建筑節(jié)能的方向與技術(shù)措施

周　奮

摘 要：21世紀(jì)建筑節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為住宅發(fā)展的必然趨勢(shì)和城市建筑水平的標(biāo)志。當(dāng)我們回顧2004年中國的能源問題時(shí)，電荒、油荒、煤荒……各種能源短缺的現(xiàn)實(shí)警示著我們，長(zhǎng)期以來以煤炭、石油為主的能源消費(fèi)體系亟需改變，通過大力發(fā)展可再生能源和新能源，替代煤炭，彌補(bǔ)石油、天然氣的資源短缺，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的能源消費(fèi)體系，將是我國長(zhǎng)期能源發(fā)展戰(zhàn)略和近期能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要選擇。建筑節(jié)能是一門綜合性學(xué)科，它涉及到建筑、施工、采暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明、電器、建材、熱工、能源、環(huán)境、檢測(cè)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等許多專業(yè)內(nèi)容，是在許多學(xué)科邊緣的交叉和結(jié)合后形成的，因此建筑節(jié)能技術(shù)也是一門綜合性的技術(shù)，包含了多個(gè)領(lǐng)域。

關(guān)鍵字：能源；建筑節(jié)能；國外；國內(nèi)；節(jié)能技術(shù)；新能源

1 國內(nèi)建筑節(jié)能現(xiàn)狀

我國建筑能耗高于發(fā)達(dá)國家，主要表現(xiàn)在建筑物保溫與供熱系統(tǒng)狀況差，如我國供熱系統(tǒng)的綜合效率僅為35％到55％，遠(yuǎn)低于先進(jìn)國家80％左右的水平。建筑節(jié)能由于直接關(guān)系到國家資源戰(zhàn)略和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，隨著我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，城鎮(zhèn)建設(shè)將保持高速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，根據(jù)發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)，建筑能耗在未來商品總能耗中所占比例將上升到35％左右，也就是說，建筑消耗了三分之一多的能源，對(duì)我們國家來說，這個(gè)比例恐怕還要高。江蘇省徐州煤礦每年產(chǎn)煤量在1300-1500萬噸，折成標(biāo)煤1000多萬噸，單從2002年全省城鎮(zhèn)新建住宅2500萬平方米來測(cè)算，如果全部執(zhí)行節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，每年可以節(jié)能6.6億千瓦時(shí)，相當(dāng)于節(jié)約近27萬噸標(biāo)煤，至2009年，僅住宅建筑節(jié)能所節(jié)約的能耗就相當(dāng)于徐州煤礦當(dāng)年的產(chǎn)煤量，這個(gè)數(shù)字是相當(dāng)驚人的，也是鼓舞人心的；同時(shí)還可以減少大量的二氧化碳、粉塵等污染排放，其經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益都十分顯著。由此可見，建筑節(jié)能的意義十分重大。

2 建筑節(jié)能技術(shù)

建筑節(jié)能包含兩部分內(nèi)容，一部分是加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱能力，另一部分就是從供暖、供冷的熱源、輸送渠道及實(shí)現(xiàn)方式來節(jié)約能源。一般的房子里，30％的熱量從窗戶跑掉了。如果選用雙層玻璃，中間再充上惰性氣體，就可在一定程度上阻斷熱量散發(fā)。35％熱量從墻體散發(fā)，如采用隔熱材料，增加保溫層，節(jié)能效果就很明顯。智能化建筑首先要達(dá)到節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)和良好的居住舒適度，其次才是家具的智能化和安全保衛(wèi)的智能化。實(shí)際上，智能化建筑不一定就是豪華的，但它必須是低能耗的。美國有些智能化建筑造價(jià)比普通建筑還低15％，因?yàn)樗鼈冏非蠛侠淼慕Y(jié)構(gòu)，講究實(shí)用功能和外觀的簡(jiǎn)潔，利用了可回收材料，而不追求豪華裝飾。 還可以充分利用地?zé)岜眉夹g(shù)，如冰島等國家，建筑房子時(shí)先在地上打兩個(gè)洞，通過電泵將地下水循環(huán)起來，為整座房子供熱。惟一耗能的就是電泵。而在丹麥等國，由于地處海邊，太陽能和風(fēng)能的利用條件得天獨(dú)厚，使用熱泵技術(shù)時(shí)結(jié)合風(fēng)能與太陽能，用風(fēng)能與太陽能來帶動(dòng)電泵就可以做到“零能耗”。

新能源的利用是節(jié)約建筑使用能耗非常有效地辦法，新能源通常指非常規(guī)、可再生能源，包括有太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能等等。新能源技術(shù)用于建筑節(jié)能通常有以下幾個(gè)方面：

2.1 太陽能致冷

利用太陽能制冷空調(diào)有兩種方法，一是先實(shí)現(xiàn)光一電轉(zhuǎn)換，再以電力推動(dòng)常規(guī)的壓縮式制冷機(jī)制冷；二是進(jìn)行光一熱轉(zhuǎn)換，以熱能制冷。前者系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，但其造價(jià)約為后者的3-4倍，因此國內(nèi)外的太陽能空調(diào)系統(tǒng)至今以第二種為主。太陽能致冷的方法有多種，如壓縮式致冷、蒸汽噴射式致冷、吸收式致冷等。壓縮式致冷要求集熱溫度高，除采用真空管集熱器或聚焦型集熱器外，一般太陽能集熱方式不易實(shí)現(xiàn)，所以造價(jià)較高；蒸汽噴射式致冷不僅要求集熱溫度高，一般說其致冷效率也很低，約為0.2～0.3左右的熱利用效率；吸收式致冷系統(tǒng)所需集熱溫度較低，大約70～90℃即可，使用平板式集熱器也可滿足其要求，而且熱利用較好，制作容易，致冷效率可達(dá)0.6～0.7，所以一般采用也多，但設(shè)備龐大，影響推廣。

2.2 太陽熱水器

太陽熱水器是太陽能熱利用中具有代表性的一種裝置，它的用途廣泛，形式多樣。人們最常見的一種太陽熱水器是架在屋頂?shù)钠桨鍩崴鳎３Ｊ枪┫丛栌玫摹Ｆ鋵?shí)，在工業(yè)生產(chǎn)中以及采暖、于燥、養(yǎng)殖、游泳等許多方面也需要熱水，都可利用太陽能。太陽熱水器按結(jié)構(gòu)分類有悶曬式、管板式、聚光式、真空管式、熱管式等幾種。

2.3 太陽房

太陽房是利用太陽能采暖和降溫的房子。人們的生活能耗中，用于采暖和降溫的能源占有相當(dāng)大的比重。特別對(duì)于氣候寒冷或炎熱的地區(qū)，采暖和降溫的能耗就更大。太陽房既可采暖，也能降溫，最簡(jiǎn)便的一種太陽房叫被動(dòng)式太陽房，建造容易，不需要安裝特殊的動(dòng)力設(shè)備。比較復(fù)雜一點(diǎn)，使用方便舒適的另一種太陽房叫主動(dòng)式太陽房。更為講究高級(jí)的一種太陽房，則為空調(diào)致冷式太陽房。

2.4 太陽能熱發(fā)電

太陽能熱發(fā)電是太陽能利用中的重要項(xiàng)目。太陽熱發(fā)電是利用集熱器把太陽輻射能轉(zhuǎn)變成熱能，然后通過汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)來發(fā)電。根據(jù)集熱的溫度不同，太陽熱發(fā)電可分為高溫?zé)岚l(fā)電和低溫?zé)岚l(fā)電兩大類。按太陽能采集方式劃分，太陽能熱發(fā)電站主要有塔式、槽式和盤式三類。

2.5 地?zé)岚l(fā)電

地?zé)岚l(fā)電是地?zé)崂玫淖钪匾绞?。高溫地?zé)崃黧w應(yīng)首先應(yīng)用于發(fā)電。地?zé)岚l(fā)電和火力發(fā)電的原理是一樣的，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。所不同的是，地?zé)岚l(fā)電不象火力發(fā)電那樣要備有龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地?zé)崮?。地?zé)岚l(fā)電的過程，就是把地下熱能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。要利用地下熱能，首先需要有“載熱體”把地下的熱能帶到地面上來。目前能夠被地?zé)犭娬纠玫妮d熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體類型、溫度、壓力和其它特性的不同，可把地?zé)岚l(fā)電的方式劃分為蒸汽型地?zé)岚l(fā)電和熱水型地?zé)岚l(fā)電兩大類。

2.6 地?zé)峁┡?/p>

將地?zé)崮苤苯佑糜诓膳?、供熱和供熱水是僅次于地?zé)岚l(fā)電的地?zé)崂梅绞?。因?yàn)檫@種利用方式簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好，倍受各國重視，特別是位于高寒地區(qū)的西方國家，其中冰島開發(fā)利用得最好。該國早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上第一個(gè)地?zé)峁嵯到y(tǒng)，現(xiàn)今這一供熱系統(tǒng)已發(fā)展得非常完善，每小時(shí)可從地下抽取7740t80℃的熱水，供全市11萬居民使用。由于沒有高聳的煙囪，冰島首都已被譽(yù)為“世界上最清潔無煙的城市”。此外利用地?zé)峤o工廠供熱，如用作干燥谷物和食品的熱源， 用作硅藻土生產(chǎn)、木材、造紙、制革、紡織、釀酒、制糖等生產(chǎn)過程的熱源也是大有前途的。目前世界上最大兩家地?zé)釕?yīng)用工廠就是冰島的硅藻土廠和新西蘭的紙槳加工廠。我國利用地?zé)峁┡凸崴l(fā)展也非常迅速，在京津地區(qū)已成為地?zé)崂弥凶钇毡榈姆绞健?/p>

2.7 風(fēng)力致熱

“風(fēng)力致熱”是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成熱能。目前有三種轉(zhuǎn)換方法。一是 風(fēng)力機(jī)發(fā)電，再將電能通過電阻絲發(fā)熱，變成熱能。雖然電能轉(zhuǎn) 換成熱能的效率是 100％，但風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的效率卻很低，因此從能量利用的角度看，這種方法是不可取的。二是由風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成空氣壓縮能，再轉(zhuǎn)換成熱能，即由風(fēng)力機(jī)帶動(dòng)一離心壓縮機(jī)，對(duì)空氣進(jìn)行絕熱壓縮而放出熱能。三是將風(fēng)力機(jī)直接轉(zhuǎn)換成熱能。顯然第三種方法致熱效率最高。 風(fēng)力機(jī)直接轉(zhuǎn)換熱能也有多種方法。最簡(jiǎn)單的是攪拌液體致熱，即風(fēng)力機(jī)帶動(dòng)攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使液體（水或油）變熱?！耙后w擠壓致熱”是用風(fēng)力機(jī)帶動(dòng)液壓泵，使液體加壓后再從狹小的阻尼小孔中高速噴出而使工作液體加熱。此外還有固體摩擦致熱和渦電流致熱等方法。

3 結(jié)語

建筑節(jié)能并非房地產(chǎn)一個(gè)行業(yè)的問題，目前國內(nèi)乃至全球正在面臨的能源危機(jī)是關(guān)系整個(gè)人類社會(huì)生存發(fā)展的大計(jì)。