热。屋面节能措施的要点有:其一,屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大。其二,屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料,以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果。如选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔,以排除保温层内不易排出的水分。现在,高效保温材料已经开始于屋面,一些建筑的屋面保温,采用膨胀珍珠岩保温芯板代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法,就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品,不仅适用于具有平面的屋面,还适用于带有曲面的屋面,其保温工程更可显示出它的优越性。膨胀珍珠岩密度较小,导热系数较低,而且吸水率和蒸汽渗透系数也都很低。这是保温性能好的材料所必须具备的。膨胀珍珠岩保温芯板于2001年已经在西宁污水处理厂的数百平方米屋面工程中使用,收到了好的技术效果。
4.利用太阳能。地球拦截的太阳辐射能相当于目前全球电力消费量的1500倍。而在现有技术、经济条件下可供开发利用的太阳能只占资源量的很小一部分。据美国能源部评估,1990年美国太阳能经济可开发的资源量约为22Mtce/年,仅为技术可开发量的0.6%。所以,太阳能的开发利用有巨大的潜力。太阳能作为一种可再生的洁净能源,是建筑上很具有利用潜力的新能源之一。太阳能在建筑上的利用方式主要有被动式太阳能采暖、太阳能供热水、主动式太阳能采暖、空调和太阳能发电等。我国太阳能资源丰富,陆地每年接受的太阳辐射能相当于2.4×1012tec,2/3国土面积的太阳能总辐射量超过0.6MJ/m2[6]。如果将太阳能源充分加以利用,不仅能节省大量常规能源,而且能在某些区域完全利用太阳能采暖。
5.夜间通风。夜间通风的原理是在夜间引入室外的冷空气,通过冷空气与作为蓄热材料的建筑维护结构接触换热,冷却建筑材料,达到蓄冷目的。以往在夏季,要获得舒适的室内环境,就要用空调供冷系统。而此时因为夜间的室外空气温度比白天低得多,所以夜间室外冷空气就可以作为一种很好的冷源加以利用。严格地说,只要室外空气温度低于室内空气温度,此时的室外冷空气就可视为可利用的自然冷源。
三、新思维探索节能建筑
1.回收利用废旧资源。生态房、节能房的出现,大大提高了各种资源的回收利用,不仅变废为宝,而且减少了环境污源,节约了能源。
2.开发利用新能源。新能源包括太阳能、风能,建筑可以改变其外表的颜色,以把这种能效发挥到最大化,大大减少原有能源的浪费。
3.采用建筑新材料。比如,用纸做结构材料不仅可以减小建筑物的重量,加快施工速度,降低成本,而且建筑物拆除后,纸可以重复利用,对节约资源、环境保护亦有好处。位于瑞士的纸塔是轻型建筑中一个有意义的例子,该纸塔外径13m,高33m,1992年建成,已成为瑞士当地的标志性建筑物。整个塔所用的材料纸板占79.26%,木材占20.22%,钢材占0.52%,为建筑使用可降解性材料开辟了一条“绿色”通道,因此,它们被人们誉为“绿色建筑”典范。
这种纸品构筑物的意义不仅仅在于环保、节能,更重要的是为解决人类居住问题提供了一条快捷的途径。
参考文献:
[1]韩建新,颜宏亮.21世纪建筑新技术论丛[M].上海:同济大学出版社,2000:131-132.
[2]涂逢祥.世纪初建筑节能展望[J].建筑,2001,(2):51-52.
[3]白胜芳.节约能源保护环境[N].建设报(中国建材),CN11-0038,2003,(108).
[4]刘素萍.建筑节能与围护结构[J].建筑,2001,(7):6-7.
[5]朱伟.甘肃:房屋建筑节能技术的几点措施[J].2002,(2):37.
[6]刘加平.建筑节能与建筑设计中的新能源的利用[J].能源工程,2001,(2):12-15.
关键词: 建筑节能现状途径新思维
目前能源短缺已不容忽视,节约能源受到世界性的普遍关注,在我国亦不例外。全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,长此以往,将严重威胁到世界的可持续发展。因此,节能建筑将成为本世纪的热门话题,我们必须从可持续发展的战略眼光角度出发,使建筑尽可能少地消耗不可再生资源,降低对环境的污染,并为使用者提供健康、舒适、和谐的工作和生活空间。
一、我国建筑节能的现状
我国建筑不仅耗能高,而且能源利用效率很低,单位建筑能耗比同等气候条件下的国家高出2—3倍。
我国的节能工作与发达国家相比起步较晚,能源浪费十分严重。如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4—5倍,屋顶为2.5—5.5倍,外窗为1.5—2.2倍,门窗透气性为3—6倍,总耗能是3—4倍[4]。如果任由高耗能建筑大行其道,建筑能耗增长的速度将远远超过我国能源生产可能增长的速度,国家的能源生产势必难以长期支撑这种浪费型需求,从而不得不组织大规模的旧房节能改造,耗费更多的人力、物力。另外,每年新建和改建的几千万栋建筑要消耗掉几十亿吨林木、砖石和矿物材料,造成森林的过度砍伐,材料资源的大量开采,带来土地的破坏,植被的退化,物种的减少和自然环境的恶化。多年来,我国开展了相当规模的建筑节能工作,主要采取先易后难、先城市后农村、先新建后改建、先住宅后公建、从北向南逐步推进的策略。但是到目前为止,建筑节能仍然停留在试点、示范的层面上,尚未扩大到整体,其发展缓慢的主要原因有以下几个方面:(1)建筑节能开发建设成本高(按新的建筑节能设计标准测算,大体上每平方米建筑面积成本要增加100元);(2)对开发商缺乏有效监管(开发商追求的是以最小的投资换取最大的空间利益);(3)建筑设计从围护的结构、设计的角度、施工的角度、计算达到的系数等要比一般普通建筑复杂;(4)政府考虑的是GDP在全国所占的位置,对建筑节能工作的重要性和紧迫性认识不足;(5)建筑节能的建筑材料、工艺技术还没有形成体系;(6)国家对建筑节能的规范还没有列入强制执行的范畴;(7)国家与地方缺乏对建筑节能的实质性经济鼓励政策,建筑节能缺乏必要的资金支持。
二、几种节能途径
1.墙体节能。墙体是建筑外围护结构的主体,其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国以实心粘土砖为墙体材料,保温性能往往不能满足设计标准。以外墙为例,JGJ26-1995标准规定,在建筑物形体系数(建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值)小于0.3时,北京地区传热系数不超过1.16W/(m2·K),而常用的内抹灰砖墙的传热系数都大于上述节能标准数值。因而在节能的前提下,我国应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。
2.门窗节能。外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,我国应尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。其节能措施有:
(1)控制住宅窗墙比。JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》对不同朝向的住宅窗墙比作了严格的规定,指出:“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%。”(2)提高住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏和边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条和高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝和缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。(3)改善住宅门窗的保温性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,这样可避免金属窗产生的冷桥,可设置双玻璃或三玻璃,并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃,有条件的住宅还可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度,采用大窗扇,减少小窗扇,扩大单块玻璃的面积,减少窗芯,合理地减少可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃和固定窗扇的面积。(4)设置“温度阻尼区”。在住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,防止冷风倒灌,楼梯间设计成封闭式的,对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
3.屋面节能。在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后,还必须进一步加强屋面保温隔热。屋面节能措施的要点有:其一,屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大。其二,屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料,以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果。如选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔,以排除保温层内不易排出的水分。现在,高效保温材料已经开始于屋面,一些建筑的屋面保温,采用膨胀珍珠岩保温芯板代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法,就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品,不仅适用于具有平面的屋面,还适用于带有曲面的屋面,其保温工程更可显示出它的优越性。膨胀珍珠岩密度较小,导热系数较低,而且吸水率和蒸汽渗透系数也都很低。这是保温性能好的材料所必须具备的。膨胀珍珠岩保温芯板于2001年已经在西宁污水处理厂的数百平方米屋面工程中使用,收到了好的技术效果。
4.利用太阳能。地球拦截的太阳辐射能相当于目前全球电力消费量的1500倍。而在现有技术、经济条件下可供开发利用的太阳能只占资源量的很小一部分。据美国能源部评估,1990年美国太阳能经济可开发的资源量约为22Mtce/年,仅为技术可开发量的0.6%。所以,太阳能的开发利用有巨大的潜力。太阳能作为一种可再生的洁净能源,是建筑上很具有利用潜力的新能源之一。太阳能在建筑上的利用方式主要有被动式太阳能采暖、太阳能供热水、主动式太阳能采暖、空调和太阳能发电等。我国太阳能资源丰富,陆地每年接受的太阳辐射能相当于2.4×1012tec,2/3国土面积的太阳能总辐射量超过0.6MJ/m2[6]。如果将太阳能源充分加以利用,不仅能节省大量常规能源,而且能在某些区域完全利用太阳能采暖。
5.夜间通风。夜间通风的原理是在夜间引入室外的冷空气,通过冷空气与作为蓄热材料的建筑维护结构接触换热,冷却建筑材料,达到蓄冷目的。以往在夏季,要获得舒适的室内环境,就要用空调供冷系统。而此时因为夜间的室外空气温度比白天低得多,所以夜间室外冷空气就可以作为一种很好的冷源加以利用。严格地说,只要室外空气温度低于室内空气温度,此时的室外冷空气就可视为可利用的自然冷源。
三、新思维探索节能建筑
1.回收利用废旧资源。生态房、节能房的出现,大大提高了各种资源的回收利用,不仅变废为宝,而且减少了环境污源,节约了能源。
2.开发利用新能源。新能源包括太阳能、风能,建筑可以改变其外表的颜色,以把这种能效发挥到最大化,大大减少原有能源的浪费。
3.采用建筑新材料。比如,用纸做结构材料不仅可以减小建筑物的重量,加快施工速度,降低成本,而且建筑物拆除后,纸可以重复利用,对节约资源、环境保护亦有好处。位于瑞士的纸塔是轻型建筑中一个有意义的例子,该纸塔外径13m,高33m,1992年建成,已成为瑞士当地的标志性建筑物。整个塔所用的材料纸板占79.26%,木材占20.22%,钢材占0.52%,为建筑使用可降解性材料开辟了一条“绿色”通道,因此,它们被人们誉为“绿色建筑”典范。
这种纸品构筑物的意义不仅仅在于环保、节能,更重要的是为解决人类居住问题提供了一条快捷的途径。
参考文献:
[1]韩建新,颜宏亮.21世纪建筑新技术论丛[M].上海:同济大学出版社,2000:131-132.
[2]涂逢祥.世纪初建筑节能展望[J].建筑,2001,(2):51-52.
[3]白胜芳.节约能源保护环境[N].建设报(中国建材),CN11-0038,2003,(108).
[4]刘素萍.建筑节能与围护结构[J].建筑,2001,(7):6-7.
[5]朱伟.甘肃:房屋建筑节能技术的几点措施[J].2002,(2):37.
[6]刘加平.建筑节能与建筑设计中的新能源的利用[J].能源工程,2001,(2):12-15.