有關(guān)建筑節(jié)能的相關(guān)建筑

【專家解說】：建筑節(jié)能現(xiàn)狀分為以下3點：1、建筑能耗約占社會總能耗的1/3我國建筑能耗的總量逐年上升，在能源總消費量中所占的比例已從上世紀(jì)七十年代末的10%，上升到27．45%。而國際上發(fā)達(dá)國家的建筑能耗一般占全國總能耗的33%左右。以此推斷，國家建設(shè)部科技司研究表明，隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活質(zhì)量的改善，我國建筑耗能比例最終還將上升至35%左右。如此龐大的比重，建筑耗能已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的軟肋。2、高耗能建筑比例大，加劇能源危機(jī)。 直到2002年末，我國節(jié)能建筑面積只有2.3億平方米。我國已建房屋有400億平方米以上屬于高耗能建筑，總量龐大，潛伏巨大能源危機(jī)。正如建設(shè)部有關(guān)負(fù)責(zé)人指出，僅到2000年末，我國建筑年消耗商品能源共計3.76億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全社會終端能耗總量的27.6%，而建筑用能的增加對全國的溫室氣體排放“貢獻(xiàn)率”已經(jīng)達(dá)到了25%。因高耗能建筑比例大，單北方采暖地區(qū)每年就多耗標(biāo)準(zhǔn)煤1800萬噸，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)70億元，多排二氧化碳52萬噸。如果任由這種狀況繼續(xù)發(fā)展，到2020年，我國建筑耗能將達(dá)到1089億噸標(biāo)準(zhǔn)；到2020年，空調(diào)夏季高峰負(fù)荷將相當(dāng)于10個三峽電站滿負(fù)荷能力，這將會是一個十分驚人的數(shù)量。 據(jù)分析，我國處于建設(shè)鼎旺期，每年建成的房屋面積高達(dá)16億至20億平方米，超過所有發(fā)達(dá)國家年建成建筑面積的總和，而97%以上是高能耗建筑。以如此建設(shè)增速，預(yù)計到2020年，全國高耗能建筑面積將達(dá)到700億平方米。因此，如果不開始注重建筑節(jié)能設(shè)計，將直接加劇能源危機(jī)。3、我國建筑節(jié)能狀況落后，亟待改善 在70年代能源危機(jī)后，發(fā)達(dá)國家開始致力于研究與推行建筑節(jié)能技術(shù)，而我國卻忽視了這一方面的問題。時至今日，我國建筑節(jié)能水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。舉例說明，國內(nèi)絕大多數(shù)采暖地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱功能都比氣候相近的發(fā)達(dá)國家差許多。外墻的傳熱系數(shù)是他們的3.5至4.5倍，外窗為2至3倍，屋面為3至6倍，門窗的空氣滲透為3至6倍。歐洲國家住宅的實際年采暖能耗已普遍達(dá)到每平方米6升油，大約相當(dāng)于每平方米8.57公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，而在我國，達(dá)到節(jié)能50%的建筑，它的采暖耗能每平方米也要達(dá)到12.5公斤，約為歐洲國家的1.5倍。例如與北京氣候條件大體上接近的德國，1984年以前建筑采暖能耗標(biāo)準(zhǔn)和北京目前水平差不多，每平方米每年消耗24.6至30.8公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，但到了2001年，德國的這一數(shù)字卻降低至每平方米3.7至8.6公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，其建筑能耗降低至原有的1/3左右，而北京卻一直是22.45。

減少能源總需求量

據(jù)統(tǒng)計，在發(fā)達(dá)國家，空調(diào)采暖能耗占建筑能耗的65%。中國的采暖空調(diào)和照明用能量近期增長速度己明顯高于能量生產(chǎn)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(nèi)容，一般可從以下幾方面實現(xiàn)。1建筑規(guī)劃與設(shè)計面對全球能源環(huán)境問題，不少全新的設(shè)計理念應(yīng)運而生，如微排建筑、低能耗建筑、零能建筑和綠色建筑等，它們本質(zhì)上都要求建筑師從整體綜合設(shè)計概念出發(fā)，堅持與能源分析專家、環(huán)境專家、設(shè)備師和結(jié)構(gòu)師緊密配合。在建筑規(guī)劃和設(shè)計時，根據(jù)大范圍的氣候條件影響，針對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，以盡量減少對建筑設(shè)備的依賴。具體措施可歸納為以下三個方面：合理選擇建筑的地址、采取合理的外部環(huán)境設(shè)計（主要方法為：在建筑周圍布置樹木、植被、水面、假山、圍墻）；合理設(shè)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；合理的建筑形體設(shè)計是充分利用建筑室外微環(huán)境來改善建筑室內(nèi)微環(huán)境的關(guān)鍵部分，主要通過建筑各部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計和建筑內(nèi)部空間的合理分隔設(shè)計得以實現(xiàn)。同時，可借助相關(guān)軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，如運用天正建筑（Ⅱ）中建筑陰影模擬，輔助設(shè)計建筑朝向和居住小區(qū)的道路、綠化、室外消閑空間及利用CFD軟件，如：PHOENICS，F(xiàn)luent等，分析室內(nèi)外空氣流動是否通暢。2圍護(hù)結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成部件（屋頂、墻、地基、隔熱材料、密封材料、門和窗、遮陽設(shè)施）的設(shè)計對建筑能耗、環(huán)境性能、室內(nèi)空氣質(zhì)量與用戶所處的視覺和熱舒適環(huán)境有根本的影響。一般增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的費用僅為總投資的3%～6%，而節(jié)能卻可達(dá)20%～40%。通過改善建筑物圍護(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。首先，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)各組成部件的熱工性能，一般通過改變其組成材料的熱工性能實行，如歐盟新研制的熱二極管墻體（低費用的薄片熱二極管只允許單方向的傳熱，可以產(chǎn)生隔熱效果）和熱工性能隨季節(jié)動態(tài)變化的玻璃。然后，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、建筑的地理位置和朝向，以建筑能耗軟件DOE-2.0的計算結(jié)果為指導(dǎo)，選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)組合優(yōu)化設(shè)計方法。最后，評估圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部件與組合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，以確定技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。3提高終端用戶用能效率高能效的采暖、空調(diào)系統(tǒng)與上述削減室內(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)建筑的特點和功能，設(shè)計高能效的暖通空調(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。如歐洲國家通過傳感器測量周邊環(huán)境的溫、濕度和日照強(qiáng)度，然后基于建筑動態(tài)模型預(yù)測采暖和空調(diào)負(fù)荷，控制暖通空調(diào)系統(tǒng)的運行。在其他的家電產(chǎn)品和辦公設(shè)備方面，應(yīng)盡量使用節(jié)能認(rèn)證的產(chǎn)品。如美國一般鼓勵采用“能源之星”的產(chǎn)品，而澳大利亞對耗能大的家電產(chǎn)品實施最低能效標(biāo)準(zhǔn)（MEPS）。4提高總的能源利用效率從一次能源轉(zhuǎn)換到建筑設(shè)備系統(tǒng)使用的終端能源的過程中，能源損失很大。因此，應(yīng)從全過程（包括開采、處理、輸送、儲存、分配和終端利用）進(jìn)行評價，才能全面反映能源利用效率和能源對環(huán)境的影響。建筑中的能耗設(shè)備，如空調(diào)、熱水器、洗衣機(jī)等應(yīng)選用能源效率高的能源供應(yīng)。例如，作為燃料，天然氣比電能的總能源效率更高。采用第二代能源系統(tǒng)，可充分利用不同品位熱能，最大限度地提高能源利用效率，如熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）、冷熱電聯(lián)產(chǎn)（CCHP）。

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，包括有太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。人們對各種太陽能利用方式進(jìn)行了廣泛的探索，逐步明確了發(fā)展方向，使太陽能初步得到一些利用，如：①作為太陽能利用中的重要項目，太陽能熱發(fā)電技術(shù)較為成熟，美國、以色列、澳大利亞等國投資興建了一批試驗性太陽能熱發(fā)電站，以后可望實現(xiàn)太陽能熱發(fā)電商業(yè)化；②隨著太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展，國外己建成不少光伏電站和“太陽屋頂”示范工程，將促進(jìn)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)快速發(fā)展；③全世界已有數(shù)萬臺光伏水泵在各地運行；④太陽熱水器技術(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)一步地完善太陽熱水器的功能，并加強(qiáng)太陽能建筑一體化建設(shè)；⑤被動式太陽能建筑因構(gòu)造簡單、造價低，已經(jīng)得到較廣泛應(yīng)用，其設(shè)計技術(shù)已相對較為成熟，已有可供參考的設(shè)計手冊；⑥太陽能吸收式制冷技術(shù)出現(xiàn)較早，已應(yīng)用在大型空調(diào)領(lǐng)域；太陽能吸附式制冷處于樣機(jī)研制和實驗研究階段；⑦太陽能干燥和太陽灶已得到一定的推廣應(yīng)用。但從總體而言，太陽能利用的規(guī)模還不大，技術(shù)尚不完善，商品化程度也較低，仍需要繼續(xù)深入廣泛地研究。在利用地?zé)崮軙r，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?。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，在英國和香港已有成功的工程實例，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。理想的節(jié)能建筑應(yīng)在最少的能量消耗下滿足以下三點，一是能夠在不同季節(jié)、不同區(qū)域控制接收或阻止太陽輻射；二是能夠在不同季節(jié)保持室內(nèi)的舒適性；三是能夠使室內(nèi)實現(xiàn)必要的通風(fēng)換氣。建筑節(jié)能的途徑主要包括：盡量減少不可再生能源的消耗，提高能源的使用效率；減少建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失；降低建筑設(shè)施運行的能耗。在這三個方面，高新技術(shù)起著決定性的作用。當(dāng)然建筑節(jié)能也采用一些傳統(tǒng)技術(shù)，但這些傳統(tǒng)技術(shù)是在先進(jìn)的試驗論證和科學(xué)的理論分析的基礎(chǔ)上才能用于現(xiàn)代化的建筑中。減少能源消耗，提高能源的使用效率為了維持居住空間的環(huán)境質(zhì)量，在寒冷的季節(jié)需要取暖以提高室內(nèi)的溫度，在炎熱的季節(jié)需要制冷以降低室內(nèi)的溫度，干燥時需要加濕，潮濕時需要抽濕，而這些往往都需要消耗能源才能實現(xiàn)。從節(jié)能的角度講，應(yīng)提高供暖（制冷）系統(tǒng)的效率，它包括設(shè)備本身的效率、管網(wǎng)傳送的效率、用戶端的計量以及室內(nèi)環(huán)境的控制裝置的效率等。這些都要求相應(yīng)的行業(yè)在設(shè)計、安裝、運行質(zhì)量、節(jié)能系統(tǒng)調(diào)節(jié)、設(shè)備材料以及經(jīng)營管理模式等方面采用高新技術(shù)。如在供暖系統(tǒng)節(jié)能方面就有三種新技術(shù)：①利用計算機(jī)、平衡閥及其專用智能儀表對管網(wǎng)流量進(jìn)行合理分配，既改善了供暖質(zhì)量，又節(jié)約了能源；②在用戶散熱器上安設(shè)熱量分配表和溫度調(diào)節(jié)閥，用戶可根據(jù)需要消耗和控制熱能，以達(dá)到舒適和節(jié)能的雙重效果；③采用新型的保溫材料包敷送暖管道，以減少管道的熱損失。近年來低溫地板輻射技術(shù)己被證明節(jié)能效果比較好，它是采用交聯(lián)聚乙烯（PEX）管作為通水管，用特殊方式雙向循環(huán)盤于地面層內(nèi)，冬天向管內(nèi)供低溫?zé)崴ǖ責(zé)?、太陽能或各種低溫余熱提供）；夏天輸入冷水可降低地表溫度（國內(nèi)只用于供暖）；該技術(shù)與對流散熱為主的散熱器相比，具有室內(nèi)溫度分布均勻，舒適、節(jié)能、易計量、維護(hù)方便等優(yōu)點。減少建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失主要來自三部分：①外墻；②門窗；③屋頂。這三部分的節(jié)能技術(shù)是各國建筑界都非常關(guān)注的。主要發(fā)展方向是，開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的保溫、隔熱材料和切實可行的構(gòu)造技術(shù)，以提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱性能和密閉性能。外墻節(jié)能技術(shù)就墻體節(jié)能而言，傳統(tǒng)的用重質(zhì)單一材料增加墻體厚度來達(dá)到保溫的作法已不能適應(yīng)節(jié)能和環(huán)保的要求，而復(fù)合墻體越來越成為墻體的主流。復(fù)合墻體一般用塊體材料或鋼筋混凝土作為承重結(jié)構(gòu)，與保溫隔熱材料復(fù)合，或在框架結(jié)構(gòu)中用薄壁材料加以保溫、隔熱材料作為墻體。建筑用保溫、隔熱材料主要有巖棉、礦渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、加氣混凝土及膠粉聚苯顆粒漿料發(fā)泡水泥保溫板等。這些材料的生產(chǎn)、制作都需要采用特殊的工藝、特殊的設(shè)備，而不是傳統(tǒng)技術(shù)所能及的。值得一提的是膠粉聚苯顆粒漿料，它是將膠粉料和聚苯顆粒輕骨料加水?dāng)嚢璩蓾{料，抹于墻體外表面，形成無空腔保溫層。聚苯顆粒骨料是采用回收的廢聚苯板經(jīng)粉碎制成，而膠粉料摻有大量的粉煤灰，這是一種廢物利用、節(jié)能環(huán)保的材料。墻體的復(fù)合技術(shù)有內(nèi)附保溫層、外附保溫層和夾心保溫層三種。中國采用夾心保溫作法的較多；在歐洲各國，大多采用外附發(fā)泡聚苯板的作法，在德國，外保溫建筑占建筑總量的80%，而其中70%均采用泡沫聚苯板。外墻保溫系統(tǒng)門窗節(jié)能技術(shù)門窗具有采光、通風(fēng)和圍護(hù)的作用，還在建筑藝術(shù)處理上起著很重要的作用。然而門窗又是最容易造成能量損失的部位。為了增大采光通風(fēng)面積或表現(xiàn)現(xiàn)代建筑的性格特征，建筑物的門窗面積越來越大，更有全玻璃的幕墻建筑。這就對外維護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能提出了更高的要求。對門窗的節(jié)能處理主要是改善材料的保溫隔熱性能和提高門窗的密閉性能。從門窗材料來看，近些年出現(xiàn)了鋁合金斷熱型材、鋁木復(fù)合型材、鋼塑整體擠出型材、塑木復(fù)合型材以及UPVC塑料型材等一些技術(shù)含量較高的節(jié)能產(chǎn)品。其中使用較廣的是UPVC塑料型材，它所使用的原料是高分子材料--硬質(zhì)聚氯乙烯。它不僅生產(chǎn)過程中能耗少、無污染，而且材料導(dǎo)熱系數(shù)小，多腔體結(jié)構(gòu)密封性好，因而保溫隔熱性能好。UPVC塑料門窗在歐洲各國已經(jīng)采用多年，在德國塑料門窗已經(jīng)占了50%。中國20世紀(jì)90年代以后塑料門窗用量不斷增大，正逐漸取代鋼、鋁合金等能耗大的材料。為了解決大面積玻璃造成能量損失過大的問題，人們運用了高新技術(shù)，將普通玻璃加工成中空玻璃，鍍貼膜玻璃（包括反射玻璃、吸熱玻璃）高強(qiáng)度LOW2E防火玻璃（高強(qiáng)度低輻射鍍膜防火玻璃）、采用磁控真空濺射方法鍍制含金屬銀層的玻璃以及最特別的智能玻璃。智能玻璃能感知外界光的變化并做出反應(yīng)，它有兩類，一類是光致變色玻璃，在光照射時，玻璃會感光變暗，光線不易透過；停止光照射時，玻璃復(fù)明，光線可以透過。在太陽光強(qiáng)烈時，可以阻隔太陽輻射熱；天陰時，玻璃變亮，太陽光又能進(jìn)入室內(nèi)。另一類是電致變色玻璃，在兩片玻璃上鍍有導(dǎo)電膜及變色物質(zhì)，通過調(diào)節(jié)電壓，促使變色物質(zhì)變色，調(diào)整射入的太陽光（但因其生產(chǎn)成本高，還不能實際使用），這些玻璃都有很好的節(jié)能效果。屋頂節(jié)能技術(shù)屋頂?shù)谋?、隔熱是圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的重點之一。在寒冷的地區(qū)屋頂設(shè)保溫層，以阻止室內(nèi)熱量散失；在炎熱的地區(qū)屋頂設(shè)置隔熱降溫層以阻止太陽的輻射熱傳至室內(nèi)；而在冬冷夏熱地區(qū)（黃河至長江流域），建筑節(jié)能則要冬、夏兼顧。保溫常用的技術(shù)措施是在屋頂防水層下設(shè)置導(dǎo)熱系數(shù)小的輕質(zhì)材料用作保溫，如膨脹珍珠巖、玻璃棉等（此為正鋪法）；也可在屋面防水層以上設(shè)置聚苯乙烯泡沫（此為倒鋪法）。在英國有另外一種保溫層做法是，采用回收廢紙制成紙纖維，這種紙纖維生產(chǎn)能耗極小，保溫性能優(yōu)良，紙纖維經(jīng)過硼砂阻燃處理，也能防火。施工時，先將屋頂?shù)尼攲訆A層，再將紙纖維噴吹入內(nèi)，形成保溫層。屋頂隔熱降溫的方法有：架空通風(fēng)、屋頂蓄水或定時噴水、屋頂綠化等。以上做法都能不同程度地滿足屋頂節(jié)能的要求，但最受推崇的是利用智能技術(shù)、生態(tài)技術(shù)來實現(xiàn)建筑節(jié)能的愿望，如太陽能集熱屋頂和可控制的通風(fēng)屋頂?shù)?。降低建筑設(shè)施運行的能耗采暖、制冷和照明是建筑能耗的主要部分，降低這部分能耗將對節(jié)能起著重要的作用，在這方面一些成功的技術(shù)措施很有借鑒價值，如英國建筑研究院（英文縮寫：BRE）的節(jié)能辦公樓便是一例。辦公樓在建筑圍護(hù)方面采用了先進(jìn)的節(jié)能控制系統(tǒng)，建筑內(nèi)部采用通透式夾層，以便于自然通風(fēng)；通過建筑物背面的格子窗進(jìn)風(fēng)，建筑物正面頂部墻上的格子窗排風(fēng)，形成貫穿建筑物的自然通風(fēng)。辦公樓使用的是高效能冷熱鍋爐和常規(guī)鍋爐，兩種鍋爐由計算機(jī)系統(tǒng)控制交替使用。通過埋置于地板內(nèi)的采暖和制冷管道系統(tǒng)調(diào)節(jié)室溫。該建筑還采用了地板下輸入冷水通過散熱器制冷的技術(shù)，通過在車庫下面的深井用水泵從地下抽取冷水進(jìn)入散熱器，再由建筑物旁的另一回水井回灌。為了減少人工照明，辦公樓采用了全方位組合型采光、照明系統(tǒng)，由建筑管理系統(tǒng)控制；每一單元都有日光，使用者和管理者通過檢測器對系統(tǒng)遙控；在100座的演講大廳，設(shè)置有兩種形式的照明系統(tǒng)，允許有0%～100%的亮度，采用節(jié)能型管型熒光燈和白熾燈，使每個觀眾都能享有同樣良好的視覺效果和適宜的溫度。新能源的開發(fā)利用在節(jié)約不可再生能源的同時，人類還在尋求開發(fā)利用新能源以適應(yīng)人口增加和能源枯竭的現(xiàn)實，這是歷史賦予現(xiàn)代人的使命，而新能源有效地開發(fā)利用必定要以高科技為依托。如開發(fā)利用太陽能、風(fēng)能、潮汐能、水力、地?zé)峒捌渌稍偕淖匀唤缒茉?，必須借助于先進(jìn)的技術(shù)手段，并且要不斷地完善和提高，以達(dá)到更有效地利用這些能源。如人們在建筑上不僅能利用太陽能采暖，太陽能熱水器還能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并且將光電產(chǎn)品與建筑構(gòu)件合為一體，如光電屋面板、光電外墻板、光電遮陽板、光電窗間墻、光電天窗以及光電玻璃幕墻等，使耗能變成產(chǎn)能。