建筑节能现状及建筑节能新技术
随着世界经济的发展,能源的产出与消耗之间的矛盾日益突出,建筑能耗伴随着建筑总量的不断攀升和人们对居住舒适度要求的提高,呈急剧上升趋势,因此建筑节能成为人们共同关注的热点问题;
建筑节能的不断发展,不仅可以促进建筑新技术的不断进步,而且可以缓解能源资源的紧张局面,减轻大气污染的程度,有利于我国社会经济、生态环境的发展;除此之外随着现代化建设的发展和人民生活水平的提高,舒适的建筑热环境日益成为人们生活的需要,建筑节能及其新技术的研究应用也成为提高建筑热环境的质量、满足建筑界可持续发展战略的一个关键环节,因此对建筑节能发展现状及其新技术的研究显得尤为重要;
1建筑节能概述
建筑节能是指在建筑材料生产、房屋建筑施工以及使用过程中合理地使用和有效地利用能源,以便在满足同等需要或达到相同目的的条件下,尽可能地降低能耗,达到提高建筑舒适性和节省能源的目标;建筑节能主要包括建筑采暖、空调、照明、热水供应等方面的节能;
建筑节能涉及的内容广泛、工作面广,是一项系统工程;从建筑技术看,建筑节能包括了众多技术,如围护结构保温隔热技术、太阳能与建筑一体化技术、建筑遮阳技术、照明节能技术、新型供冷供热技术等;从建设程序看,建筑节能与规划、设计、施工、监理等过程都密切相关,不可分割;从建筑材料看,建筑节能包含了节能型门窗、节能玻璃、墙体材料、保温材料等;
2建筑节能现状
我国建筑能耗约占社会总能耗的1/3,1996年中国建筑年消耗亿t标准煤,占能源消耗总量的24%,到2001年已达到亿t,占能源消耗总量的%,年增长比率为5%,随着建筑业的迅猛发展,建筑能耗占全社会能耗的比重将越来越大;目前全国房屋数量有400亿m2左右,建筑节能面积亿m2,在每年近20亿m2的房屋竣工面积中,只有3%是节能建筑,即97%是高能耗建筑,因此我国建筑节能任重而道远;
建筑节能政策现状
我国建筑节能工作从20世纪70年代后期开始,起步较晚,经过30多年的艰苦努力,建筑节能事
业已取得多方面的发展;如加强了建筑节能的组织管理,制定了一批建筑节能及其相关的技术标准、规范;从法律层面上,我国已颁布实施了节约能源法,并颁布了可再生能源法;这些法律是建筑节能的重要依据,但法律条文难以对建筑节能及新能源建设做出详尽的规定,没有以法的形式明确确定建筑节能中各方主体的法律地位,规范政府、市场、企业、个人在建筑节能中的行为,制定节能建筑建设税收优惠政策,使建筑节能工作走上法制化的轨道;此外,由于建筑节能设计行业范围广,存在职能交叉的问题,要建立行政审批责任制和问责制,按照“谁审批、谁监管、谁负责”的原则,对不按规定办理开工和竣工验收备案手续的,依法追究相关人员责任;建立完整的建筑节能监管体系,保证建筑节能落到实处;
建筑节能的法规与标准现状
我国的建筑节能工作与发达国家相比起步较晚,直到1986年我国才颁布了建筑节能的行业法规JGJ26-1986民用建筑节能设计标准采暖居住建筑部分,节能率要求30%;1995年颁布了第二个节能标准JGJ26-1995民用建筑节能设计标准采暖居住建筑部分,节能率要求50%;1993年颁布了旅游旅馆建筑节能设计的GB50189-93旅游旅馆建筑热土与空气调节节能设计标准;1998年1月1日起实施的中华人民共和国节约能源法是指导全国节能的大法,也是中国建
筑节能工作的立法依据,对建筑节能工作具有重大的指导意义;2007年GB50411-2007建筑节能工程施工质量验收规范颁布实施,对贯彻落实科学发展观,做好建筑“四节”工作,加强建筑节能工程的施工质量管理,提高建筑工程节能技术水平有着不可忽视的作用;建筑节能设计现状我国的设计标准与发达国家相比差距仍然较大,目前我国绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家相差许多,外墙的传热系数是他们的4~5倍,屋顶是~倍,外窗是~倍,门窗透气性是3~6倍;现在发达国家住宅的实际年采暖能耗大约相当于每平方米标准煤,而我国目前采暖能耗每平方米却达到标准煤,是发达国家的倍;经分析,这些能源大多是通过保温隔热性能差的外墙、屋顶、窗户损失掉了,所以我国必须对现有建筑进行大范围节能设计改造;
为推进建筑节能,国务院和有关部门已先后颁布民用建筑节能条例、民用建筑节能管理规定、民用建筑节能设计标准JGJ26-95、公共建筑节能设计标准GB50189-2005
等等法律法规和标准,然而,由于缺乏有效的行政监管体系,建筑节能的实施情况不容乐观;
建筑能耗现状
随着生活水平的提高,我国建筑耗能更加突出,一是建筑房屋建筑面积增加导致建筑耗能增加；二是已建的城乡房屋建筑,由于强调降低一次性建设投资,建筑围护结构保温性和门窗气密性差等原因,冬季居室温度普遍低于16℃、夏季超过30℃,居住热环境很差,迫切要求改善,这必定增加客观的能源消费；三是近年来由于空调使用大量增加,城市空调高峰用电量迅速增长,某些城市甚至达到40%;建筑耗能年平均递增率将大大超过国家能源生产年增长率;
我国建筑面积计算的采暖能耗是发达国家的3倍;国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能要比气候相近的发达国家差很多;外墙的传热系数是其～倍,外窗是其2～3倍,屋面和门窗的空气渗透等是其3～6倍;在我国,达到节能标准50%的建筑,采暖耗能每平方米也要,约为欧洲发达国家的倍;目前我国农村地区,地处严寒、寒冷及夏热冬冷地区的房屋约有50亿m2;这些地区的房屋绝大部分还是按传统的材料和方法进行建造：外墙采用实心粘土砖围护结构,门窗用木质或少量单层塑钢门窗,屋顶比较单薄,室内大多采用火炉和火坑供暖;由于建筑保温性能极差以及采暖效果不佳,造成农村房屋冬季采暖消耗大量能源,既导致了能源浪费又污染了环境;
综上所述,我国建筑节能发展现状令人担忧,要想有效发展建筑节能,必须针对问题,采取有效
可行的解决措施,其中拥有先进的建筑节能技术是推行建筑节能的必要前提,因此建筑节能新技术的开发创新显得尤为重要;
3建筑节能的新技术
建筑围护结构节能技术
墙体节能技术包括新型的保温隔热材料和保温形式;
a.保温隔热材料
建筑上保温隔热材料一般选用密度轻、导热系数小、价格合理的材料;导热系数小于m·K的绝热保温材料都属于高效保温材料;绝热用的模塑聚苯乙烯泡沫塑料、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料、建筑物隔热用的硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉板、玻璃棉等,是目前外墙外保温技术和屋面节能技术中常用的高效保温材料;
b.墙体保温隔热形式
墙体保温分为外保温、内保温、自保温、复合保温等几种,所采用技术也各有不同;外墙内保
温具有施工方便,对建筑外墙垂直度要求不高,施工进度快等优点;但缺点是：结构冷热桥的存在使局部温差过大导致产生结露的现象,极易造成保温隔热墙面发霉、开裂;因此外墙内保温技术适于在温差小,太阳辐射强度低的建筑上使用;外墙外保温使主体结构所承受的温差作用大幅度下降,温度变形减小,对于结构墙体起到保护作用并可有效阻断冷热桥,大大延长了结构的寿命;因此外保温隔热技术对结构的稳定性保护更有优势;但是外墙保温隔热体系要直接承受来自自然界的各种因素的考验,因此对外墙外保温体系的耐热性、耐水性、耐辐射、耐腐蚀性等,提出了更高的要求;墙体自保温系统按基层墙体材料不同可分为蒸压加气混凝土砌块墙体自保温系统、节能型烧结页岩空心砌块墙体自保温系统、陶粒混凝土小型空心砌块墙体自保温系统等;墙体自保温技术体系是指按照一定的建筑构造,采用节能型墙体材料及配套砂浆使墙体的热工性能等物理性能的建筑墙体保温隔热技术体系,具有工序简单、施工方便、安全性能好、便于维修改造和可与建筑物同寿命等特点,是建筑节能工程发展的趋势之一;
屋面作为外围护结构的一部分,可将屋面系统分为两大类：①传统正置屋面,即在保温层上铺防水层；②倒置式屋面,即把防水层设置在结构层之上、绝热保温层之下,还可兼作隔气层;倒置式屋面可以保护防水层,解决了屋面的渗漏问题,是屋面设计中优先采取的方法;屋面节
能问题不仅与外界气候环境有关,还与建筑物的主体结构、构造有关;顶层房间耗热量较大,热环境条件差,从节能和改善热环境来看,都有必要加强屋顶的热工性能;目前采用以下几种屋面技术：①高效保温材料；②保温隔热通风屋顶；③屋面铺PIB型预制板；④岩棉复合屋顶隔热保温板;
外窗是节能建筑中最重要的组成部分之一,据统计50%以上的建筑能耗是由外窗的不合理导致的;窗户作为建筑物外围护结构的重要组成部分,不但要满足我们采光、通风、观景等日常需求外,还应该具备良好的保温、隔热、抗风以及气密性能;常见的外窗保温隔热技术主要有以下几种：
a.气凝胶技术
气凝胶具有低密度、高孔隙度特性,能有效抑制热传导,以此作为隔热涂料填充层,仅需少量添加即能有效降低涂料导热性能;近年来发展迅速与中空玻璃球、陶瓷隔热材搭配使用,更能增进隔热效果;此外,气凝胶折射率趋进1,对红外、可见光湮灭系数之比超过100;在保证建筑采光的前提下,可有效阻止环境红外热辐射,是一种理想透明隔热材料,在建筑节能方面具有广阔的应用前景;
b.低辐射low-e镀膜应用
在玻璃表面镀上一些金属或者其氧化物的薄层可改变太阳光透过率,增加玻璃表面间的辐射换热热阻,从而提高保温性能;例如以银为基底的SnO2/Ag/SnO2型镀层厚度为40nm/7nm/40nm,可见光透过率为,太阳辐射透过率为,长波发射率仅为,特别适于寒冷地区冬季使用要求;而对于西向或东向窗户,可在近红外辐射低透过率的基础上,把可见光透过率降低到50%～60%,从而达到降低太阳辐射透过率,减少太阳辐射的目的;
c.真空玻璃应用
将两片平板玻璃四周密封起来,间隙抽成准真空并密封排气口;由于夹层空气极其稀薄气压仅有几帕,热传导和声音传导能力大大削弱;与普通常用玻璃相比,具有更好的隔热、保温、防结露、隔声性能,传热系数可降至m2·K;
d.窗框隔热性能
根据材料的导热系数选择适合的窗框材质;对于low-e镀膜中空玻璃来说如采用无断热措施金属窗框K＞5W/m2·K,在玻璃与窗框之间就会形成明显冷桥,大部分热量将通过窗框散失到
室外,大大降低整窗综合传热系数;因此,寻求以低导热系数的材料代替金属型材是一种有效的措施之一;
e.遮阳设施的应用
周边的遮阳设施也是一种非常有效地节能措施,设计合理的遮阳系数,可以大大降低夏季向阳一方的太阳辐射,有效降低空调能耗;外遮阳设备可以采用夏季打开,冬季折叠的活动方式,同时也可在室内设置这样设施,比如百叶窗等;
暖通空调节能新技术
地板辐射、天花板辐射、垂直板辐射是辐射型采暖的主要方式;可避免吹风感,同时可使用高温冷源和低温热源,大大提高热泵的效率;在有低温废热、地下水等低品味可再生冷热源的情况下,这种末端方式可直接使用这些冷热源,省去常规冷热源;
在热电联产基础上增加制冷设备,形成热电冷联产系统;制冷设备主要是吸收式制冷机,其制冷所用热量由热电联产系统供热量提供;与直接使用天然气锅炉供热、天然气制然机制冷、发电厂供电相比,上述方式一次能源消耗可降低10%~30%,同时还减少了输电过程的线路损
耗;
城市供暖实行城市集中供暖和区域供暖,可以提高热效率;在管网系统中,安设平衡阀,可以使管网系统达到水力平衡,可以相对的降低所供暖区域的平均室内温度,从而节约能源;
建筑新能源节能技术
太阳能技术主要是将太阳的光能转化为其他形式的能量,比如热能、电能;目前许多地区都在开发利用太阳能进行住宅建筑节能,在居住建筑中,利用太阳能的主要作用有：①太阳能采暖；②太阳能供热水；③太阳能发电;太阳能一体化建筑它是当前太阳能利用的发展趋势;利用太阳能为建筑物提供生活热水、冬季采暖和夏季空调,同时可以结合光伏电池技术为建筑物供电;推广建筑节能需要国家政策的引导和法规的支持;
地源热泵技术是一种利用地下浅层地热资源的既可供热又可制冷的高效节能空调系统;地源热泵通过输入少量的高品位能源如电能,实现低温位热能向高温位转移;地能分别在冬季作为热泵供暖的热能和夏季空调的冷源,即在冬季,把地能中的热量“取”出来,提高温度后,供给室内采暖；夏季,把室内的热量取出来,释放到底下去;地源热泵空调系统在我国还属于起步阶段,应用前景广阔;

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