從20世紀70年代起,能源短缺問題就為世界各國所關(guān)注。在所有的能耗中,建筑能耗又占有很大比重。因此,近年來建筑節(jié)能技術(shù)成為一個全球關(guān)注的熱 點研究課題。我國節(jié)能工作與發(fā)達國家相比起步較晚,能源浪費又十分嚴重。而且我國的經(jīng)濟和社會正保持著高速發(fā)展的態(tài)勢,現(xiàn)在正處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展 階段,工業(yè)的增長、居民消費結(jié)構(gòu)的升級,特別是中國城鎮(zhèn)化進程的快速發(fā)展,對能源、經(jīng)濟資源的需求將更加迫切。

1.我國建筑能耗現(xiàn)狀與建筑節(jié)能的必要性

1.1我國建筑節(jié)能的現(xiàn)狀

我國建筑節(jié)能工作始于20世紀80年代,主要偏重于北方地區(qū)采暖住宅節(jié)能。在80年代和90年代分別制定了重要的建筑節(jié)能標準,主要措施是增加門窗 氣密性、改善墻體保溫、加大圍護結(jié)構(gòu)的熱阻。近年來又制定了民用建筑節(jié)能設(shè)計標準,并在“建筑節(jié)能十一五計劃綱要”中制定了我國未來的建筑節(jié)能目標。

1.2建筑節(jié)能的必要性

我國推行建筑節(jié)能的必要性主要表現(xiàn)在四個方面:

首先,高速城鎮(zhèn)化是建筑節(jié)能的最大機遇和挑戰(zhàn)。如每年1300—1500萬農(nóng)民進城,人均耗能提高3倍;年建筑量達20億平方米,相當于全球總量的40%。

其次,建筑能耗占全社會能耗的比重快速增長,如集中供熱區(qū)的擴大,空調(diào)的普及,農(nóng)村能源商品化每戶住宅面積的擴大等。

再次,隨著歐陸風(fēng)的盛行,“能源殺手式”建筑越來越多。

最后,“十一五期間及今后建筑節(jié)能任務(wù)繁重,高速城鎮(zhèn)化和國際能源危機迫使我國進行建筑節(jié)能的背水一戰(zhàn)。”

2.傳統(tǒng)的實現(xiàn)建筑節(jié)能的方法

2.1.墻體節(jié)能措施

墻體是建筑外圍護結(jié)構(gòu)的主體,其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。這可以從以下四方面來考慮。

(1)優(yōu)化建筑外形

在建筑物各部分圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和窗墻面積比不變的條件下,熱量指標隨體形系數(shù)成直線上升。故應(yīng)增加房屋進深,減少平面凹凸變化,不能因為追求“變化和新穎”使外墻凸陷厲害,使體型系數(shù)控制在0.3以下,以最小的建筑外表面積包容最大的建筑空間、減輕墻外表面積的影響。

(2)使用環(huán)保、節(jié)能型建筑材料

使用環(huán)保節(jié)能型建筑材料可有效減少通過圍護結(jié)構(gòu)的傳熱,達到顯著的節(jié)能效果。如選用三孔砌塊,外抹保溫砂漿,工程造價低、節(jié)能效果好,經(jīng)濟、施工簡單且易于推廣。

(3)使用合理構(gòu)造

目前我國外墻保溫技術(shù)發(fā)展很快,是節(jié)能工作的重點。外墻保溫常采用內(nèi)保溫復(fù)合外墻、夾心復(fù)合外墻和外保溫復(fù)合外墻三種構(gòu)造。

(4)隔離太陽輻射熱

對垂直墻面可采用陽臺、挑檐等遮陽設(shè)施和淺色墻面、反射幕墻以及植物覆蓋綠化和“可呼吸外墻”類同時具有良好生態(tài)性能的外墻,這些都是改善建筑室內(nèi)環(huán)境,節(jié)約建筑能耗的有效措施。

2.2.門窗節(jié)能措施

門窗是建筑必不可少的組成部分,面積約占建筑外圍護結(jié)構(gòu)面積的30%,傳熱系數(shù)比墻的大很多,又經(jīng)常開啟,是冬季耗熱的關(guān)鍵部位。其長期使用能耗約 占整個建筑長期使用能耗的50%,其中傳熱損失為1/3,冷風(fēng)滲透為1/3,十分可觀,因此門窗的節(jié)能是建筑節(jié)能的重要突破口。其節(jié)能措施主要有:

(1)盡量減少門窗的面積,合理控制窗墻比門窗是建筑能耗散失的最薄弱部位,所以在保證日照、采光、通風(fēng)、觀景條件下,盡量減少外門窗洞口的面積, 合理控制窗墻比。對于窗墻比,《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準(采暖居住部分)》有嚴格規(guī)定:北向不大于25%;南向不大于35%;東西向不大于30%。

(2)提高門窗的氣密性,減少冷空氣滲透通過改進門窗產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(如加裝密封條),提高門窗氣密性,防止空氣對流傳熱。加設(shè)密閉條是提高門窗氣密性的重要手段之一。

(3)設(shè)置遮陽設(shè)施適當確定建筑物的挑檐、遮陽板的尺寸,安裝可調(diào)式百葉、窗簾,調(diào)節(jié)室內(nèi)日照。或采用遮陽系統(tǒng),一般安裝在向陽的外立面或采光屋頂上,可控可調(diào),達到不同時間,據(jù)不同需要遮擋、反射和引光入室的目的。

2.3.屋頂節(jié)能措施

(1)采用高效保溫材料

屋頂保溫材料的選擇應(yīng)注意兩點:其一是屋面保溫層不宜選用密度較大、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(yè)時因保溫層大量吸水而降低保溫效果。

(2)隔離太陽輻射熱

隔離太陽輻射熱,減少陽光直射,對屋頂可用架空屋面,淺色屋面。條件允許時可在屋頂上覆土,做植被屋面,上面種密葉植物,利用植物遮陽,覆土作為隔熱層提高隔熱性能,而且通過光合作用,可消耗或轉(zhuǎn)化部分能量,也起到美化環(huán)境作用。還有設(shè)計通風(fēng)屋面、蓄水屋面等節(jié)能措施。

1、架空板隔熱屋面

架空板隔熱屋面,是指在已經(jīng)做好防水層的屋面上,架設(shè)平板通風(fēng)隔熱層,并設(shè)置通風(fēng)屋脊,設(shè)置進風(fēng)口等,使屋面不被太陽直射,并通過隔熱板和屋面之間 的空氣間層進行隔熱和節(jié)能。這種隔熱方式施工簡單,對屋面結(jié)構(gòu)荷載增加不大,重量輕,隔熱效果好,且板底具有合理的排氣結(jié)構(gòu),又有一定的保濕作用。

2、蓄水屋面

蓄水屋面就是在剛性防水屋面上蓄一層水,其目的是利用水蒸發(fā)時,帶走大量水中的熱量,大量消耗曬到屋面的太陽輻射熱,從而有效地減弱了屋面的傳熱量和降低屋面溫度,是一種較好的隔熱措施,是改善屋面熱工性能的有效途徑。

3、淺色坡屋面

目前,大多數(shù)住宅仍采用平屋頂,在太陽輻射最強的中午時間,太陽光線對于坡屋面是斜射的,而對于平屋面是正射的,深暗色平屋面僅反射不到30%的日照,而非金屬淺暗色的坡屋面至少反射65%的日照,反射率高的屋面大約節(jié)省20%～30%的能源消耗。

3.利用可持續(xù)能源實現(xiàn)建筑節(jié)能

3.1.太陽能的利用

在太陽能比較豐富的地區(qū),所有的建筑都應(yīng)該用太陽能,如果此建筑用熱水的量比較大,就在屋頂安裝足夠其使用的太陽能熱水器,也在相鄰用熱水量不大的 建筑屋頂建太陽能熱水器,以補充用量大的建筑。在這些地區(qū)的農(nóng)村也應(yīng)該全部用上太陽能電池,以供照明用電,同時加快技術(shù)開發(fā)建太陽能建筑,在實踐較成功的 情況下,進一步在全國可用的地區(qū)進行推廣。

3.2.風(fēng)能的利用

我國風(fēng)力資源十分豐富,據(jù)國家氣象局提供的資料顯示:中國陸上50米高度可利用的風(fēng)力資源為5億多千瓦,海上風(fēng)力資源也超過5億千瓦,儲量居世界首 位,遠遠超過可利用的水能資源的3.78億千瓦,與儲量相比,我國風(fēng)能資源利用在龐大的能源消費中不值一提。據(jù)統(tǒng)計,截至2004年末,我國風(fēng)力發(fā)電總裝 機容量為76萬千瓦,僅占全國電力裝機總量的不足千分之二。在亞洲,印度以800萬千瓦居首位,我國不到印度的四分之一。所以我國應(yīng)該盡可能的開發(fā)風(fēng)能資 源,可以進行豐富與貧乏地區(qū)平衡,也可以將地方性風(fēng)能發(fā)電設(shè)施與國家電網(wǎng)相結(jié)合,盡可能實現(xiàn)風(fēng)能豐富地區(qū)的建筑所需電能自給。

3.3.水能的利用

我國淡水資源不算太少,居世界第六位。而人均水量僅及世界人均水平的1/4,屬于貧水國家之列。因此我國在建筑設(shè)計中必須考慮如何利用中水,這樣可 以節(jié)約大量的淡水資源。同時在建筑設(shè)計中也應(yīng)該作雨水回收及處理設(shè)計,可以用雨水沖廁所、清洗,對于特別缺水的地區(qū)進行技術(shù)開發(fā)爭取將雨水處理到可飲用。 這些可以減緩我國淡水資源極其缺乏的到來的時間。

我們還可以根據(jù)地理條件,充分利用深井水。所謂的深井水,指的就是在一些地下水資源較好的地區(qū),深度約80~100m的水。此處水溫較恒定,約7~10℃?？山?jīng)過熱泵交換后將冷卻水通過另一口井再回灌地下。與普通電制冷空調(diào)比較,可節(jié)能15%。目前的實例已較多。

3.4.地熱資源的利用

地熱資源是地層深處的熱資源由于未受外界擾動,其溫度較為恒定;且是無污染的巨大的能源體。在設(shè)計中利用此熱源做“地源熱泵”,通過建筑與地熱的交換,在冬天可取暖,夏天可供降溫。

4.總結(jié)

建筑節(jié)能是“功在當代、蔭及子孫”的世紀工程,是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一個前提。我們可以從建筑物本身出發(fā),通過屋頂節(jié)能設(shè)計、外墻節(jié)能設(shè)計、門窗節(jié)能 設(shè)計,還可以利用綠色能源如太陽能、風(fēng)能、水能、地熱能的利用來降低建筑能耗,提高建筑的智能化程度,以保證盡可能的為人們提供健康、舒適、安全的居住、 工作、學(xué)習(xí)和活動的節(jié)能建筑。

我們不僅要在住宅建筑實施節(jié)能規(guī)定,而且要在各類公共建筑和工業(yè)建筑中盡快實行節(jié)能;不僅在北方或需要采暖的地區(qū),而且要對南方及一切空調(diào)制冷的各類建筑制定節(jié)能指標。