浅谈建筑节能

浅谈建筑节能引言能源短缺问题，已成为当代举世瞩目的问题。在1979年联合国召开的维也纳科学技术促进发展会议上，能源被列为人类面临的四大问题(能源、粮食、人口、环境)之一。二十世纪以来，世界能源消耗的增长，远远超过了人口增长的速度。1900至1975年，全世界人口由15.71亿增加到40.45亿，增长1.5倍，而同一时期能源消耗由7.75亿吨增加到85.7亿吨标准燃料，增加10倍。由此可见，本世纪能源的消耗十分惊人，已造成世界能源的逐渐枯竭，以及各国能源供应的短缺状况。据1978年在土耳其召开的世界能源会议报导：世界化石燃料的经济可采储量约为7300亿吨(折合标准煤炭)。按现在的开采技术水平，煤只能用200午，石油30余年，天然气50年。常规能源很快会枯竭。我国的能源形势怎样呢？从储量来看，煤、油、气、水力等常规能源资源很丰富；从开采量看，近年来已达6亿吨标煤，占世界第四位，而消费量也近6亿吨，占世界第三位。我国能源消费量的增长速度远远超过美俄等国，但每人平均能源消费量却很低，仅为0.6吨，美国是8.1吨，日本是3.6吨，比世界平均水平还低二倍。另一个差距是能源的有效利用率问题，我国的有效利用率仅占28%，而西欧国家为40%，美国为51%。由于利用率低的原因，我国消耗一吨能源所创造的国民经济生产总值为308美元，而美国是664美元，日本是1299美元。总的来说，我国的能源供求一直是相当紧张的，能源缺口很大，严重影响国民经济的迅速发展。可见，整个世界的能源形势是很紧张的。但究竟怎样解决能源短缺问题呢？各国认为，根本的途径是开源节流。除增加能源生产和开发新能源以外，就目前来讲，节约能源是解决当前世界能源的首要任务。因为各国都不同程度地存在着能源浪费的现象，尤其是我国浪费更为严重。国外把节约下来的能源称为煤、石油、天然气、核能之外的第五种能源。可见节能的重要性。建筑使用过程中所消耗的能量，即通常所说的建筑能耗，在社会总能耗中占有很大的比例，而且，社会经济越发达，生活水平越高，这个比例越大。西方发达国家，建筑能耗占社会总能耗的30％～45％。美国一次能源消耗量，2000年达到36.55亿吨标准煤，其中建筑能耗占33.7％，工业能耗占35.9％，交通能耗战24.8％、法国建筑能耗占社会总能耗的45％。我国尽管社会经济发展水平和生活水平都还不高，但建筑能耗已占社会总能耗的27.6％，正逐步上升到30％。不论西方发达国家还是我国，建筑能耗状况都是牵动社会经济发展全局的大问题。由于建筑能耗在社会总能耗中所占比例较大，建筑节能成为世界节能浪潮的主流之一，建筑节能技术已成为当今世界建筑技术发展的重点之一。所谓建筑节能，就是在满足居住舒适性要求的前提下，在建筑中使用隔热保温的新型墙体材料和高能效比的采暖空调设备，达到节约能源、减少能耗、提高能源利用效率之目的。建筑节能的几种途径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,保温性能不能满足设计标准。因而在节能的前提下，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，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。（2）提高住宅外窗的气密性，减少冷空气渗透。（3）改善住宅门窗的保温性能。（4）设置“温度阻尼区”。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的研究。屋面节能措施的要点，其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，;其二是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，现在，高效保温材料已经开始应用于屋面，一些建筑的屋面保温，采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层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，也可用于带有曲面的屋面，其保温工程更可显示出它的优越性。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，只占理论资源量的很小一部分。所以，太阳能的开发利用有巨大的潜力。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、主动式太阳能采暖与空调、以及太阳能发电等等。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，如果将太阳能源充分加以利用，不仅有可能节省大量常规能源，而且有可能在某些区域完全利用太阳能采暖。5.夜间通风夜间通风方法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。在夏季，为了获得舒适的室内环境，则需要空调供冷系统。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则可以作为一种很好的自然冷源加以利用。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。建筑节能新技术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。目前，建筑节能的途径主要包括：尽量减少不可再生能源的消耗，提高能源的使用效率；减少建筑围护结构的能量损失；降低建筑设施运行的能耗。在这三个方面，高新技术起着决定性的作用。当然建筑节能也采用一些传统技术，但这些传统技术是在先进的试验论证和科学的理论分析的基础上才能用于现代化的建筑中。1.减少能源消耗，提高能源的使用效率为了维持居住空间的环境质量，在寒冷的季节需要取暖以提高室内的温度，在炎热的季节需要制冷以降低室内的温度，干燥时需要加湿，潮湿时需要抽湿，而这些往往都需要消耗能源才能实现。从节能的角度讲，应提高供暖(制冷)系统的效率，它包括设备本身的效率、管网传送的效率、用户端的计量以及室内环境的控制装置的效率等。这些都要求相应的行业在设计、安装、运行质量、节能系统调节、设备材料以及经营管理模式等方面采用高新技术。如目前在供暖系统节能方面就有三种新技术：①利用计算机、平衡阀及其专用智能仪表对管网流量进行合理分配，既改善了供暖质量，又节约了能源；②在用户散热器上安设热量分配表和温度调节阀，用户可根据需要消耗和控制热能，以达到舒适和节能的双重效果；③采用新型的保温材料包敷送暖管道，以减少管道的热损失。近年来低温地板辐射技术己被证明节能效果比较好，它是采用交联聚乙烯(PEX)管作为通水管，用特殊方式双向循环盘于地面层内，冬天向管内供低温热水(地热、太阳能或各种低温余热提供)；夏天输入冷水可降低地表温度(目前国内只用于供暖)；该技术与对流散热为主的散热器相比，具有室内温度分布均匀，舒适、节能、易计量、维护方便等优点。2.减少建筑围护结构的能量损失建筑物围护结构的能量损失主要来自三部分：①外墙；②门窗；③屋顶。这三部分的节能技术是各国建筑界都非常关注的。主要发展方向是，开发高效、经济的保温、隔热材料和切实可行的构造技术，以提高围护结构的保温、隔热性能和密闭性能。2.1外墙节能技术在建筑中，外围护结构的热损耗较大，外围护结构中墙体又占了很大份额。所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节。就墙体节能而言，传统的用重质单一材料增加墙体厚度来达到保温的作法已不能适应节能和环保的要求，因此发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。外墙内保温施工，是在外墙结构的内部加做保温层。内保温施工速度快，操作方便灵活，可以保证施工进度。内保温应用时间较长。技术成熟，施工技术及检验标准是比较完善的。在2001年外墙保温施工中约有90％以上的工程应用内保温技术。被大面积推广的内保温技术有：增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。但内保温会多占用使用面积，“热桥”问题不易解决，容易引起开裂，还会影响施工速度，影响居民的二次装修，且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性，决定了其必然要被外保温所替代。外保温技术及其特点：外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比，技术合理，有其明显的优越性，使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料，外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程，也适用于旧楼改造，适用于范围广，技术含量高；外保温包在主体结构的外侧，能够保护主体结构，延长建筑物的寿命；有效减少了建筑结构的热桥，增加建筑的有效空间；同时消除了冷凝，提高了居住的舒适度。目前比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种。(1)外挂式外保温。外挂的保温材料有岩(矿)棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板(简称聚苯板，EPS、XPS)、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本，已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。该外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上。然后抹抗裂砂浆，压人玻璃纤维网格布形成保护层。最后加做装饰面。还有一种做法是用专用的固定件将不易吸水的各种保温板固定在外墙上，然后将铝板、天然石材、彩色玻璃等外挂在预先制作的龙骨上，直接形成装饰面。由贝聿铭先生设计的中国银行总行办公楼的外保温就是采用的这种设计。这种外挂式的外保温安装费时，施工难度大。且施工占用主导工期，待主体验收完后才可以进行施工。在进行高层施工时，施工人员的安全不易得到保障。(2)聚苯板与墙体一次浇注成型。该技术是在混凝土框一剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内，在即将浇注的墙体外侧，然后浇注混凝土，混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题，其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活。工效提高，工期大大缩短，且施工人员的安全性得到了保证。而且在冬季施工时。聚苯板起保温的作用，可减少外围围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、连续浇注，否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬，影响后序施工。其中内置的聚苯板可以是双面钢丝网的，也可以是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接，主要是依靠内侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘接力，其结合性能良好，具有较高的安全度。单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接，主要依靠混凝土与聚苯板的粘接力以及斜插钢筋、L型钢等与混凝土墙体的锚固力，结合性能也较好。与双钢丝网相比较，单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰，节省了工时和材料。其造价可降低10％左右。但此两种做法都采用了钢丝网架，造价较高，且钢材是热的良导体，直接传热，会降低墙体的保温效果。(3)聚苯颗粒保温料浆外墙保温。将废弃的聚苯乙烯塑料(简称为EPS)加工破碎成为0.5～4mm的颗粒，作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层(或是面层防渗抗裂二合一砂浆层)。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法。这种工法是目前被广泛认可的外墙保温技术。该施工技术简便。可以减少劳动强度，提高工作效率；不受结构质量差异的影响，对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平，直接用保温料浆找补即可，避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该技术解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、面层易开裂等问题，从而实现外墙外保温技术的重要突破。与别的外保温相比较，在达到同样保温效果的情况下，其成本较低，可降低房屋建筑造价。例如与聚苯板外保温相比较，每平方米可降低25元左右。在天津云琅新居高层外墙保温工程中采用的就是此种技术。