建筑節(jié)能與建筑能效管理

【學(xué)員問(wèn)題】研究民用的建筑節(jié)能與對(duì)策？

【解答】1、民用建筑節(jié)能必要性

節(jié)能源于全球性的能源危機(jī)，能源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少的動(dòng)力，但是它又是有限的，存在枯竭、用完的時(shí)間。我國(guó)當(dāng)前能源形勢(shì)十分嚴(yán)峻，能源高速生產(chǎn)，煤、電、油、運(yùn)持續(xù)緊張。建筑是耗能大戶。建筑運(yùn)行能耗占我國(guó)能源總消費(fèi)量的比例已由上世紀(jì)70年代末的10%上升到目前的26.7%，發(fā)達(dá)國(guó)家的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，這個(gè)比例還將提高到35%左右。建筑能耗不僅是消費(fèi)過(guò)程的運(yùn)行能耗，還應(yīng)包括建造房屋生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗，據(jù)估算，加上這部分間接能耗，建筑能耗的總量應(yīng)占到社會(huì)總能耗的46.7%上下。建筑節(jié)能已是我國(guó)節(jié)能工作的重點(diǎn)內(nèi)容。

我國(guó)建筑規(guī)模巨大，發(fā)展迅速。每年新建建筑竣工面積大于各發(fā)達(dá)國(guó)家每年新建建筑竣工面積之和，我國(guó)正以世界上前所未有的規(guī)模和速度建造高耗能建筑。這些高耗能建筑已帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，建筑用能排放的溫室氣體已占全國(guó)總量的25%，北方城市冬季煤煙型污染指數(shù)超過(guò)世界衛(wèi)生組織提出的最高值的2～3倍，已對(duì)公眾健康造成較明顯的損害，這明顯背離了科學(xué)發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

改革開(kāi)放后。我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，促使了人們對(duì)建筑熱舒適性的要求越來(lái)越高，采暖和空調(diào)的使用越來(lái)越普遍；也促使了居民家庭家用電器品種數(shù)量日益增多，家用熱水明顯增加。這些都造成了建筑能耗的快速增加，帶來(lái)了能源緊張和環(huán)境污染等許多問(wèn)題，但我們不能因噎廢食，發(fā)展是硬道理，建設(shè)要繼續(xù)，環(huán)境要改善，生活質(zhì)量要提高，出路就在全面推進(jìn)建筑節(jié)能。

2、民用建筑節(jié)能技術(shù)原理

2.1影響建筑節(jié)能的幾個(gè)建筑因素

2.1.1建筑物體形系數(shù)

建筑物體形系數(shù)愈大，其傳熱量也就愈大。從建筑節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)，毫無(wú)疑問(wèn)應(yīng)盡力減小建筑物體形系數(shù)。

2.1.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量占建筑物總耗熱量的71%～77%，因此，大幅度降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，選擇合適的圍護(hù)材料是重要的。

2.1.3窗墻面積比

開(kāi)窗面積增大，會(huì)增加傳熱耗熱量和空氣滲透耗熱量，對(duì)建筑節(jié)能不利，理論上應(yīng)盡可能降低窗墻面積比。然而，窗墻面積比還受建筑立面、室內(nèi)采光、通風(fēng)因素控制。因此，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)針對(duì)不同地區(qū)的環(huán)境和習(xí)慣區(qū)別對(duì)待，不宜過(guò)分縮小窗墻面積比。

2.1.4建筑朝向和建筑布局

相關(guān)研究結(jié)果表明，無(wú)論是為了降低冬季采暖能耗，還是為了降低夏季空調(diào)制冷負(fù)荷，建筑物朝向均宜采用南北向或者接近南北向，盡量避免東西向。建筑平面布局總的原則應(yīng)根據(jù)地形、地勢(shì)和朝向等條件靈活布置。

2.2民用建筑節(jié)能技術(shù)措施

2.2.1墻體節(jié)能

墻體節(jié)能，關(guān)鍵要降低墻體傳熱系數(shù)值。目前墻體節(jié)能措施主要有：

（1）單一材料外墻，指采用保溫、隔熱性能較好的材料所做的外墻。

（2）保溫夾心復(fù)合墻，指把保溫材料放在墻體中間，形成夾心墻。

（3）外墻內(nèi)保溫，指在外墻內(nèi)側(cè)增加保溫措施。有貼保溫板做法、粉刷石膏做法和聚苯顆粒膠粉做法等。

（4）外墻外保溫，指在外墻外側(cè)粘結(jié)保溫層，并在保溫層的外側(cè)抹聚合物砂漿、加網(wǎng)格布和做飾面層。

2.2.2門(mén)窗節(jié)能

門(mén)窗能量損失方式主要是輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)和空氣滲透，輻射是門(mén)窗能量損失的主要方式。提高門(mén)窗節(jié)能效果的技術(shù)措施主要有：

（1）重視門(mén)窗的節(jié)能設(shè)計(jì)，尤其要綜合考慮好門(mén)窗朝向和窗墻面積比。

（2）合理選用原片玻璃，控制通過(guò)門(mén)窗的輻射傳熱。

（3）改進(jìn)中空玻璃間隔層氣體性能。

（4）優(yōu)化節(jié)能窗框材料，進(jìn)一步改善窗框密封性能。

2.2.3屋頂節(jié)能

屋面由于直接受太陽(yáng)大面積、長(zhǎng)時(shí)間輻射，而成為節(jié)能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位。常有如下幾種做法：架空型保溫屋面、倒鋪型保溫屋面、蓄水屋頂和種植屋頂?shù)取?/p>

倒鋪型保溫屋面是把保溫層置于防水層的上側(cè)，類似于外墻外保溫墻體，屋面結(jié)構(gòu)層不直接受太陽(yáng)輻射，表面溫度升降幅度較小。延緩防水層老化，是一種比較保險(xiǎn)的做法，值得大力推廣應(yīng)用。

2.3新能源在建筑中的應(yīng)用

2.3.1太陽(yáng)能應(yīng)用

我國(guó)是太陽(yáng)能十分豐富和得天獨(dú)厚的國(guó)家，三分之二以上的國(guó)土面積日照在2200小時(shí)以上。當(dāng)今，將被動(dòng)太陽(yáng)采暖、太陽(yáng)熱水、太陽(yáng)電池發(fā)電應(yīng)用于建筑，并與建筑一體化的新型太陽(yáng)能建筑已在我國(guó)得到應(yīng)用，公眾反映熱烈。

2.3.2地?zé)岬膽?yīng)用

地?zé)崾且环N可再生的能源，跟民用建筑相關(guān)的地?zé)崂弥饕堑卦礋岜眉夹g(shù)。地源熱泵技術(shù)是利用包括土壤、井水、湖泊等與建筑物室溫的差別，通過(guò)熱交換達(dá)到采暖降溫的目的，其優(yōu)點(diǎn)是耗電量低，節(jié)省空間和土地。

3、民用建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)原理

3.1節(jié)能建筑相關(guān)主體的利益關(guān)系

與節(jié)能建筑相關(guān)的主體包括政府、房地產(chǎn)商、業(yè)主和建材產(chǎn)商等。

3.1.1政府

節(jié)能、環(huán)保，利于國(guó)家今后的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展，政府要自上而下地推動(dòng)建筑節(jié)能工作的開(kāi)展。

3.1.2房地產(chǎn)商

房地產(chǎn)商開(kāi)發(fā)節(jié)能建筑是否有成熟的節(jié)能技術(shù)支持和有利可圖是至關(guān)重要的。一般而言，房地產(chǎn)商可以從以下幾點(diǎn)獲得良好的效益：

（1）節(jié)能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)重量輕，減輕了荷載，在地基和基礎(chǔ)上節(jié)省了費(fèi)用。

（2）節(jié)能建筑室內(nèi)熱環(huán)境好，相應(yīng)減少了鍋爐、空調(diào)等設(shè)備和場(chǎng)地的投資。

（3）試點(diǎn)先行可以得到國(guó)家經(jīng)濟(jì)上的支持和政策上的優(yōu)惠。

3.1.3業(yè)主

在現(xiàn)行體制下，由于各方面的政策法規(guī)和相應(yīng)的技術(shù)沒(méi)有跟上，節(jié)能建筑的吸引力并不高，業(yè)主只是一個(gè)被動(dòng)的參與者。只有將業(yè)主的經(jīng)濟(jì)利益和建筑能耗切實(shí)的聯(lián)系起來(lái)，才有可能從根本上推動(dòng)節(jié)能建筑的發(fā)展。節(jié)能建筑能使業(yè)主獲得如下好處：

（1）舒適健康的居住工作環(huán)境。

（2）日后維持費(fèi)用低。

（3）節(jié)能建筑墻體薄，在建筑面積相同的情況下擴(kuò)大了使用面積。

3.1.4建材廠商

隨著節(jié)能建筑的推廣，市場(chǎng)對(duì)新型建材的需求量大幅增加，無(wú)疑為建材廠商提供了廣闊的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

3.2對(duì)我國(guó)建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策的建議

（1）繼續(xù)加強(qiáng)新型墻體材料專項(xiàng)基金的征收和使用管理。充分發(fā)揮專項(xiàng)基金的調(diào)控作用，促進(jìn)墻體革新工作的快速健康發(fā)展。

（2）對(duì)于執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的房地產(chǎn)商可以給予適當(dāng)?shù)亩愂諆?yōu)惠。

（3）對(duì)于達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的建筑適當(dāng)減免市政配套設(shè)施費(fèi)。

（4）經(jīng)過(guò)認(rèn)證合格的節(jié)能門(mén)窗、保溫隔熱材料減半征收增值稅。

（5）制定可行的鼓勵(lì)太陽(yáng)能、地?zé)帷L(fēng)能和生物能等清潔可再生能源在建筑上應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策。

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)溝通、指正。

【學(xué)員問(wèn)題】建筑節(jié)能與環(huán)境的保護(hù)？

【解答】1、概述

我國(guó)人均能源可采儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平，能源消耗巨大。以建筑能耗為例，建筑能耗大體占到全國(guó)總能耗的30%—40%，是發(fā)達(dá)國(guó)家的2—3倍以上。我國(guó)人均耕地只占世界的1/3，而實(shí)心粘土磚每年毀田達(dá)12萬(wàn)畝；我國(guó)水資源僅為世界人均占有量的1/4，而衛(wèi)生潔具耗水量高出發(fā)達(dá)國(guó)家30%以上，污水回水率僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的25%；鋼材、水泥等物耗水平也要比發(fā)達(dá)國(guó)家高出10%—30%.

現(xiàn)階段隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和城鄉(xiāng)建設(shè)的加快，到2015年城鎮(zhèn)50%以上的建筑將是21世紀(jì)內(nèi)建造的。因此，有效的降低建筑業(yè)的能源資源消耗，減少建筑行業(yè)造成的環(huán)境污染，將對(duì)整個(gè)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

2、當(dāng)前環(huán)境污染狀況

2.1溫室效應(yīng)

溫室效應(yīng)引發(fā)全球變暖所帶來(lái)的影響和危害主要有幾個(gè)方面：海平面上升；全球降雨不均衡，洪澇，干旱時(shí)有發(fā)生；影響大氣環(huán)流，出現(xiàn)異常天氣情況，造成農(nóng)作物欠收；快速的氣候變化造成大量物種的滅絕，對(duì)生物產(chǎn)生多樣化影響；全球變暖造成生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的變化，引起傳染病的流行，危害人類健康。

2.2臭氧層破環(huán)

臭氧層能有效地阻止大部分有害紫外光通過(guò)，而讓可見(jiàn)光通過(guò)并達(dá)到地球表面，為各種生物的生存提供必要的太陽(yáng)能。而當(dāng)前人類的活動(dòng)正在使臭氧層遭到幾乎毀滅性的破壞，人工合成的含有氯、氟的一些物質(zhì)，尤其以氟利昂和哈龍，對(duì)臭氧層的破壞最大。臭氧層遭到破壞會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果，使人體免疫機(jī)能下降，增加皮膚癌、白內(nèi)障的概率；過(guò)量的陽(yáng)光造成農(nóng)作物減產(chǎn)，森林的退化；海洋生態(tài)系統(tǒng)遭到破環(huán)，加劇溫室效應(yīng)和全球變暖。

酸雨是指pH<5.6的降水，是大氣環(huán)境質(zhì)量綜合因素的客觀反映。對(duì)酸雨形成起主要作用的Sox和Nox均來(lái)自于天然源和人工源，尤其以煤炭和石油燃燒過(guò)程中釋放的二氧化碳，礦物燃料中含氮物質(zhì)燃燒時(shí)產(chǎn)生氮氧化物，以及汽車(chē)、飛機(jī)的尾氣，都產(chǎn)生Nox.酸雨對(duì)農(nóng)業(yè)的影響主要造成土壤酸化，肥力降低；酸雨會(huì)造成水體酸化，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)；酸雨還會(huì)造成植物黃葉并脫落，森林成片衰亡；同時(shí)，酸雨會(huì)危害人體健康，誘發(fā)癌癥、老年癡呆等疾病，使人患動(dòng)脈硬化、心梗、肺水腫的概率大大提高。

3、建筑產(chǎn)業(yè)對(duì)環(huán)境的影響和破壞

建筑環(huán)境是人類活動(dòng)對(duì)資源影響的一個(gè)非常明顯的例子。世界1/6凈水供應(yīng)給建筑，建筑消耗掉1/4的木材，消耗掉2/5的材料與能量。全球的建筑相關(guān)產(chǎn)業(yè)消耗了地球能源的50%，水資源的50%，原材料的40%，同時(shí)產(chǎn)生了42%的溫室氣體，50%的水污染，48%固體廢棄物，50%的氟氯化合物，同時(shí)建筑結(jié)構(gòu)也影響水域、空氣質(zhì)量以及社會(huì)群體的結(jié)構(gòu)等較大的范圍。

4、加強(qiáng)建筑節(jié)能措施

節(jié)能絕對(duì)不等同于能耗絕對(duì)數(shù)量的降低，絕對(duì)不應(yīng)該以犧牲室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量為代價(jià)。隨著經(jīng)濟(jì)和科技、文化的發(fā)展，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，建筑能耗絕對(duì)值將有所上升，建筑室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)也將提高。節(jié)能的關(guān)鍵在于能源使用效率的提高，最終的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)室內(nèi)人工環(huán)境與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一。從目前專業(yè)技術(shù)工種的劃分說(shuō)，建筑節(jié)能的技術(shù)體系大致可以分為五個(gè)方面：建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)節(jié)能、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能、能耗設(shè)備與系統(tǒng)的節(jié)能、控制系統(tǒng)帶來(lái)的節(jié)能以及綜合節(jié)能等。

4.1.建筑節(jié)能規(guī)劃與設(shè)計(jì)

建筑節(jié)能規(guī)劃與設(shè)計(jì)是建筑師從整體綜合設(shè)計(jì)概念出發(fā)，堅(jiān)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(jì)時(shí)，充分利用自然環(huán)境，同時(shí)創(chuàng)造良好的人工環(huán)境，按照使用要求對(duì)人工環(huán)境與自然環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。合理選擇建筑的地址、采取合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì)；合理設(shè)計(jì)建筑形體，以改善既有的微氣候。

4.2減少能源消耗，提高能源使用效率

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，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)傳送的效率等。這些都要求相應(yīng)的行業(yè)在設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行質(zhì)量、節(jié)能系統(tǒng)調(diào)節(jié)、設(shè)備材料以及經(jīng)營(yíng)管理模式等方面采用高新技術(shù)。

4.3減少建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)集中體現(xiàn)在對(duì)通過(guò)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量控制上。在建筑實(shí)體墻部分，通過(guò)建筑的內(nèi)、外保溫技術(shù)，在冬季的采暖季節(jié)，降低通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)向外的熱損失，在夏季，充分利用自然通風(fēng)作用，調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境。在建筑物透明結(jié)構(gòu)部分，主要是控制窗戶的太陽(yáng)能熱流，采光性能，通風(fēng)性能等。

4.4降低建筑設(shè)施運(yùn)行的能耗

建筑內(nèi)的能耗設(shè)備與系統(tǒng)主要包括建筑的空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、熱水供應(yīng)系統(tǒng)、電梯設(shè)備等。其中空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)在大多數(shù)的民用建筑能耗中占主導(dǎo)地位，空調(diào)系統(tǒng)的能耗更接近建筑能耗的40%—60%，成為主要的控制對(duì)象。而降低能耗又成為建筑設(shè)施節(jié)能的關(guān)鍵，當(dāng)前主要技術(shù)措施有：建筑能源的梯級(jí)應(yīng)用；能源回收技術(shù)；通過(guò)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)降低能耗；采用高能效的設(shè)備。

5、新能源的綜合利用和開(kāi)發(fā)

5.1太陽(yáng)能的利用

太陽(yáng)能作為一種可持續(xù)利用的清潔能源，被認(rèn)為是21世紀(jì)以后人類可期待的、最有希望的能源，并得到了國(guó)際社會(huì)的普遍重視。太陽(yáng)能熱利用的兩個(gè)主要方面太陽(yáng)能熱水器與太陽(yáng)能建筑。

5.2地?zé)岬木C合利用

空氣源熱泵是在供熱工況下將室外空氣作為低溫?zé)嵩?，從室外空氣中吸收熱量，?jīng)熱泵提高溫度送入室內(nèi)供暖?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)簡(jiǎn)單，初投資較低。地源熱泵系統(tǒng)是利用較深地層中未受干擾常年保持的恒溫，其遠(yuǎn)高于冬季的室外溫度，又低于夏季的室外溫度，可以克服空氣源熱泵的技術(shù)障礙，效率大大提高。地表水熱泵系統(tǒng)是在靠近江河湖海等大量自然水體的地方，利用這些自然水體作為熱泵的低溫?zé)嵩炊O(shè)計(jì)的一種空調(diào)熱泵的形型式。地下耦合熱泵系統(tǒng)是利用地下巖土中熱量的閉路循環(huán)的地源熱泵系統(tǒng)。它通過(guò)循環(huán)液（水或以水為主要成分的防凍液）在封閉的地下埋管中的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的傳熱。

5.3風(fēng)能及其他能源利用

從廣義角度來(lái)講，風(fēng)能、生物質(zhì)能、波浪能、水能等都來(lái)自太陽(yáng)能。隨著技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，今后，風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能等可再生能源的利用技術(shù)有望成為替代能源。

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)溝通、指正。