目前,我國(guó)建筑用能浪費(fèi)極其嚴(yán)重,而且建筑能耗增長(zhǎng)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我國(guó)能源生產(chǎn)增長(zhǎng)的速度,如果聽任這種高耗能建筑持續(xù)發(fā)展下去,國(guó)家的能源生產(chǎn)勢(shì)必難以長(zhǎng)期支撐此種浪費(fèi)型需求,從而不得不被迫組織大規(guī)模的舊房節(jié)能改造,這將要耗費(fèi)更多的人力物力。在建筑中積極提高能源使用效率,就能夠大大緩解國(guó)家能源緊缺狀況,促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。
一、建筑節(jié)能的含義
建筑能耗包括建造能耗與使用能耗兩大部分。建造過(guò)程中的能耗,包括建筑材料、建筑構(gòu)配件、建筑設(shè)備的生產(chǎn)和運(yùn)輸以及建筑施工和安裝中的能耗;使用過(guò)程中的能耗,包括房屋建筑和構(gòu)筑物使用期內(nèi)采暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明、家用電器、電梯和冷熱水供應(yīng)等的能耗。 我們一般把建筑節(jié)能的范圍定義為減少建筑使用過(guò)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。
二、建筑節(jié)能的主要技術(shù)途徑與創(chuàng)新
建筑節(jié)能的主要技術(shù)途徑有兩種,一種是減少能源總需求量;另一種是利用新能源。
(一)減少能源總需求量
據(jù)統(tǒng)計(jì),空調(diào)采暖能耗占建筑能耗的65%。目前,我國(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):
1、建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)
在建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)大范圍的氣候條件影響,針對(duì)建筑自身所處的具體環(huán)境氣候特征,重視利用自然環(huán)境(如外界氣流、雨水、湖泊和綠化、地形等)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。具體措施可歸納為以下幾個(gè)方面:
⑴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、圍墻等);
⑵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;
在建筑的平面布局方面,朝向的選擇很重要。冬季應(yīng)有適量的陽(yáng)光射入室內(nèi),避免冷風(fēng)吹襲;夏季則盡量減少太陽(yáng)直射室內(nèi)及外墻面,并有良好的通風(fēng)。可見,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)楹茫苊鈻|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(yáng)的部位,減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱量。
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,減少建筑面寬,加大進(jìn)深或增加組合體。
2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)
建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成部分(屋頂、外墻、門和窗、遮陽(yáng)等設(shè)施)的設(shè)計(jì)對(duì)建筑能耗與用戶所處熱舒適環(huán)境有根本的影響。一般增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用僅為總投資的3%~6%,而節(jié)能卻可達(dá)20%~40%。通過(guò)改善建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能,在夏季可減少室外熱量傳入室內(nèi),在冬季可減少室內(nèi)熱量的流失,使建筑熱環(huán)境得以改善,從而減少建筑冷、熱消耗。
⑴屋面節(jié)能
屋頂?shù)谋亍⒏魺崾菄o(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的重點(diǎn)之一。屋面保溫層的節(jié)能措施要點(diǎn),其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(guò)大;其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。
屋面隔熱降溫的方法有:架空通風(fēng)、屋頂蓄水或定時(shí)噴水、屋頂綠化等。我國(guó)南方夏季日照時(shí)間長(zhǎng),而且太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大,為防止大量輻射熱侵入室內(nèi),應(yīng)在屋頂設(shè)高效隔熱層,這是減少空調(diào)耗能的一個(gè)重要構(gòu)造措施。
⑵墻體節(jié)能
墻體是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體,其功能主要是承重,防水、防潮、隔熱、保溫。一般的單一墻體材料往往難以同時(shí)滿足保溫、隔熱要求,因而在節(jié)能的前提下,應(yīng)進(jìn)一步推廣空心磚墻及其復(fù)合墻體技術(shù)。復(fù)合墻體越來(lái)越成為當(dāng)代節(jié)能墻的主流。其一般做法是,用磚或鋼筋混凝土作承重墻,并與絕熱材料復(fù)合。
⑶窗戶節(jié)能
窗戶也是薄壁的輕質(zhì)構(gòu)體,是耗熱的薄弱環(huán)節(jié)。普通單層玻璃窗的能量損失約占建筑物冬季保溫或夏季降溫能耗的50%以上,改善其絕熱性能是節(jié)能的重點(diǎn)工作之一。并且應(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(yáng)性能(可用固定式或活動(dòng)式遮陽(yáng))。
另外,要重視屋檐、挑檐、遮陽(yáng)板,窗簾、百頁(yè)窗等構(gòu)造措施,這對(duì)于調(diào)節(jié)日照、節(jié)省能源是十分有效的,尤其是玻璃幕墻建筑,必須考慮良好的遮陽(yáng)、遮光條件。
3、提高終端用戶用能效率
高能效的采暖、空調(diào)系統(tǒng)與削減室內(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。
(二)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。新能源通常指非常規(guī)的可再生能源,包括有太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(fēng)能、生物質(zhì)能等。
⑴太陽(yáng)能
人們對(duì)各種太陽(yáng)能利用方式進(jìn)行了廣泛的探索,逐步明確了發(fā)展方向,使太陽(yáng)能初步得到一些利用,目前太陽(yáng)熱水器技術(shù)比較成熟,已具備相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,但仍需進(jìn)一步地完善太陽(yáng)熱水器的功能,并加強(qiáng)太陽(yáng)能建筑一體化建設(shè)。另外,要充分利用太陽(yáng)能的優(yōu)勢(shì),根據(jù)住宅的形態(tài)、構(gòu)造、設(shè)備的特點(diǎn),讓多項(xiàng)太陽(yáng)能技術(shù)搭配使用,如穿孔金屬板太陽(yáng)能集熱墻、太陽(yáng)能組合屋面板、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的綜合應(yīng)用等。
⑵地?zé)崮?br />
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)崮堋D壳拔覈?guó)的部分地區(qū)采用了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。它是利用了地球表面淺層地?zé)崮茏鳛槔錈嵩矗M(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供冷、供熱系統(tǒng)。它以傳熱介質(zhì)為載體,通過(guò)熱泵機(jī)組的運(yùn)行,冬季將土壤中的熱能傳遞轉(zhuǎn)移到需供暖的建筑物內(nèi)部,夏季又可以將建筑物內(nèi)的熱量,傳遞轉(zhuǎn)移到淺部地層中去。它充分利用了地下土壤常年溫度相對(duì)穩(wěn)定的特點(diǎn),與地能進(jìn)行冷熱交換提供所需的冷熱源。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)提高了整體運(yùn)行效率,是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的供熱熱源。
⑶風(fēng)能
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,但在建筑領(lǐng)域較為常見的風(fēng)能利用形式是自然通風(fēng)方式。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還積極研究余熱、廢熱回收利用技術(shù),減少對(duì)化石能源的開采和使用達(dá)到建筑節(jié)能的目的。
三、結(jié)束語(yǔ)
建筑節(jié)能是一項(xiàng)全方位的綜合性的系統(tǒng)工程,建筑節(jié)能技術(shù)涉及了建筑技術(shù)、材料技術(shù)、能源技術(shù)、智能技術(shù)、仿生技術(shù)、廢物再利用技術(shù)等,也涉及設(shè)計(jì)、施工、管理、政策法規(guī)等諸多部門。為了達(dá)到有效的建筑節(jié)能只靠建筑師是根本不夠的,建筑節(jié)能設(shè)計(jì)必須依靠各專業(yè)的通力合作才能創(chuàng)作出既符合建筑學(xué)原理,又符合節(jié)能原則的優(yōu)秀建筑。
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