目前,我國建筑用能浪費極其嚴重,而且建筑能耗增長的速度遠遠超過我國能源生產增長的速度,如果聽任這種高耗能建筑持續發展下去,國家的能源生產勢必難以長期支撐此種浪費型需求,從而不得不被迫組織大規模的舊房節能改造,這將要耗費更多的人力物力。在建筑中積極提高能源使用效率,就能夠大大緩解國家能源緊缺狀況,促進我國國民經濟建設的長期可持續發展。
一、建筑節能的含義
建筑能耗包括建造能耗與使用能耗兩大部分。建造過程中的能耗,包括建筑材料、建筑構配件、建筑設備的生產和運輸以及建筑施工和安裝中的能耗;使用過程中的能耗,包括房屋建筑和構筑物使用期內采暖、通風、空調、照明、家用電器、電梯和冷熱水供應等的能耗。 我們一般把建筑節能的范圍定義為減少建筑使用過程中的能耗,因此,通常意義上講的建筑能耗主要指建筑使用能耗。
二、建筑節能的主要技術途徑與創新
建筑節能的主要技術途徑有兩種,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
據統計,空調采暖能耗占建筑能耗的65%。目前,我國的采暖空調和照明用能量近期增長速度己明顯高于能量生產的增長速度,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容,一般可從以下幾方面實現:
1、建筑規劃與設計
在建筑規劃和設計時,根據大范圍的氣候條件影響,針對建筑自身所處的具體環境氣候特征,重視利用自然環境(如外界氣流、雨水、湖泊和綠化、地形等)創造良好的建筑室內微氣候,以盡量減少對建筑設備的依賴。具體措施可歸納為以下幾個方面:
⑴合理選擇建筑的地址、采取合理的外部環境設計(主要方法為:在建筑周圍布置樹木、植被、水面、假山、圍墻等);
⑵合理設計建筑形體(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。冬季應有適量的陽光射入室內,避免冷風吹襲;夏季則盡量減少太陽直射室內及外墻面,并有良好的通風。可見,從節能和熱環境考慮,建筑物以南北向或接近南北向為好,避免東西向,若不能都為南北向,主要房間宜設在冬季背風和朝陽的部位,減少圍護結構的散熱量。
在建筑設計中,原則上應減少建筑物外表面積,適當控制建筑體型系數,即建筑物外表面積與其所包圍的體積之比,減少建筑面寬,加大進深或增加組合體。
2、圍護結構節能設計
建筑圍護結構組成部分(屋頂、外墻、門和窗、遮陽等設施)的設計對建筑能耗與用戶所處熱舒適環境有根本的影響。一般增大圍護結構的費用僅為總投資的3%~6%,而節能卻可達20%~40%。通過改善建筑物圍護結構的熱工性能,在夏季可減少室外熱量傳入室內,在冬季可減少室內熱量的流失,使建筑熱環境得以改善,從而減少建筑冷、熱消耗。
⑴屋面節能
屋頂的保溫、隔熱是圍護結構節能的重點之一。屋面保溫層的節能措施要點,其一是屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數較高的保溫材料,以免屋面重量、厚度過大;其二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料,以防屋面濕作業時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,屋面上應設置排氣孔以排除保溫層內不易排出的水分。
屋面隔熱降溫的方法有:架空通風、屋頂蓄水或定時噴水、屋頂綠化等。我國南方夏季日照時間長,而且太陽輻射強度大,為防止大量輻射熱侵入室內,應在屋頂設高效隔熱層,這是減少空調耗能的一個重要構造措施。
⑵墻體節能
墻體是建筑外圍護結構的主體,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滿足保溫、隔熱要求,因而在節能的前提下,應進一步推廣空心磚墻及其復合墻體技術。復合墻體越來越成為當代節能墻的主流。其一般做法是,用磚或鋼筋混凝土作承重墻,并與絕熱材料復合。
⑶窗戶節能
窗戶也是薄壁的輕質構體,是耗熱的薄弱環節。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能的重點工作之一。并且應區別不同朝向控制窗墻比,盡量避免東西向開大窗,提高窗戶的遮陽性能(可用固定式或活動式遮陽)。
另外,要重視屋檐、挑檐、遮陽板,窗簾、百頁窗等構造措施,這對于調節日照、節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、遮光條件。
3、提高終端用戶用能效率
高能效的采暖、空調系統與削減室內冷熱負荷的措施并行,才能真正地減少采暖、空調能耗。首先,根據建筑的特點和功能,設計高能效的暖通空調設備系統,例如:熱泵系統、蓄能系統和區域供熱、供冷系統等。然后,在使用中采用能源管理和監控系統監督和調控室內的舒適度、室內空氣品質和能耗情況。
(二)利用新能源
在節約能源、保護環境方面,新能源的利用起至關重要的作用。新能源通常指非常規的可再生能源,包括有太陽能、地熱能、風能、生物質能等。
⑴太陽能
人們對各種太陽能利用方式進行了廣泛的探索,逐步明確了發展方向,使太陽能初步得到一些利用,目前太陽熱水器技術比較成熟,已具備相應的技術標準和規范,但仍需進一步地完善太陽熱水器的功能,并加強太陽能建筑一體化建設。另外,要充分利用太陽能的優勢,根據住宅的形態、構造、設備的特點,讓多項太陽能技術搭配使用,如穿孔金屬板太陽能集熱墻、太陽能組合屋面板、太陽能熱水系統的綜合應用等。
⑵地熱能
在利用地熱能時,一方面可利用高溫地熱能發電或直接用于采暖供熱和熱水供應;另一方面可借助地源熱泵和地道風系統利用低溫地熱能。目前我國的部分地區采用了地源熱泵空調系統。它是利用了地球表面淺層地熱能作為冷熱源,進行能量轉換的供冷、供熱系統。它以傳熱介質為載體,通過熱泵機組的運行,冬季將土壤中的熱能傳遞轉移到需供暖的建筑物內部,夏季又可以將建筑物內的熱量,傳遞轉移到淺部地層中去。它充分利用了地下土壤常年溫度相對穩定的特點,與地能進行冷熱交換提供所需的冷熱源。地源熱泵空調系統提高了整體運行效率,是一種高效、節能、環保的供熱熱源。
⑶風能
風能發電較適用于多風海岸線山區和易引起強風的高層建筑,但在建筑領域較為常見的風能利用形式是自然通風方式。國外發達國家還積極研究余熱、廢熱回收利用技術,減少對化石能源的開采和使用達到建筑節能的目的。
三、結束語
建筑節能是一項全方位的綜合性的系統工程,建筑節能技術涉及了建筑技術、材料技術、能源技術、智能技術、仿生技術、廢物再利用技術等,也涉及設計、施工、管理、政策法規等諸多部門。為了達到有效的建筑節能只靠建筑師是根本不夠的,建筑節能設計必須依靠各專業的通力合作才能創作出既符合建筑學原理,又符合節能原則的優秀建筑。
參考文獻:
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