摘要:本文根據(jù)中國目前建筑節(jié)能現(xiàn)況進(jìn)行分析,從資源回收利用、新能源開發(fā)利用、紙建筑三個(gè)方面說明了建筑節(jié)能的重要性,介紹了建筑能耗基本情況,并論述了增體節(jié)能、門窗節(jié)能、屋面節(jié)能、利用太陽能、夜間通風(fēng)五種節(jié)能途徑。
關(guān)鍵詞:建筑能耗 節(jié)能材料 墻體節(jié)能 門窗節(jié)能 屋面節(jié)能 太陽能
早在20世紀(jì)70年代,建筑節(jié)能概念就被正式提出。建筑節(jié)能的核心是減少建筑耗能,提高建筑中的能源利用效率。同時(shí),建筑節(jié)能需以不影響人們感覺舒適度為前提,即室溫冬季不低于18℃,夏季不高于26℃。時(shí)隔30年,石油與能源總是再次上升為“國際事件”。而我國的能源問題更是顯露無遺:石油消耗量僅次于美國、燃煤緊張、拉閘限電、北方供暖受阻、成品油價(jià)格一漲再漲…..我國下面臨一場真正的能源危機(jī),建筑節(jié)能迫在眉睫。隨著技術(shù)的日新月異,能源短缺已不容忽視,節(jié)約能源已受到世界性的普遍關(guān)注,在我國亦不例外。全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,長此以往,將嚴(yán)重世界的可持續(xù)。因此,能源將成為本世紀(jì)的熱門話題,我們必須從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā),使建筑盡可能少地消耗不可再生資源,降低對(duì)外環(huán)境的污染,并為使用者提供健康、舒適、與和諧的工作及生活空間。
一、 中國建筑能耗基本情況
我國目前建筑能耗特點(diǎn)可概括為:(1)南方北方地區(qū)氣候差異大,僅北方地區(qū)有采暖且北方建筑采暖能耗高,比例大;(2)城鄉(xiāng)住宅能耗使用差異大;(3)住宅及一般公共建筑與發(fā)達(dá)國家相比能耗尚處在較低水平,但有明顯的增長趨勢;(4)大型公共建筑能耗浪費(fèi)嚴(yán)重,節(jié)能潛力大,新建建筑中此類建筑的比例呈增長趨勢;(5)長江流域大面積居住建筑新增采暖需求,必須找到有效地解決方案,否則將成為嚴(yán)重的能源負(fù)擔(dān)。
我國的建筑能耗量約占全國總用能量的1/4,居耗能首位。近年來我國建筑業(yè)得到了快速的發(fā)展,需要大量的建造和運(yùn)行使用能源,尤其是建筑的采暖和空調(diào)耗能。據(jù)統(tǒng)計(jì),1994年全國僅住宅建筑能耗在基本上不供熱水的情況下為1.54*108t標(biāo)準(zhǔn)煤,占當(dāng)年全能源消耗總量12.27*109t標(biāo)準(zhǔn)煤的12.6%。目前每年城鎮(zhèn)建筑僅采暖一項(xiàng)需要耗能1.3*108t標(biāo)準(zhǔn)煤,占全國能源消費(fèi)總量的11.5%左右,占采暖區(qū)全社會(huì)能源消費(fèi)的20%以上,在一些嚴(yán)寒地區(qū),城鎮(zhèn)建筑能耗高達(dá)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)能源消費(fèi)的50%。與此同時(shí),由于建筑供暖燃用大量煤炭等礦物能源,使周圍的自然與生態(tài)環(huán)境不斷惡化。在能源的利用過程中,化石類燃料燃燒時(shí)排放到大氣的污染物中,99%的氮氧化物、99%的 CO、91%r SO2、78%的CO2、60%的粉塵43%的碳化氫是化石類燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的,其中煤燃燒產(chǎn)生的占大多數(shù)。燃煤產(chǎn)生的大氣污染物中SO2占87%、氮氧化物占67%,CO2 占71%,煙塵占60%。由于我國是主要以煤而不是以油、氣等優(yōu)質(zhì)能源作為主要能源消耗的國家,每年由于燃燒礦物煤料向地球大氣排放的二氧化碳僅次于美國居世界第二,預(yù)計(jì)到2020年,中國將取代美國成為世界二氧化碳排放第一大國,中國對(duì)于全球氣候變暖承擔(dān)著重大的責(zé)任,而作為耗能大戶的建筑,其節(jié)能也就職為關(guān)系國計(jì)民生的重大問題。
我國節(jié)能工作與發(fā)達(dá)國家相比起步較晚,能源浪費(fèi)又十分嚴(yán)重。如我國的建筑采暖耗熱量:外墻大體上為氣候條件接近的發(fā)達(dá)國家的4—5倍,屋頂為2.5—5.5倍,外窗為1.5—2.2倍;門窗透氣性為3—6倍;總耗能是3—4倍。如果聽任高耗能建筑大行其道,建筑能耗增長的速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國能源生產(chǎn)可能增長的速度,國家的能源生產(chǎn)勢必難以長期支撐這種浪費(fèi)型需求,從而不得不組織大規(guī)模的舊房節(jié)能改造,將耗費(fèi)更多的人力、物力。另外,每年新建和改建的幾千萬棟建筑要消耗幾十億噸林木、磚石和礦物材料,造成森林的過度砍伐,材料資源的大量增長的原因:(1)房屋建筑繼續(xù)建筑增加:(2)城鎮(zhèn)化不斷加快:(3)人們對(duì)建筑熱舒適性的要求越來越高:(4)采暖區(qū)大大向南擴(kuò)展;(5)居民家庭用電器品種數(shù)量增加;(6)農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。
二、我國建筑節(jié)能發(fā)展的對(duì)策
1.各級(jí)政府要提高認(rèn)識(shí),轉(zhuǎn)變職能,把建筑節(jié)能列入國家決策層的重要義程
首先各級(jí)政府要把建筑節(jié)能提高到實(shí)施資源戰(zhàn)略和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的高度來認(rèn)識(shí):其次要把建筑節(jié)能作為實(shí)施公共服務(wù)、強(qiáng)化資源戰(zhàn)略管理和加強(qiáng)環(huán)境建設(shè)的重要職能來對(duì)待;第三由政府實(shí)施建筑節(jié)能示范工程試點(diǎn)小區(qū),通過示范工程試點(diǎn)小區(qū),通過示范工程以點(diǎn)帶面,這是市場經(jīng)濟(jì)條件下政府推動(dòng)建筑節(jié)能的一種有效工作方法。
2.經(jīng)建建筑節(jié)能、設(shè)計(jì)研究領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)
加快對(duì)建筑節(jié)能研究、政府應(yīng)將節(jié)能工作放在能源戰(zhàn)略的首要地位,把推動(dòng)建筑節(jié)能的運(yùn)作擺上議事日程,把建筑節(jié)能作為城市生態(tài)環(huán)保的一項(xiàng)措施來抓。建議各地應(yīng)以建設(shè)局、房管局為主組建市建筑節(jié)能領(lǐng)導(dǎo)小組,負(fù)責(zé)當(dāng)?shù)亟ㄖ?jié)能的研究、設(shè)計(jì)、建設(shè)、規(guī)劃制訂實(shí)施推廣建筑節(jié)能的目標(biāo)措施、組織協(xié)調(diào)和監(jiān)督管理。設(shè)立當(dāng)?shù)亟ㄖ?jié)能的辦事機(jī)構(gòu)一建筑節(jié)能管理辦公室,具體負(fù)責(zé)當(dāng)?shù)亟ㄖ?jié)能的研究、設(shè)計(jì)、建設(shè)的組織實(shí)施和相關(guān)的管理工作。只有組織機(jī)構(gòu)落實(shí)了,才能使建筑節(jié)能逐步走了健康、有序的發(fā)展軌道。
3.編制建筑節(jié)能專項(xiàng)規(guī)劃和加強(qiáng)監(jiān)督管理
為了加快節(jié)能建設(shè)和使建筑節(jié)能有序發(fā)展,應(yīng)編制建筑節(jié)能的規(guī)劃和實(shí)施計(jì)劃等。在新建住宅中,要嚴(yán)格執(zhí)行國家家關(guān)于《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、民用建筑節(jié)能管理實(shí)施辦法〉民用建筑環(huán)境與節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)〉,使建筑能耗滿足規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求,通過行政立法,把推廣建筑節(jié)能從一種號(hào)召性行為轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N強(qiáng)制性行為,以全面啟動(dòng)全國建筑節(jié)能工作,并加強(qiáng)落實(shí)和監(jiān)督管理。對(duì)老的住宅可調(diào)整、完善和改造的,也應(yīng)采取相應(yīng)措施逐步進(jìn)行改造。只有采取強(qiáng)化節(jié)能的措施和提高效能的政策,走“能源消耗最少,環(huán)境污染最小”的發(fā)展道路,才能形成能源可持續(xù)發(fā)展的機(jī)制,為今后城市建設(shè)更長遠(yuǎn)的循環(huán)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
4.注重“產(chǎn)學(xué)研”,加快對(duì)建筑節(jié)能的研究設(shè)計(jì)工作
要把建筑節(jié)能的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝、新建材及先進(jìn)適用成套技術(shù)的研究、生產(chǎn)和推廣應(yīng)用擺上“產(chǎn)學(xué)研”單位的重要議程。加強(qiáng)學(xué)科和部門之間的橫向聯(lián)合,積極開展組織設(shè)計(jì)和攻關(guān)工作。組織科研機(jī)構(gòu)、建筑設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)、新建材開發(fā)的專家和生產(chǎn)廠家積極開展對(duì)建筑節(jié)能的研究,設(shè)計(jì)攻關(guān)工作。(1)開展標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化與工業(yè)化相結(jié)合的設(shè)計(jì),為實(shí)現(xiàn)住宅建筑節(jié)能的通用化、配套化、系統(tǒng)化提供技術(shù)支持;(2)在建筑體系上,要加快以承重結(jié)構(gòu)為主線,包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)、隔斷、廚衛(wèi)、門窗、管線等形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,符合產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展方向的完整建筑節(jié)能體系;(3)使用建筑節(jié)能部品體系,包括外圍護(hù)、內(nèi)圍護(hù)、廚衛(wèi)、設(shè)備、智能化、小區(qū)配套等六大部品體系,要形成通用部品、系列開發(fā)、規(guī)模生產(chǎn),不斷研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出新穎、環(huán)保、防污、隔熱的建筑節(jié)能材料;(4)加速建設(shè)科技成果的轉(zhuǎn)化及應(yīng)用,使用智能遮陽及門窗自控系統(tǒng),門窗應(yīng)向節(jié)能、高檔、新型、多功能、多品種的方向發(fā)展,減少使用能源,衛(wèi)生間上下水管設(shè)計(jì)和使用u型管,避免外溢返臭和冬天防寒;(5)在住宅中設(shè)計(jì)儲(chǔ)放再生水的固定容器,充分利用再生水,要使建筑成為節(jié)能建筑和綠色環(huán)保建筑。
5.制定經(jīng)濟(jì)扶持政策,加大對(duì)建筑節(jié)能資金的投入
在建筑節(jié)能的研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)和建設(shè),對(duì)新技術(shù)、新建材的研究和推廣應(yīng)用中,沒有資金名優(yōu)是紙上談兵。要?jiǎng)?chuàng)新投融資體制,想方設(shè)法籌措開發(fā)建筑節(jié)能的資金,要制定經(jīng)濟(jì)扶持政策,建立和完善建筑節(jié)能的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策,例如可減少土地出讓金收益,或養(yǎng)活營業(yè)稅等,不斷研究探索建筑節(jié)能的發(fā)展基金,采取多元化籌措建筑節(jié)能資金的辦法,加大對(duì)建筑節(jié)能資金的投入,為加快促進(jìn)建筑節(jié)能提供資金保障。
6.積極推廣和使用新型建筑節(jié)能材料
對(duì)氣密性、水密性、保溫性、抗變形性、環(huán)保、隔音、防污、保溫、隔熱的特殊建筑節(jié)能材料要大力推廣使用。積極推廣使用低輻射鍍膜玻璃LOW—E.這種下班即可以達(dá)到在科季有效利用太陽輻射熱能熱室內(nèi)物休,并阻止室內(nèi)紅外熱輻射通過玻璃向室外泄漏的保溫效果;在夏季又可達(dá)到阻擋室外的紅外熱輻射影響室內(nèi)濕度的隔熱效果,從而實(shí)現(xiàn)降低住宅建筑總能耗的目的。積極推廣應(yīng)用“四新”技術(shù)和產(chǎn)品,經(jīng)常開展建筑節(jié)能材料展示推廣會(huì)。使建筑節(jié)能材料通用化,配套化、系統(tǒng)化。要開展建筑節(jié)能設(shè)計(jì)大賽,重獎(jiǎng)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)人才。
7.大力宣傳建筑節(jié)能的重要意義
要利用廣播、電視、報(bào)紙、雜志、黑板報(bào)等各種宣傳工具,廣泛宣傳建筑節(jié)能和節(jié)約能源的重要意義。國家兩部兩委關(guān)于《夏熱科冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》已發(fā)文實(shí)施,對(duì)建筑節(jié)能的外墻保溫及外門窗保溫等已提出要求,要廣泛宣傳“設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”,落實(shí)監(jiān)督實(shí)施“設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”,把建筑節(jié)能當(dāng)作一項(xiàng)戰(zhàn)略決策的大事來抓。我國是能源稀缺國家,節(jié)能是我國的一項(xiàng)戰(zhàn)略決策,建筑節(jié)能是住宅建設(shè)發(fā)展的方向。只有人口、資源和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,才是可持續(xù)循環(huán)發(fā)展的最佳途徑。
三、幾種節(jié)能途徑
1.墻體節(jié)能
增體是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體,其所用材料的保溫性能直接建筑的耗熱量。我國以實(shí)心粘土磚為墻休材料,保溫性能不能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。以外墻為例,JGJ26-1955標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在建筑物形體系數(shù)(建筑物與室外大氣接觸的外表面積與所包圍的體積的比值)小于0.3時(shí),北京地區(qū)傳熱系數(shù)不超過去時(shí)1.16W(m2.k),而常用的內(nèi)抹灰磚墻,傳熱系數(shù)都大于上述節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。因而在節(jié)能的前提下,應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)廣空心磚墻及其復(fù)合墻體技術(shù)。
2.門窗節(jié)能
外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅總能耗的比例較大,其中傳熱損失為1/3,冷風(fēng)滲透為1/3,所以在保證日照、采光、通風(fēng)、觀景要注的條件下,盡量減小住宅外門窗本身的傳熱量。其節(jié)能措施有:
(1)控制住宅窗墻比。住宅窗墻比是指住宅窗戶洞庭湖口面積與住宅立面單元面積的比值,JGJ26-1955《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住部分)》對(duì)不同朝向的住宅窗比做了嚴(yán)格的規(guī)定,指出“北向、東向和西向、南向的窗墻比分別不應(yīng)超過20%\30%\35%.
(2) 提高住宅外窗的氣密性,減少冷空氣滲透。如設(shè)置泡沫塑料密封條,使用新型的、密封性能良好的門窗材料。而門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料(如毛氈)、弱性密閉型材料(如聚已烯泡沫材料)、密封膏以及邊框設(shè)灰口等密封,框與扇的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風(fēng)槽等;扇與扇之間的密封可用密封條、高低縫及縫外壓條等;扇與玻璃之間的密封可用各種彈性壓條等。
(3)改善住宅門窗的保溫性能。戶門與陽臺(tái)門應(yīng)結(jié)合防火、防盜要求,在門的空腹內(nèi)填充聚苯乙烯板或巖棉板,以增加其絕熱性能;窗戶最好采用鋼塑復(fù)合窗和塑料窗,這樣可避免金屬窗產(chǎn)生的冷橋,可設(shè)置雙玻璃或三玻璃,并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃,有條件的住宅可采用低輻射玻璃;縮短窗扇的縫隙長度,采用大窗扇,減少小窗扇,擴(kuò)大單塊玻璃的面積,減少窗芯,合理地減少可開啟的窗扇面積,適當(dāng)嗇固定下班及固定窗扇的面積。
(4)設(shè)置“溫度陰尼區(qū)”。所謂溫度阻尼區(qū)就是在室內(nèi)與室外之間設(shè)有一中間層次,這一中間層次象熱閘一樣可阻止室外冷風(fēng)的直接滲透,養(yǎng)活外墻、外窗的熱耗損。在住宅中,將北陽臺(tái)的外門、窗全部用密封陽臺(tái)閉起來,外門設(shè)防風(fēng)門斗,防止冷風(fēng)倒灌,樓梯間設(shè)計(jì)成封閉式的,對(duì)屋頂上人孔封閉處理等措施均能收到良好的節(jié)能效果。
3.屋面節(jié)能
在不斷改進(jìn)建筑外墻、外窗的保溫性能后,不必須進(jìn)一步加強(qiáng)屋面保溫隔熱的。屋面節(jié)能措施的要點(diǎn),其一是屋面保溫屋不宜選用密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料,以免屋面重、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(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。現(xiàn)在,高效保溫材料已經(jīng)開始于屋面,一些建筑的屋面保溫,采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規(guī)的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法,就克服了常規(guī)作法的諸多缺點(diǎn)。這種保溫芯板施工方便、價(jià)格低廉、不污染環(huán)境;芯板為柔性制品,不僅適用于具有平面的屋面,也可用于帶有曲面的屋面,其保溫工程更可顯示出它的優(yōu)越性。其主要技術(shù)指標(biāo),表現(xiàn)密度為110—150kg/m3;導(dǎo)熱系數(shù)為0.04—0.06w/m.k;蓄熱系數(shù)為0.90—0。11m2.k?箟簭(qiáng)度大于0.2MPa;吸水率小于0.01%蒸汽滲透系數(shù)為2.18*10-7g/m.npa。這些指標(biāo)充分體現(xiàn)了膨脹珍珠巖密度較小,導(dǎo)熱系數(shù)較低,而且吸水率和蒸汽滲透系數(shù)也都很低。這是保溫性能好的材料所必須具備的。2001年已經(jīng)在西寧污水處理廠的數(shù)百平方米屋面工程使用,收到了好的技術(shù)效果。
4.利用太陽能
地球攔截的太陽輻射能相當(dāng)于目前全球電力消費(fèi)量的1500倍。而在現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件下可供開發(fā)利用的太陽能,只占資源的很小一部分。據(jù)美國能源部評(píng)估,1990年美國太陽能經(jīng)濟(jì)可開發(fā)資源量約為22Mtce/年,僅為技術(shù)可開發(fā)量的0.6%。所以,太陽能的開發(fā)利用有巨大的潛力。太陽能作為一種可再生的潔凈能源,是建筑上很具有利用潛力的新能源之一。
5.夜間通風(fēng)
夜間通風(fēng)的原理是在夜間引入室外的冷空氣,通過冷空氣與作為蓄熱材料的建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)接觸換熱,冷卻建筑材料,達(dá)到蓄冷目的。在夏季,為了獲得舒適的室內(nèi)環(huán)境,則需要空調(diào)供冷系統(tǒng)。而此時(shí),因?yàn)橐归g的室外空氣溫度比白天低得多,所以夜間室外冷空氣則可以作為一種很好的冷源加以利用。嚴(yán)格地說,只要室外空氣溫度低于室內(nèi)空氣溫度,此時(shí)的室外冷空氣就可視為可利用的自然冷源。
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