民用建筑节能浅析

民用建筑节能浅析摘要：建筑节能是一个世界性的大潮流，也是现代建筑技术发展的一个基本方向和重大战略问题。人口膨胀、环境污染和能源短缺是当今和未来世界面临的三大问题。许多发达国家从1973年世界石油危机开始，就已经意识到建筑节能的重要性，开始大力建造节能建筑，在建筑物舒适性不断提高的同时，使建筑总能耗不断减少，从而缓解了能源需求，避免了能源危机的再度冲击。推进建筑节能，提高建筑使用过程中的能源利用效率，是节约能源、保护环境的客观需要，也是实施可持续发展战略的重要举措。关键词：建筑节能围护结构新技术新能源空调节能技术0前言据联合国有关组织和部门统计，1990年全球居住、商用和公共建筑部门耗用的能源约占全球总能耗的1/3，因此建筑节能在节约能源中占有举足轻重的地位。能源问题已成为世界各国关注的焦点，发达国家早在上世纪七十年代石油危机之后，就普遍实行了建筑节能并取得了显著成效。目前，建筑节能已成为世界建筑发展乃至经济发展的一个极为重要的热点，并在世界上很多国家中得到了迅速蓬勃的发展。1建筑节能的概念建设部于2005年发布了《民用建筑节能管理规定》中华人民共和国建设部令第143号，其中对民用建筑即居住建筑和公共建筑的建筑节能的概念明确为：是指民用建筑在规划、设计、建造和使用过程中，通过采用新型墙体材料，执行建筑节能标准，加强建筑物用能设备的运行管理，合理设计建筑围护结构的热工性能，提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和通风系统的运行效率，以及利用可再生资源，在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下，降低建筑能耗消耗，合理、有效地利用能源的活动。2建筑节能的意义2.1建筑节能有利于缓解资源紧张我国是一个发展中国家，人口众多，人均能源资源相对匾乏。据国家有关资料显示，我国能源资源中90%以上是煤炭，人均储量为世界平均水平的1/2，人均石油储量为世界平均水平的11%，天然气仅为4.5%；煤炭消耗量占世界总量的40%，石油消费仅次于法国，位居世界第二，中国对海外能源的依赖程度达50%以上。在土地资源方面，我国人均耕地只有世界人均耕地的1/3，水资源仅是世界人均占有量的1/4。目前，能源的紧张形势在我国已十分严峻，威胁国家的稳定和安全。我国又是一个建筑大国，20多年来，建筑迅速发展，全国城乡到处大量新建房屋，人民生活大有改善。近几年，全国每年竣工的房屋面积约20亿㎡，建筑规模已超过欧美各发达国家之和。在经济持续发展、人民生活不断提高的条件下，在今后相当长的一段时间内，还将保持如此巨大的建设规模。由于我国人口众多，经济发展迅速，既有建筑面积已达420亿㎡(其中城市建筑面积约140亿㎡)，并将继续快速增加。我国在新时期所建的新建建筑以及原有420亿㎡存量建筑是否节能，不仅关系到能否缓解我国能源供求的紧张状况，而且还关系到全球的气候变化与可持续发展。这些建筑几十年至近百年的使用期间，在采暖、空调、通风、炊事、照明、热水供应等方面要不断消耗大量能源，建筑运行的能耗占全国能源总消费比例已超过27.6%，这个比例还会进一步提高。国民经济要实现可持续发展，推行建筑节能势在必行、迫在眉睫。在建筑中积极提高能源使用效率，就能够大大缓解国家能源紧缺状况，促进我国国民经济建设的发展。因此，建筑节能是人类社会发展的必然趋势，是中国改革和发展的迫切要求，也是21世纪中国建筑事业发展的一个重点和热点。温家宝总理在《政府工作报告》中指出，要大力提倡节约能源、资源的生产方式和消费方式，在全社会形成节能意识和风气，加快建设资源节约型社会。由此可见，建筑节能工作在当前我国建设节约型社会中已经是举足轻重、刻不容缓。2.2建筑节能有利于减少环境污染无节制的大量能源消耗，对地球的大气和生态环境造成了严重破坏，带来了灾难性后果。能源消耗越大，对大气、土壤、水质造成的污染就越严重。这些问题的严重性已促使人们逐渐理性地认识到，要保持社会、经济的可持续发展，保护人类赖以生存的生态环境，必须改变过去无节制地使用能源，在政策、技术、产品、宣传等方面努力降低能耗、减少环境污染。全面推进建筑节能，会使能源使用量减少，污染减轻，热岛效应减小，从而改善室外环境，实现人类与自然的和谐。3建筑节能技术途径理想的节能建筑应在最少的能量消耗下满足以下三点，一是能够在不同季节、不同区域控制接收或阻止太阳辐射；二是能够在不同季节保持室内的舒适性；三是能够使室内实现必要的通风换气。3.1建筑规划与设计在建筑规划和设计时，根据建筑自身所处的具体环境气候特征，重视利用自然环境，如外界气流、雨水、湖泊和绿化、地形等，创造良好的建筑室内微气候，以尽量减少对建筑设备的依赖。具体措施可归纳为以下三个方面：合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计，如在建筑周围布置树木、植被、水面、假山、围墙等；合理设计建筑形体(包括建筑整体体形和建筑朝向)，充分利用建筑室外微环境来改善建筑室内微环境；合理设计建筑各部件的结构构造和建筑内部空间的分隔，以改善既有的微气候。3.2建筑围护结构的保温节能在整个建筑物的热损失中，围护结构传热的热损失达70%～80%，改善建筑物围护结构的热工性能，可以达到夏季隔绝室外热量进入室内，冬季防止室内热量泄出室外，使建筑物室内温度尽可能接近舒适温度，以减少通过辅助设备，如采暖、制冷设备，来达到合理舒适室温，最终达到节能的目的。在围护结构传热耗热量中，对建筑物整体热工性能均衡影响较大的是外墙、外窗及屋面三大围护结构，这三部分的节能技术是各国建筑界都非常关注的。3.2.1外墙节能技术一般外墙在建筑的外围护结构中所占的比例最大（全玻璃幕墙除外），由墙体传热造成的热损失占整个建筑的热损失的比例也最大，大约为30%~40%。因此，墙体的保温隔热是建筑节能的非常重要的组成部分。根据保温层与外墙的位置关系，墙体保温大致可分为外保温、内保温、夹芯保温等几种形式。外墙外保温的保温层位于外墙外侧，包覆整个外墙，避免了主体墙直接与室外空气接触，能有效地解决热桥问题，节能效果显著，是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。做法有膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温、聚苯板现浇混凝土外墙保温、胶粉聚苯颗粒外墙保温等。相对于内保温、夹芯保温等墙体保温技术，外保温系统有以下优势：（1）适用范围广。外墙外保温适用于采暖和有空调的工业与民用建筑，既可用于新建的工程，又可用于旧房改造。（2）保护主体结构，延长建筑物的寿命。采用外墙外保温系统，保温层置于建筑物围护结构外侧，缓冲了因温度变化导致结构变形产生的应力，避免了雨、雪、冻、融、干、湿循环造成的结构破坏，减少了空气中有害气体和紫外线对围护结构的侵蚀。可有效防止和减少墙体和屋面的温度变形，有效地消除了顶层墙体常见的斜裂缝或八字裂缝。（3）有利于室温保持稳定。外保温墙体由于蓄热能力较大的结构层在墙体内侧，当室内受到不稳定热作用，室内空气温度上升或下降时，墙体结构能够吸引或释放热量，有利于室温保持稳定。（4）消除了（热桥）的影响，减少保温材料用量。在内外墙交界部位、外墙圈梁、构造柱、框架梁、柱、门窗洞口以及顶层女儿墙与屋面板交界周边易产生“热桥”，采用外保温，既可防止这些部位产生的结露，又可消除“热桥”造成的附加热损失，同时也节约了保温材料的用量。（5）增加房屋的使用面积。由于保温材料贴在墙体的外侧，主体结构总体减薄，从而增加每户的使用面积。3.2.2门窗节能技术整个建筑的热损失中，由门窗引起的热损失占20%～30%。所以，门窗也是围护结构中节能的重点部位。门窗节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳能辐射三个方面进行。减少渗透量可以减少因室内外冷热气流的直接交换而增加设备负荷，可通过采用密封材料增加窗户的气密性；减少传热量是防止室内外温差的存在而引起的热量传递，需加强节能型窗框(如塑性窗框、隔热铝型窗框等)和节能玻璃(如中空玻璃、热反射玻璃等)等技术的推广和应用。3.2.3屋面节能技术整个建筑的热损失中，由屋面引起的热损失占10%～20%。屋面的保温隔热同样也是围护结构节能的重点。屋面在整个建筑围护结构面积中所占的比例远低于外墙，但对于一般顶层房间来说，却是外围护结构所占面积最大的。在冬季严酷的风雪侵蚀和夏季强烈的太阳辐射下，如果屋面的保温隔热性能太差，对顶层房间的室内热环境和建筑的采暖空调能耗的影响将是比较严重的。为提高屋面的保温隔热性能，屋面应选用导热系数小，蓄热系数大的保温隔热材料，不宜选用吸水率高的材料（如膨胀珍珠岩），以防止屋面湿作业时，保温隔热层大量吸水，降低热工性能。提倡选用挤塑型聚苯板（XPS板）、现场喷涂硬泡聚氨酯或聚氨酯板、高密度聚苯板（EPS板）等保温材料，强度高，施工方便，成本低，工艺简单，经济效益明显，是建筑屋面中一种理想的节能材料。另外，还可以设置架空通风屋面、坡屋面、绿化屋面等，绿化屋面不仅有利于屋顶的保温与隔热，而且赏心悦目，美化环境。3.3利用新能源在节约能源、保护环境方面，新能源的利用起至关重要的作用。新能源通常指非常规的可再生能源，可再生能源是清洁能源，是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分成广泛，适宜就地开发利用。主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。在建筑中加强太阳能的利用是实现可持续发展的重要环节，太阳能可以为建筑供暖、供热、供电，甚至能够提供建筑物的全部能量。通过20多年的太阳能应用实践，可以发现利用太阳能是减少常规能源消耗的有效途径，在建筑领域中有广阔的发展前景。国际上已经把太阳能利用与建筑结合作为重点工作来进行。我国经贸委在颁布的《新能源和可再生能源产业发展“十五”规划》中，也明确提出在建筑中推荐使用太阳能系统。太阳能建筑系统的实现，需要太阳能行业、建筑设计行业、太阳能热水器行业和建筑室内热水系统行业诸方面的融合。太阳能热水设备作为一种清洁能源的利用，在环境改善中发挥了巨大的作用。尽管我国发展太阳能光热与建筑一体化才刚刚起步，但总的看来，我国在这方面还是走在世界前列的，我国的太阳能真空管集热技术在国际上就处于领先水平，新型太阳能集热器的试制成功，使太阳能热水器可直接作为建筑构件，在屋顶、墙面和阳台应用。例如斜坡和平顶镶嵌式太阳能热水器集热板均可紧贴屋面或作为屋面组成部分，加之先进的电子自控应用，还能使太阳能热水器具有调节水量、流量、不充冷水、平衡自来水和热水流量等功能。3.4加大空调节能技术的开发和研究近几年空调建筑有了很大的发展，特别是公共建筑多数都安装了空调，炎夏季节，城市电网高峰负荷约有约有1/3用于空调制冷，使许多地区用电高度紧张，拉闸限电频繁。2004年炎夏，多数电网负荷再创历史新高，全国电网差不多全面告急，24个省市不得不拉闸限电。随着人民生活水平的提高，各类建筑的继续增加，空调建筑的进一步普及，空调制冷负荷必然会继续增长。计到2020年，全国制冷电力负荷高峰将达到约1.8亿KW，相当于10个三峡电站的满负荷出力。由此可见，单纯以建设电力设施来满足空调采暖、制冷需要，使许多发电和输配电设施在全年的大部分时间闲置，既大量消耗国家资金和能源资源，又增加环境污染，今后势必难以为继。但如果能够降低空调能耗，把日益增加的能耗减少一半，进而逐步达到国家的能耗水平，则可大大减少煤矿、电站电网设施建设的规模，这才是“釜底抽薪”的根本大计。否则尽管继续加大煤矿、电站电网建设力度，电力紧张状况仍将难以缓解。结语建筑节能是关系国家经济全局、影响长远建设与能源安全的重要问题。如果不引起重视，采取切实措施，照目前的势头再拖延十几年，全国每年将浪费好几亿吨标准煤的能源，势必造成难以承受的负担。在严峻的能源形势下，必须按照以人为本，全面、协调、可持续的科学发展观，抓住当前大规模建造房屋的历史性的战略机遇，高度重视，迅速行动，按照建设节约型社会的要求，坚决把建筑节能工作搞上去，把建筑用能大量节省下来，以提高资源利用效率，保护生态环境，使人和自然更加和谐，为国家民族的长远发展创造条件。主要参考文献：[1]罗继杰等，全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇（暖通空调动力），中国建筑标准设计研究院[2]